陳虹

摘要：在PLC教學(xué)過程中采用項目教學(xué)，結(jié)合生產(chǎn)實際，以工作任務(wù)為依托組織教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：可編程序控制器（PLC）；電氣控制；項目教學(xué)法； 應(yīng)用

可編程序控制器（PLC）是以計算機的微處理器為基礎(chǔ)，綜合計算機應(yīng)用、通訊以及自動控制技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用控制器。PLC課程知識覆蓋面廣，更新發(fā)展快，既強調(diào)理論而又注重實踐。在中職學(xué)校PLC課程的教學(xué)過程中，如何解決課程教學(xué)與生產(chǎn)實際脫節(jié)、理論教學(xué)與實踐訓(xùn)練脫鉤的問題，是我們在教學(xué)過程中所應(yīng)關(guān)注的重點。下面就本人在《可編程序控制器》課程教學(xué)實踐中的切身體會，談?wù)勎业膸c看法。

一、采用項目教學(xué)法，促進理論知識和實際技能的結(jié)合

PLC作為一種新型的、通用的自動控制裝置，由于其具有功能強、可靠性高、使用靈活方便、易編程以及適合工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點，近年來在工業(yè)自動化、機電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面得到了廣泛應(yīng)用，成為現(xiàn)代工業(yè)三大支柱之一。

隨著工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，PLC的教學(xué)方法也需與時俱進。在PLC課程教學(xué)中，以企業(yè)需求為導(dǎo)向，采用項目教學(xué)法，是我們在教學(xué)改革中進行的一種有益探索。

1.項目教學(xué)法的設(shè)計理念。“項目教學(xué)法”就是以實踐為主要方式，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情景，師生共同完成幾個項目的教學(xué)方式。學(xué)生通過對項目的認識、參與，學(xué)習(xí)并掌握相關(guān)的理論知識和實踐技能。

2.明確培養(yǎng)目標。根據(jù)職專學(xué)生特點，并結(jié)合行業(yè)需求，要求學(xué)生能繪制并連接PLC的I/O接線，能使用基本指令、功能指令，控制典型設(shè)備正常工作的程序，能對程序進行安裝調(diào)試等。注重學(xué)生職業(yè)技能、崗位能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3.確定項目內(nèi)容。項目的選擇要點：實用性、典型性、覆蓋性、綜合性、趣味性挑戰(zhàn)性、可行性。例如，交通紅綠燈的設(shè)計、閃光燈電路的設(shè)計、天塔之光、電梯的PLC設(shè)計等。

4.項目的實施。以電子信息專業(yè)《電器及PLC控制技術(shù)》課程（采用日本三菱公司的FX系列的PLC）的教學(xué)中，按鈕式人行橫道交通燈控制程序設(shè)計為例，具體說說項目教學(xué)案例設(shè)計方法：

首先，進行設(shè)置項目。即以實際控制系統(tǒng)為題，讓學(xué)生從掌握具體設(shè)備PLC的組成和原理開始，懂得基本指令和功能指令的應(yīng)用、熟悉PLC梯形圖繪制、PLC與外部裝置的連接、程序運行和在線調(diào)試等實際操作流程。通過本項目的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生：（1）根據(jù)電路的控制要求設(shè)計PLC外部接線圖和梯形圖程序的步驟。（2）了解根據(jù)控制系統(tǒng)電路圖設(shè)計梯形圖應(yīng)注意的問題。（3）掌握PLC的邏輯指令和定時器計數(shù)器指令的應(yīng)用。

其次，根據(jù)項目要求進行任務(wù)分割。以小組為單位分派各自的任務(wù)，訓(xùn)練學(xué)生協(xié)調(diào)、合作的能力，培養(yǎng)學(xué)生的團隊精神。本項目根據(jù)搖臂鉆床的繼電器接觸器控制電路原理圖，了解鉆床的主軸電機是用接觸器KM1控制，搖臂的升降電機用KM2和KM3控制，立柱的松開和夾緊電機用KM4和KM5控制。要求學(xué)生掌握：

1）電路的控制要求、電路所需的硬件及PLC外圍元器件：如下圖波形所示

2）相關(guān)知識的整合、應(yīng)用：

如：并行分支的編程方法；定時器、計數(shù)器的應(yīng)用等。

3）完成項目報告：

①寫出I/O端口分配、功能及I/O接線圖。

②畫出PLC硬件接線圖。 ③編寫程序梯形圖。

最后，仔細觀察程序運行現(xiàn)象，認真記錄運行中出現(xiàn)的問題、錯誤、故障及解決方法。

項目結(jié)束后，師生共同討論、評判在項目工作中出現(xiàn)的問題、學(xué)生解決處理的方法，并歸納總結(jié)在項目中應(yīng)用到的知識點。教師關(guān)注學(xué)生在探索過程積累的知識、技能和經(jīng)驗，獲得知識、能力、素質(zhì)的全面提高。在項目結(jié)束后先由學(xué)生自評、互評，再由教師對項目工作成績進行檢查評分。

二、改革實踐性教學(xué)，發(fā)掘?qū)W生自主探究潛能

在傳統(tǒng)的電類專業(yè)開展的驗證性實驗中，實驗內(nèi)容、方法都是教師事先安排好的，學(xué)生只需要按照步驟進行操作即可完成實驗。通過實驗，雖然能鞏固一些理論知識，掌握一些儀器儀表的使用和一些操作技能，但實驗內(nèi)容都是根據(jù)教材預(yù)先設(shè)定，與生產(chǎn)中的實際狀況嚴重脫節(jié)。例如，現(xiàn)代數(shù)控機床出現(xiàn)的絕大部分故障，很多是通過PLC自檢程序檢查出來的。PLC檢測故障的機理，就是通過運行廠家為特定機床編制的PLC梯形圖（即用戶程序），根據(jù)各種I/O狀態(tài)進行邏輯判斷，發(fā)現(xiàn)問題時，產(chǎn)生報警信號并在CRT上產(chǎn)生報警信息。有些故障可在屏幕上直接顯示出故障代碼；有些雖然在屏幕上有報警信息，但并沒有顯示故障代碼；還有些故障不產(chǎn)生報警信息，而只有故障現(xiàn)象。遇到后兩種情況，跟蹤PLC梯形圖的運行是確認故障的很有效的辦法。鑒于這些情況，有計劃地組織學(xué)生到當?shù)仄髽I(yè)參觀、實踐，在中職PLC課程教學(xué)中就顯得尤為重要。

例如，去年我校數(shù)控101班學(xué)生在晉江標達齒輪廠見習(xí)時遇到一臺SIEMENS 3TT系統(tǒng)的數(shù)控銑床，PLC采用SIMENS S5 130W/B，機床出現(xiàn)分度頭不分度現(xiàn)象，但沒有故障報警。

借助這個機會，我引導(dǎo)學(xué)生就此類問題如何進行故障分析和排除，展開了討論：

首先，啟發(fā)學(xué)生回想教材上所述的機床分度頭的工作原理：機床分度頭是通過齒條、齒輪的嚙合傳動來實現(xiàn)分度的，其分度動作靠液壓裝置來完成，具體是由PLC輸出信號控制電磁閥來執(zhí)行的。由此找出引發(fā)故障的大致范圍。

接下來，讓學(xué)生試著連接機外編程器，跟蹤梯形圖的實時變化，利用編程器觀察這個PLC輸出的梯形圖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)標志位F123.0觸點沒有閉合，說明此故障應(yīng)是PLC輸出繼電器沒有得電造成的。繼續(xù)引導(dǎo)學(xué)生探究PLC輸出繼電器沒有得電的原因，通過觀察F123.0的梯形圖，發(fā)現(xiàn)標志位F105.2的觸點沒有閉合；接著觀察F105.2的梯形圖，發(fā)現(xiàn)PLC輸入I10.2沒有閉合是故障的根本原因。

最后發(fā)現(xiàn)PLC的現(xiàn)場輸入信號來源于I9.3、I9.4、I10.2、I10.3四個接近開關(guān)，由接近開關(guān)檢測分度齒條和齒輪是否嚙合。不分度時，由于齒條和齒輪不嚙合，這四個接近開關(guān)都應(yīng)該閉合?，F(xiàn)在I10.2沒有閉合，逐步引導(dǎo)學(xué)生分析I10.2沒有閉合的原因，現(xiàn)場整合已經(jīng)學(xué)過的知識，并展開討論，最后判斷可能是機械部分或接近開關(guān)有問題。經(jīng)檢查機械部分正常沒有問題，但檢查接近開關(guān)發(fā)現(xiàn)已損壞。隨后更換新的開關(guān)，機床恢復(fù)正常工作。

諸如此類，讓學(xué)生根據(jù)實際生產(chǎn)中遇到的問題，把交流探討中獲得的知識、結(jié)論加以歸納整理，使知識系統(tǒng)化、條理化。這個過程中，教師發(fā)揮好主導(dǎo)作用是至關(guān)重要的。在探究教學(xué)中，教師是引導(dǎo)者，基本任務(wù)是啟發(fā)誘導(dǎo)，學(xué)生是探究者，其主要任務(wù)是通過自己的觀察，發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，并在此過程中掌握課程中的知識和技能，形成職業(yè)能力。

三、結(jié)束語

通過在項目教學(xué)的設(shè)計與實踐方面做的一些有益的探索，改變了原來學(xué)科體系下的教學(xué)模式：使實驗項目與工程實際聯(lián)系更加緊密，提高學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力；滿足現(xiàn)代企業(yè)對學(xué)生職業(yè)能力的要求，為培養(yǎng)學(xué)生成為對社會有用的人才服務(wù)。

參考文獻：

1.王永華，《現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)》，北京航空航天出版社，2003

2.楊保香，《機床電氣控制與PLC應(yīng)用的教學(xué)方法淺析》，科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008

【責編 閆 祥】