基于組態軟件的PLC項目教學法

莫偉強

摘 要：傳統PLC課程重點在于學習電氣知識和相關指令，受限于實驗設備和教學資源的缺乏，學生未能將課堂上的知識充分理解和應用。針對此情況，本文簡要的介紹PLC教學中運用組態軟件進行項目教學的方法。項目教學法的應用，既滿足了應用型本科教學方法改革的要求，同時能促進學生獨立思考、分析問題、解決問題能力的提高。

關鍵詞：PLC課程; 實驗; 改革; 項目教學

中圖分類號：G642.41 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1006-3315（2020）8-159-001

1.PLC教學的現狀

目前應用型本科和高職高專院校的課程設置中，PLC教學是一門重要的并且實踐性很強的課程。科學的PLC教學體系應該堅持理論教學和實驗實踐相結合，注重提升學生對理論知識的應用能力。但是由于受到傳統教育思想和實踐教學觀念的影響，加上實際的實驗設備條件的限制，在PLC教學中實踐環節難以得到應有的重視，造成的結果是學習該門課程的學生缺乏基本的實際操作能力和技巧。

傳統的PLC實驗項目，實驗平臺采用某個品牌的PLC，實驗項目由模擬實驗電路板來開展，一般實驗電路板由按鈕、開關、燈及圖形等來描述實驗的內容，在PC機的編程軟件中設計實現控制要求的梯形圖程序，然后通過程序燒錄至PLC硬件中，對梯形圖程序進行分析和調試。這種實驗的方式不夠形象，不便于學生對于實驗過程的理解。而且受限實驗設備的數量，往往一個教學班的實驗開展須分成幾個組別來進行，占用了師生大量的課余時間，師生疲于完成實驗項目，而沒有太多的時間和精力對實驗項目進行深入的分析和研究，導致實際效果不佳。

2.組態軟件的運用

針對這種情況，可以對于實驗環節進行一些調整與創新，對實驗項目的開展方式及內容進行重新設計，加入工業組態技術，使得實驗項目的開展不一定依賴于硬件設備。同時，利用組態技術可以讓實驗項目的開展變得更加生動有趣，通過組態畫面的設計，可以讓之前實驗面板乏味的按鈕、開關及燈的組合變得更為形象和生動，程序的執行能夠配合畫面的動畫讓學生理解起來更為容易。同時還可以將實驗的硬件電路板與組態畫面結合起來，做進一步的比較和調試。

組態軟件又稱組態監控系統軟件，是專用于數據采集與過程控制的實驗仿真軟件，常用于自動控制系統監控層一級的軟件平臺以及開發設計環境。這是一類軟件統稱，實際上也是一種靈活的組態方式，可以幫助用戶快速構建工業自動控制系統、實現監控功能、通用層次功能等。在這里我們使用GX developer或者GX works做控制程序，仿真PLC的運行，MX OPC作通信用途，組態王軟件做仿真界面和動作的實現，如下圖所示為電梯控制項目的組態王界面。

3.組態軟件項目教學法

PLC的教學過程中重視實踐練習，在學生開始接觸PLC課程時，理論講解相對比較枯燥，結合實驗操作可以加深學生對理論知識的理解，提高學生的學習興趣。傳統PLC教學設備的上機操作多是驗證性的實驗，部分是簡單編程和連接線路，遠遠不能滿足實際的工作設計需求。在實驗過程中，由于設備數量限制，分組去完成實驗，往往只有一兩個同學是實際操作得到鍛煉的，因此不能達到良好的教學效果。

在傳統PLC教學基礎上，加上組態仿真作為補充，可以先用具體形象的模擬動畫吸引學生的興趣，讓他們看到系統運行的效果，知道所學知識實際的用途。在興趣驅動下，學生就會自主研究和思考，設計出有效的控制程序。這種學習方式不局限于課堂的學習時間，學生可以在個人的計算機上安裝上述的編程和組態軟件，在仿真環境中設計滿足控制要求的系統，自行開發擴展新功能，甚至可以綜合應用學習的多門課程，利用電機、傳感器等相關知識，充分鍛煉學生的動手和創新能力，符合應用型本科的教學要求。組態軟件不局限于硬件設備的約束，只要有正常可用的計算機即可實現項目式教學，每個學生都能動手練習。另一方面也利于教師對學生的考核，教師可以通過批改電子作業的方式，具體給每位學生打分。同時，組態仿真不會造成設備的損耗和破壞，避免了設備的維護維修問題，為教學管理節省了人力物力。

4.項目活動的評估

運用組態軟件進行PLC的項目教學法中，最后一步就是對于項目活動的評估和總結，這個步驟需要教師和學生共同配合完成。通常在項目教學實施的過程中，需要結合課堂整體的上課效果以及根據教學任務，教師進行簡單的評估，同時需要請部分參與項目的學生提出個人的觀點和意見，最終做出科學、真實的教學項目評估。在科目結束后需注意資料的收集和整理，方便在后面的教學中更好地運用，發揮更大的作用和意義。

本次教學改革項目充分結合計算機和組態軟件，將其融入到課程教學中，鼓勵學生課下學習，課堂下向學生推薦典型的學習素材和教學視頻，延展課程的信息量。改革前的教學方式是老師講授課程內容學生被動學習，缺少實際實踐的機會和平臺，枯燥乏味，學生學習的積極性不高;改革后的教學方式充分調動學生參與的積極性，實驗內容豐富多樣，能較好的引導學生參與教學活動，讓課堂充滿趣味。

參考文獻：

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