王進(jìn)滿(mǎn)++毛杰

摘要：PLC項(xiàng)目化教學(xué)中程序設(shè)計(jì)是教學(xué)的難點(diǎn)，學(xué)生有電氣控制線(xiàn)路的基礎(chǔ)，通過(guò)先進(jìn)行電氣控制線(xiàn)路設(shè)計(jì)，然后用PLC符號(hào)替代繼電接觸器符號(hào)，將繼電接觸器原理圖轉(zhuǎn)化為PLC程序，使學(xué)生逐步理解PLC各指令的作用及繼電接觸器控制系統(tǒng)的關(guān)系，再引導(dǎo)過(guò)渡到PLC控制程序的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：PLC；項(xiàng)目化教學(xué)；程序設(shè)計(jì)導(dǎo)入；實(shí)施

中圖分類(lèi)號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-120X（2016）02-0052-02收稿日期：2015-10-27

作者簡(jiǎn)介：王進(jìn)滿(mǎn)（1963—），男，遼寧本溪人，嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子及自動(dòng)化教研室副教授，研究方向：電氣控制技術(shù)。

可編程序控制器在企業(yè)使用的初期，企業(yè)的工程技術(shù)人員大部分都沒(méi)有學(xué)習(xí)和使用過(guò)，但可編程序控制器中的梯形圖程序語(yǔ)言是以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形象編程語(yǔ)言，梯形圖符號(hào)和定義與常規(guī)繼電器展開(kāi)圖完全一致。企業(yè)的工程技術(shù)人員精通繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，最開(kāi)始的PLC程序設(shè)計(jì)采用先完成繼電接觸器原理圖設(shè)計(jì)，再替換成PLC符號(hào)完成PLC程序設(shè)計(jì)，逐漸熟悉PLC程序設(shè)計(jì)。而我們的高職學(xué)生很大一部分來(lái)自三校，在中專(zhuān)、職高或技校，學(xué)過(guò)繼電接觸器控制相關(guān)內(nèi)容，我們的前期課程“電工電子技術(shù)”也有繼電接觸器相關(guān)內(nèi)容，這就為學(xué)好PLC程序設(shè)計(jì)打下了良好基礎(chǔ)。下面就結(jié)合PLC項(xiàng)目化教學(xué)實(shí)踐，介紹由元件符號(hào)替代到PLC簡(jiǎn)單程序設(shè)計(jì)的課程教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)。一、PLC項(xiàng)目化教學(xué)簡(jiǎn)介 “機(jī)電產(chǎn)品電氣控制”課程是嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院高職電氣自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生必須掌握的一門(mén)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)核心課程，分為上下兩篇，上篇是關(guān)于繼電接觸器控制和機(jī)床電氣控制部分，下篇是關(guān)于PLC控制部分。PLC部分含有四個(gè)項(xiàng)目，“多種液體自動(dòng)混合裝置的PLC控制設(shè)計(jì)”項(xiàng)目學(xué)習(xí)PLC的基本指令編程，“十字路口交通燈控制”項(xiàng)目學(xué)習(xí)PLC步進(jìn)指令編程，“呼叫送料小車(chē)控制”項(xiàng)目學(xué)習(xí)PLC功能指令編程，“PLC在C650-2車(chē)床電氣控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用”項(xiàng)目學(xué)習(xí)PLC的具體應(yīng)用。該部分課程的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生熟悉PLC在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用；熟悉PLC編程方法與技巧；具有簡(jiǎn)單電氣控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)能力和繼電—接觸器控制系統(tǒng)的改造能力；培養(yǎng)學(xué)生分析生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

PLC教學(xué)中，編制梯形圖程序既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，只靠程序分析講解很難使學(xué)生真正掌握編程方法。符號(hào)替換方法，是先繪制繼電接觸器控制電氣原理圖，學(xué)生有這個(gè)基礎(chǔ)，然后用PLC符號(hào)逐一替代繼電接觸器原理圖中符號(hào)，完成程序編制。通過(guò)符號(hào)替換學(xué)習(xí)PLC編程，應(yīng)首先重點(diǎn)復(fù)習(xí)和講解電氣控制線(xiàn)路工作原理，替換符號(hào)后可以加強(qiáng)對(duì)PLC程序的理解，還可以使學(xué)生掌握控制技術(shù)要求和程序編制的關(guān)系，增強(qiáng)技術(shù)應(yīng)用能力。下面以星三角降壓電氣控制為例介紹符號(hào)替換過(guò)程。星三角電氣控制工作原理圖（如圖1所示）。

工作原理圖如下：按下啟動(dòng)按鈕，接觸器KM1線(xiàn)圈得電并自鎖，KMY和KT線(xiàn)圈也得電，電機(jī)呈Y形連接降壓?jiǎn)?dòng)； KT延時(shí)5秒到（此時(shí)電機(jī)已達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速），KT的延時(shí)觸點(diǎn)將KMY線(xiàn)圈回路切斷，接通KM△線(xiàn)圈回路，電機(jī)轉(zhuǎn)換成△形連接進(jìn)入全壓運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)KM△的互鎖觸點(diǎn)切斷KT線(xiàn)圈回路。按下停止按鈕，KM1及KM△斷電，主觸點(diǎn)斷開(kāi)，電機(jī)停止。很明顯需要用到PLC的定時(shí)功能。

圖2是完全通過(guò)符號(hào)替換由繼電接觸器控制原理圖轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的PLC梯形圖程序，原理分析與圖1繼電接觸器原理圖相同。

2PLC優(yōu)化程序設(shè)計(jì)

學(xué)生通過(guò)符號(hào)替換的訓(xùn)練掌握了梯形圖的常閉觸點(diǎn)、常開(kāi)觸點(diǎn)、線(xiàn)圈、定時(shí)器的用法之后，逐漸就可以直接按照控制要求進(jìn)行梯形圖程序設(shè)計(jì)。圖3是星三角啟動(dòng)控制的PLC優(yōu)化程序，完全根據(jù)星三角啟動(dòng)控制的邏輯控制要求的設(shè)計(jì)的，控制原理分析如下：

按下啟動(dòng)按鈕SB2時(shí)，輸入繼電器X001常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y000得電，接觸器KM1閉合，常開(kāi)觸點(diǎn)Y000自鎖，定時(shí)器T0得電延時(shí)工作，輸出繼電器Y001線(xiàn)圈得電，接觸器KM2閉合，電動(dòng)機(jī)星型啟動(dòng)。時(shí)間到，T0常閉點(diǎn)斷開(kāi)，Y001失電，KM1斷開(kāi)，T0常開(kāi)點(diǎn)閉合，輸出繼電器Y002得電，KM3閉合，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為角型運(yùn)行。

由于在PLC中其輔助點(diǎn)，無(wú)論常開(kāi)點(diǎn)還是常閉點(diǎn)，只要選定繼電器，其輔助點(diǎn)可以任意使用，數(shù)量不受限制，這就給PLC編程帶來(lái)極大方便。圖3和圖2相比明顯簡(jiǎn)化，且可讀性要好，圖2和圖3梯形圖程序上機(jī)調(diào)試結(jié)果完全相同。這也讓學(xué)生知道了，同一控制要求可以由不同的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。在PLC編程基本入門(mén)后，在后續(xù)課程講解中，同樣的星三角啟動(dòng)控制還可以由步進(jìn)梯形圖程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以由功能指令程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。PLC編程具有很強(qiáng)的靈活性，編程時(shí)，在完全實(shí)現(xiàn)其功能的同時(shí)，還要注重程序的可讀性。

并不是所有的PLC指令都能與繼電接觸器控制線(xiàn)路的符號(hào)對(duì)應(yīng)上，如PLC中的“SET”“RST”等指令，以及后續(xù)的功能指令，因?yàn)镻LC畢竟是計(jì)算機(jī)，有著自己特有的指令。學(xué)習(xí)PLC初期，用PLC符號(hào)替代繼電接觸器線(xiàn)路圖中的符號(hào)將繼電接觸器控制原理圖轉(zhuǎn)化為PLC梯形圖，可以使學(xué)生學(xué)習(xí)PLC時(shí)快速入門(mén)，快速上手，并加強(qiáng)對(duì)PLC梯形圖控制原理的理解。

3教學(xué)過(guò)程的實(shí)施

教學(xué)中樹(shù)立以學(xué)生為主體教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，采用教、學(xué)、做一體化的教學(xué)模式，一邊進(jìn)行知識(shí)講解和操作示范，一邊讓學(xué)生進(jìn)行課程同步訓(xùn)練，符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律。將知識(shí)點(diǎn)溶解到任務(wù)的實(shí)現(xiàn)中，完成學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用，能循序漸進(jìn)地使學(xué)生最大限度地掌握知識(shí)。教、學(xué)、做一體化教學(xué)過(guò)程分幾個(gè)階段實(shí)施：

第一是課前準(zhǔn)備，教師提出課程實(shí)施過(guò)程中的實(shí)訓(xùn)室紀(jì)律和安全注意事項(xiàng)；教學(xué)分組，每組一臺(tái)實(shí)訓(xùn)設(shè)備；布置學(xué)習(xí)任務(wù)：異步電動(dòng)機(jī)星三角降壓?jiǎn)?dòng)PLC控制程序設(shè)計(jì)及接線(xiàn)調(diào)試。

第二是任務(wù)分析，此時(shí)以教師為主體，對(duì)任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)分析，講解星三角控制的工作原理，引出完成本次任務(wù)所需要的PLC相關(guān)知識(shí)點(diǎn)：輸入繼電器、輸出繼電器、定時(shí)器，講解定時(shí)器的相關(guān)知識(shí)，講解PLC定時(shí)器與時(shí)間繼電器的相同之處和不同之處。而本次任務(wù)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容之一就是學(xué)習(xí)PLC定時(shí)器的使用。

第三是實(shí)施階段，任務(wù)實(shí)施階段是學(xué)生學(xué)和做的階段。學(xué)生有小組討論，確定PLC的輸入輸出分配，列出I/O地址分配表，繪制出I/O接線(xiàn)圖，用符號(hào)替換的方法將繼電接觸器原理圖轉(zhuǎn)換為梯形圖設(shè)計(jì)，之后再完成優(yōu)化的PLC程序設(shè)計(jì)。完成上述工作后，各組同學(xué)相互配合完成PLC的接線(xiàn)、程序錄入、調(diào)試。遇到問(wèn)題，學(xué)生自查，直到故障的解決，同時(shí)對(duì)兩種程序的結(jié)果進(jìn)行討論對(duì)比。此時(shí)學(xué)生為主體，老師只起提示、指導(dǎo)、安全監(jiān)督的作用。

第四，各組學(xué)生間相互展示交流，體現(xiàn)任務(wù)完成后的成就感。老師歸納PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般流程[1]。

4參考書(shū)推薦

參考書(shū)，作為一種工具書(shū)，凝聚著許多從事具體技術(shù)工作人員的學(xué)習(xí)方法及經(jīng)驗(yàn)技巧，不管對(duì)老師的授課還是對(duì)學(xué)生PLC技術(shù)的學(xué)習(xí)都有很大幫助。現(xiàn)在社會(huì)上有很多圖文并茂的技術(shù)書(shū)籍，更貼近于實(shí)際應(yīng)用，有很多知識(shí)、技術(shù)是學(xué)校老師講不到的，而在參考書(shū)中都能看到，的確是輔助學(xué)習(xí)的好幫手，授課教師應(yīng)時(shí)常將這些好的書(shū)籍推薦給學(xué)生。同時(shí)，通過(guò)看參考書(shū)，可以培養(yǎng)學(xué)生的良好自學(xué)習(xí)慣，開(kāi)發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)思路，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也可以培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)看技術(shù)資料。

PLC是一種依靠程序?qū)崿F(xiàn)的工業(yè)控制系統(tǒng)，所以在“機(jī)電產(chǎn)品電氣控制”課程的PLC部分項(xiàng)目化教學(xué)中要有理論講解，注重理論和實(shí)踐的有機(jī)銜接；以職業(yè)技能為重心，培養(yǎng)學(xué)生的電氣控制技術(shù)應(yīng)用能力；注重在課堂上啟發(fā)學(xué)生的思維，提供思維方向和范圍；激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，使學(xué)生有意思有目的地進(jìn)行思考。通過(guò)將繼電接觸器原理圖轉(zhuǎn)換為PLC梯形圖，到簡(jiǎn)單PLC程序設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生具備了初步的PLC編程能力，提高了他們的職業(yè)崗位適應(yīng)能力，達(dá)到了教學(xué)目的[2]。

參考文獻(xiàn)：

〖1〗朱美霞，彭衛(wèi)發(fā)“教學(xué)做一體化”在PLC課程教學(xué)中的應(yīng)用〖J〗中學(xué)課程輔導(dǎo)（教學(xué)研究），2013，（20）：96.

〖2〗丁宗燕，盧明林PLC教學(xué)與實(shí)踐相結(jié)合的探討〖J〗現(xiàn)代企業(yè)文化，2008，（12）：183—184.