李 智 張雅婕 楊 潔

(武漢工程職業(yè)技術學院 湖北 武漢：430080)

0 引言

可編程序控制器(PLC)是以微處理器為核心的工業(yè)自動化控制裝置。PLC自問世以來，經(jīng)過了40多年的發(fā)展，廣泛應用于交通、冶金、機械制造業(yè)及工業(yè)自動化控制等方面，已成為當代工業(yè)自動化控制的重要設備，而PLC技術則是工業(yè)自動化控制的核心技術之一[1]。在自動化程度很高的大型企業(yè)，PLC的廣泛應用是不言而喻的。每年電氣類職工培訓項目中很大一部分是PLC培訓。此外，維修電工的技能鑒定、技術比武的技能操作部分都是以PLC為核心進行操作技能考核。因此，本文將以武鋼電氣類員工的技能操作培訓為例，探索PLC培訓課題的開發(fā)。

1 PLC技能操作培訓的現(xiàn)狀

目前，武鋼各主體廠礦的電氣控制設備大部分都是使用的西門子PLC。電氣維護人員對PLC技術的掌握程度直接決定了電氣維護水平的高低。根據(jù)以往調(diào)研的情況，大多數(shù)電氣維護人員只是對PLC有所了解，只能憑借經(jīng)驗處理一些簡單的故障。但是，對于PLC的工作原理以及如何通過程序控制外圍設備實現(xiàn)生產(chǎn)工藝卻知之甚少。一旦故障出現(xiàn)，將無法準確判斷是來自現(xiàn)場的信號沒有輸入PLC，還是PLC的輸出信號沒有正確控制執(zhí)行機構(gòu)。不能及時分析和排除故障，這將嚴重影響生產(chǎn)。

究其原因，主要是受到硬件條件的制約，導致傳統(tǒng)的PLC教學培訓多采用以理論教學為主，仿真演示為輔的教學模式，沒有結(jié)合PLC的實用性和應用性。因此，學員難以真正掌握PLC應用技術。另外，市面上有關PLC的教材雖然數(shù)量眾多，但是絕大多數(shù)教材的受眾面是高校學生。編寫者一般過多注重指令應用和程序編寫，為數(shù)不多的應用實例也偏于分析程序。而編寫程序并不是電氣維護人員的工作職責。而且，現(xiàn)有的教材中很少有從工程項目應用角度出發(fā)，并結(jié)合PLC的實用性和應用性而設計的技能操作培訓課題，更談不上針對武鋼生產(chǎn)過程控制的培訓課題了。

2 以西門子PLC為核心的技能操作培訓課題的開發(fā)

為了使PLC培訓擺脫傳統(tǒng)的教學模式和收效甚微的培訓效果，以西門子PLC為核心的技能操作培訓課題的開發(fā)采用了以調(diào)查法和實踐教學法相結(jié)合的研究方法。

2.1 硬件設備條件

2010年，學校實訓中心電氣教研室借助“武鋼杯”第五屆全國鋼鐵行業(yè)職業(yè)技能大賽契機，引進了20套以西門子PLC為核心的自動化高級技能訓練考核平臺，實訓條件得到了極大的改善[2]。

2.2 調(diào)研

調(diào)研是開發(fā)具有針對性課題的依據(jù)和基礎，調(diào)研主要有以下幾個方面：

表1 主要硬件設備[3]

(1)了解武鋼主體廠礦電氣控制設備和生產(chǎn)工藝；

(2)了解武鋼電氣控制類崗位職責及現(xiàn)崗位上人員技術水平；

(3)深入了解電氣類崗位人員培訓需求，尤其是對于PLC應用技術的培訓需求；

(4)收集現(xiàn)場有關PLC電氣控制經(jīng)常遇到的故障和技術問題。

2.3 課題開發(fā)

根據(jù)調(diào)研收集到的信息，結(jié)合現(xiàn)有的硬件設備，制定以西門子PLC為核心的武鋼電氣類職工技能操作培訓課題的開發(fā)方案，并按調(diào)研、論證、設計、開發(fā)、實踐和反饋這一流程開發(fā)一系列從易到難滿足各層次需求的技能操作培訓課題，見圖1。

(1)確定培訓目標

在深入調(diào)研的基礎上，確定培訓目標：熟悉西門子PLC的編程環(huán)境和指令系統(tǒng)，能完成簡單程序的編寫、輸入和調(diào)試，并能完成邏輯結(jié)果的觀測、記錄和PLC程序的邏輯分析；要求逐步理解和學會PLC電氣圖的繪制、輸入/輸出信號的編址規(guī)則、軟元件的監(jiān)視和程序的調(diào)試技巧等。最終，通過PLC技能操作培訓學會工藝分析，將工藝需求轉(zhuǎn)換成對PLC電氣控制系統(tǒng)的控制要求。

(2)制定培訓模塊

根據(jù)培訓目標，可以設置以下幾個技能操作培訓課題模塊：

①基本指令、定時器、計數(shù)器的應用；

②西門子S7-300/400型PLC開關量I/O模塊的實際應用；

③常見的簡單故障分析與排除；

④西門子S7-300/400型PLC模擬量I/O模塊的實際應用；

⑤西門子S7-300/400型PLC與變頻器的綜合應用[4]；

⑥工業(yè)控制網(wǎng)絡及PLC通信；

⑦綜合性故障的分析與處理。

圖1 課題開發(fā)流程圖

(3)課題設計

在開發(fā)每個課題時，必須遵循以下幾個重要原則：首先，開發(fā)的技能操作培訓要具有針對性。以7個模塊為主題并結(jié)合冶金行業(yè)生產(chǎn)特點及武鋼生產(chǎn)現(xiàn)場工藝為背景，提出具體控制要求。這樣，才能區(qū)別很多書本中為了講解指令而脫離實際的純粹編程，并能保證所開發(fā)的課題具有針對性以達到較好的技能操作培訓的效果。其次，開發(fā)的課題要具有技能操作性。按照PLC電氣控制系統(tǒng)設計的步驟，學員在完成所開發(fā)的培訓課題時，需要經(jīng)過分析控制要求、完成I/O地址分配、外部硬件接線、程序編寫和系統(tǒng)通電調(diào)試5個步驟。這樣才能突破傳統(tǒng)的理論教學和實驗驗證，真正提高學員的操作技能。最后，開發(fā)的課題要具有可行性。武鋼生產(chǎn)現(xiàn)場工藝復雜、被控設備繁多，要結(jié)合現(xiàn)有的實訓條件將控制工藝進行簡化或模擬替代，使得開發(fā)的課題既能將設備物盡所用又能貼近現(xiàn)場。

(4)課題評估

由授課教師將開發(fā)出的課題在設備上安裝并調(diào)試，在調(diào)試過程中不斷修改課題中不足之處，使得課題在難易程度、知識點的覆蓋面以及與實際的密切性上盡可能都能滿足培訓需求。

2.4 課題應用及完善

運用實踐教學法，將開發(fā)的課題應用于實訓教學中，并對每個課題學員完成的情況做好記錄，收集每次培訓學員所學與現(xiàn)崗位技術需求的吻合度以及廠方的滿意度。通過培訓學員和廠方兩方面的反饋信息，不斷修改和完善開發(fā)的技能操作訓練課題，使之更貼近生產(chǎn)實際，讓學員在學校的實訓與工廠的實際情況基本吻合，幫助學員提高職業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)。

現(xiàn)已開發(fā)的課題在為武鋼設備維修總廠開辦的“電氣自動化專項培訓班”中得到了應用，培訓效果良好，得到了廠方和學員的高度肯定，該培訓項目還獲得了公司級培訓項目二等獎。

3 技能培訓課題小結(jié)

結(jié)合武鋼主體廠礦中具有代表性的生產(chǎn)工藝而開發(fā)的以西門子PLC為核心的技能操作培訓課題在實踐應用中得到了良好的培訓效果和廣大培訓員工的肯定。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

(1)提升職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)技能。通過開發(fā)的技能操作培訓課題，提高了武鋼電氣類職工的操作技能，尤其以西門子PLC為核心的現(xiàn)代控制技術操作技能，使電氣維護人員能更好的服務生產(chǎn)。

(2)服務高技能人才隊伍建設。武鋼推行“三個通道”的建設，要打造三個人才隊伍，技能人才隊伍是這三支隊伍中的重要組成部分，其重點是培養(yǎng)技師、高級技師。 現(xiàn)開發(fā)的技能操作培訓課題是打造符合國家職業(yè)標準和武鋼需求的高技能人才隊伍的必要條件。

(3)充分利用硬件資源，打造一流培訓師資。教師必須通過調(diào)研，在了解武鋼現(xiàn)有的電氣控制設備、電氣類維護人員技術水平的基礎上開發(fā)課題。同時，教師自身必須熟練掌握PLC控制技術，并能熟練應用現(xiàn)有的考核平臺，才能開發(fā)出具有針對性的技能操作培訓課題。

[1] 廖常初．S7-300/400 PLC應用技術[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2003．

[2] 劉寧剛，李智.自動化高級技能訓練考核平臺設計[J]．武漢工程職業(yè)技術學院學報，2011,23(2)：62-64．

[3] 李智.西門子S7-300型PLC技能訓練課題研發(fā)[J]．武漢工程職業(yè)技術學院學報，2012，24(2)：36-39．

[4] 馬寧，孔紅. S7-300PLC和MM440變頻器的原理與應用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2006．

[5] 李旭海，陳西青.基于校企合作的職業(yè)技能“培訓包”開發(fā)研究[J]．黑龍江教育學院學報，2011，30(6)：79-80．