新冠疫情背景下合作式PLC實訓課堂的建設策略探究

酈麗華

(紹興市柯橋區職業教育中心，浙江 紹興 312030)

0 引言

2020年年初，新型冠狀病毒引起的肺炎疫情迅猛來襲。為有效防控疫情、確保師生生命安全和身體健康，國家教育部開啟離校不離教、停學不停課的方式，進行網上授課。但這種線上教學方式有局限性，特別是對于操作性極強的專業，因無實驗設備學生無法進行操作，教學效果很差。

自4月13日職校的學生陸續返校學習，專業操作教學刻不容緩。“可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)編程與應用”是電子電工專業學生的一門必修課，教學地點基本安排在PLC實訓室。為使疫情防控常態化，在實訓室教學的過程中保證“定點定位、錯位就座”，采用兩臺PLC通信的方式增加學生合作的機會，相輔相成，提高學生的編程技能。

1 PLC通信的實現

1.1 PLC實訓室安排

實訓室的教學設備共有32臺，每臺設備包含電力拖動控制線路安裝、FX系列可編程控制器和變頻器等多種維修電工技能模塊，適用于PLC的實訓教學。

PLC實訓采用項目式教學，每個班級分成兩批，形成小班化，實驗室一次教學最多可容納16個學生。為了實現定點定位，實訓室管理教師在課前為每臺實訓裝置貼上工位標簽，標明實訓臺號和學生姓名，讓每個班級的每個學生都有固定的實訓裝置，方便7S考核和責任到位。

PLC實訓課堂的學生工位安排實現錯位就座，隔開相互之間的距離。在實訓室，除了必要的開窗通風外，還要求學生在實訓過程中盡量少走動，減少相互接觸的機會。

1.2 PLC通信項目實施

PLC實訓選用教材《PLC編程與應用(三菱FX2N)》，PLC通信知識點編排于最后一個任務，但實際通信可以融入任何項目教學中。所以，應用PLC通信功能不僅學習了通信的知識點，還能掌握PLC基本指令和功能指令。以一個簡單的PLC通信任務來說明實施方法，這個任務實施需要3課時。

1.2.1 布置任務

有兩臺FX系列PLC(設置為A站和B站)互相控制LED燈的閃爍時間。(1)A站、B站LED閃爍時間均為1 s。(2)兩臺FX2NPLC實現互相通信。(3)A站控制B站的LED閃爍時間為3 s；B站控制A站的LED閃爍時間為10 s。

1.2.2 知識點學習

課前布置項目任務，學生做好預習工作，學習教材中的知識點，或掃描教材二維碼進行線上學習。實訓前教師講解相應的知識點，這是實訓前的第一次師生合作。

這次項目知識點主要有以下兩個。(1)PLC與PLC之間的通信。這次通信采用的是1∶1的并行鏈接技術，使用RS-485通信適配器連接兩臺FX2NPLC，以實現兩臺PLC之間的信息自動交換[1]，其中一臺PLC為主站，另一臺PLC為從站。這種通信的優勢是簡單易懂，沒學過通信知識的學生不需要編寫通信程序，只需設置M8070和M8071繼電器，選用一般模式，兩臺PLC之間就能自動地傳送數據。(2)定時器。定時器是PLC中常用的重要元件之一，FX2NPLC定時器可設置控制器內1 ms，10 ms，100 ms等時鐘脈沖，當達到設置值時，相應的觸點動作[2]。定時器一般用到兩種類型：一般定時器和累計型定時器，這次教學用到的是一般定時器100 ms型。

1.3 實訓步驟

1.3.1 獨立思考

在合作學習前，學生要做到獨立思考。在確定主從站的情況下，教師要給予學生一個安靜的時間點，每個學生獨立做完以下任務。

(1)任務分析。對任務進行系統分析。以A站為例，明確需要實現的顯示效果是：A站LED燈1 s閃爍，控制B站LED燈的閃爍時間為3 s。

(2)繪制輸入、輸出接口分配表。這一步明確此次任務需要的輸入、輸出接口數量，便于接線和編寫程序。以A站為例，輸入、輸出接口分配如表1所示[3]。

表1 A站輸入、輸出接口的分配

(3)畫出PLC外部硬件接線圖。這個步驟為實訓臺接線作準備，要求學生必須畫好元件符號、正確畫連線，注意PLC輸入、輸出接口的電源。

(4)編寫程序。這是PLC項目實訓中的核心步驟，要求學生對GX Developer編程軟件有一定的認識，能根據任務的要求編寫梯形圖。

(5)程序下載。接通PLC電源，梯形圖經過變換后即可在線寫入PLC。當程序下載成功后，A站、B站學生可以在PLC模塊中調試本站的控制程序。

1.3.2 合作調試

合作調試是教學中的第二次合作，學生通過喊話的形式確認操作內容和顯示的結果，A站、B站的梯形圖除了主從站的輔助繼電器和數據寄存器[4]及定時時間不一樣，其他相差無幾，所以可以通過錯誤的顯示指出對方的程序問題。

通信調試過程如下。(1)連接A站和B站PLC的通信電纜。(2)將兩站的PLC均置于“RUN”狀態，開始運行程序。(3)按照電路的控制要求撥動面板上的按鈕，告訴對方實驗現象并記錄表2，判斷是否實現控制程序功能，若不能，則讓對方檢查程序并修改，直到正確為止。

表2 LED等顯示工作情況

1.3.3 任務拓展

任務拓展是針對學習能力較好的小組，在實現通信的基礎上提高顯示的多樣性，比如燈閃爍5次后停止，增加了計數功能。

2 結語

這次PLC實訓項目以簡單地顯示作為通信控制的內容，通信的方式也是學生最容易接受的一種，在特殊的環境下選擇一種特殊的控制方式，讓學生在隔開距離的情況下依舊能通過合作完成項目教學。