王三秀 林志明 蔡文靜

摘 要 針對(duì)“電氣控制與PLC技術(shù)”課程專(zhuān)業(yè)性和應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)以及教學(xué)現(xiàn)狀，本文在教材的選取，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)自制以及教學(xué)模式的改革等方面做了有益的探索和改革，提出了一些措施。通過(guò)實(shí)踐教學(xué)證明，提出的措施有效的提高了教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 電氣控制與PLC 應(yīng)用能力 教學(xué)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2020.09.050

Abstract In view of the specialty and application of electrical control and PLC technology as well as the teaching status quo， this paper makes beneficial exploration and reform in the selection of teaching materials， the self-made experimental platform and the reform of teaching mode， and puts forward some measures. The practice teaching proves that the proposed measures effectively improve the teaching quality， stimulate students' interest in learning， and improve the cultivation of students' application ability.

Keywords Electrical Control and PLC; application ability; teaching methods

1 課程教學(xué)現(xiàn)狀

隨著自動(dòng)化技術(shù)日新月異的變化，可編程控制器（PLC）逐漸取代傳統(tǒng)電器元件和復(fù)雜接線(xiàn)而成為電氣控制系統(tǒng)的核心部分?！半姎饪刂婆cPLC技術(shù)”是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程，通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際設(shè)備情況，掌握繼電器控制的線(xiàn)路分析與設(shè)計(jì)方法以及PLC控制器的編程技術(shù)。使學(xué)生具備程序閱讀、修改、調(diào)試以及程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用開(kāi)發(fā)能力，為學(xué)生以后從事相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)。然而課程實(shí)踐性和應(yīng)用性隨著社會(huì)的發(fā)展，要求變得越來(lái)越高，對(duì)該課程目前的授課方式也提出了新的挑戰(zhàn)。要培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的應(yīng)用型人才，勢(shì)必對(duì)當(dāng)前的教學(xué)現(xiàn)狀做出改革和調(diào)整。當(dāng)前傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問(wèn)題：

（1）教材老舊，不適用?，F(xiàn)有的教材電氣控制部分主要講授低壓電器、電氣原理圖分析和繪制、典型機(jī)床電氣控制電路的分析以及電氣控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)等幾部分。教材內(nèi)容偏理論，學(xué)生對(duì)于低壓電器的結(jié)構(gòu)和原理無(wú)法理解，電氣原理圖分析枯燥，復(fù)雜生產(chǎn)機(jī)械電路不能理解和掌握，因此難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，課程授課方式?jīng)]有突出課程實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，脫離實(shí)際，沒(méi)有起到很好的教學(xué)效果。

教材中可編程控制器的部分是以三菱FX系列PLC以及西門(mén)子S7-200系列PLC進(jìn)行指令介紹和程序設(shè)計(jì)。由于西門(mén)子S7-200系列PLC已停產(chǎn)，升級(jí)到S7-1200新型PLC。因此繼續(xù)按原教材內(nèi)容講授，將跟不上生產(chǎn)實(shí)際產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求。

（2）實(shí)驗(yàn)平臺(tái)脫離工程實(shí)際。PLC課程由于其突出的工程性和應(yīng)用性，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生良好的工程意識(shí)、較強(qiáng)的實(shí)踐能力和較高的綜合素質(zhì)具有非常重要的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是該課程的重要環(huán)節(jié)，但目前教學(xué)實(shí)訓(xùn)設(shè)備中僅僅通過(guò)按鈕、開(kāi)關(guān)、以及指示燈等元件來(lái)代替實(shí)際控制系統(tǒng)中的輸入輸出，由于按鈕、開(kāi)關(guān)僅僅是數(shù)字量，很難真正反映實(shí)際系統(tǒng)中各類(lèi)傳感器輸送產(chǎn)生的模擬量的信號(hào)，指示燈也不能很好的模擬實(shí)際控制系統(tǒng)中的接觸器、電動(dòng)機(jī)這些實(shí)際輸出設(shè)備?，F(xiàn)有課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的作用只是達(dá)到學(xué)習(xí)PLC編程的目的，卻不能連接真正的控制對(duì)象，不能真正了解生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際設(shè)備。脫離工程實(shí)際，不利于學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

（3）教學(xué)模式存在不足，理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)脫節(jié)。當(dāng)前教學(xué)模式中理論與實(shí)踐兩個(gè)環(huán)節(jié)分別進(jìn)行。在教室上課講解指令，然后到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，這樣會(huì)造成學(xué)生上課積極性不夠，理論知識(shí)理解困難，接受新指令慢，而一旦在課堂上沒(méi)有及時(shí)的吸收和消化新的指令，這樣即使到了實(shí)驗(yàn)室，也不能很好的進(jìn)行編程，有種惡性循環(huán)的發(fā)展趨勢(shì)。顯然這種理論環(huán)節(jié)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)單獨(dú)設(shè)置的方式會(huì)阻礙學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，降低課程的學(xué)習(xí)效果。因此，作為PLC這種應(yīng)用性強(qiáng)的課程，最好的辦法就是一邊學(xué)習(xí)一邊操作，每學(xué)習(xí)一些新的指令或者編程方法，就及時(shí)進(jìn)行編程，從而熟練掌握。

2 教學(xué)改革內(nèi)容

針對(duì)“電氣控制與PLC技術(shù)”課程特點(diǎn)及上述闡述的當(dāng)前教學(xué)中存在的問(wèn)題，擬對(duì)課程進(jìn)行以下幾個(gè)方面的改革探索。

（1）更換應(yīng)用性更強(qiáng)、更符合實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的PLC型號(hào)，再根據(jù)相應(yīng)的PLC型號(hào)更換教材。

（2）針對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備老舊落后，不符合生產(chǎn)實(shí)際需求的現(xiàn)狀，將進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)備自制。在自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備過(guò)程中，讓學(xué)生積極參與到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的升級(jí)改造過(guò)程當(dāng)中，一方面提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，同時(shí)設(shè)計(jì)出符合課程教學(xué)目標(biāo)和應(yīng)用型教學(xué)特色的PLC控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

（3）改革教學(xué)方式，將PLC仿真軟件與硬件實(shí)驗(yàn)條件結(jié)合，提高實(shí)驗(yàn)效果。上理論課時(shí)，可以利用仿真軟件對(duì)相關(guān)指令進(jìn)行訓(xùn)練，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)時(shí)間在硬件平臺(tái)上完成實(shí)際的操作訓(xùn)練。將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)緊密結(jié)合。

（4）重視和加強(qiáng)教師科研能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)。教師是授課的主體，由教師向?qū)W生進(jìn)行授業(yè)解惑，因此對(duì)于實(shí)踐性強(qiáng)的工科專(zhuān)業(yè)，教師的科研能力、工程實(shí)踐能力和企業(yè)經(jīng)歷對(duì)課程的教學(xué)效果可以起到很好的作用。教師不再只是著重于書(shū)本，可以把更多的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、實(shí)踐案例分享給學(xué)生，能激發(fā)學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，從而更好的理解和把握知識(shí)點(diǎn)。因此要加強(qiáng)授課教師工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)，支持教師參加相關(guān)課程的繼續(xù)教育和培訓(xùn)。

3 實(shí)施方案和方法

（1）挑選西門(mén)子S7-1200作為新的教學(xué)對(duì)象，這款PLC是西門(mén)子經(jīng)典系列S7-200的升級(jí)。作為西門(mén)子公司的新一代小型PLC，它集成了以太網(wǎng)接口和很強(qiáng)的工藝功能，能夠進(jìn)行靈活的操作和組態(tài)，通過(guò)功能強(qiáng)大的指令系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用需求，可以滿(mǎn)足工業(yè)控制的性能需求。同時(shí)，在教材選擇上，經(jīng)過(guò)多本教材的比較和考量，選擇了廖常初主編的《S7-1200PLC編程及應(yīng)用》。該書(shū)對(duì)S7-1200PLC的硬件組態(tài)、編程語(yǔ)言及指令、程序結(jié)構(gòu)、通信網(wǎng)絡(luò)以及故障診斷等沒(méi)人做了全面深入的介紹?？梢院芎玫膸椭鷮W(xué)生全面學(xué)習(xí)PLC編程及其應(yīng)用。

（2）自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，該實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括電氣控制以及PLC編程兩個(gè)方面，可以做常規(guī)的繼電接觸器控制實(shí)驗(yàn)，完成點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)運(yùn)行以及電機(jī)正反轉(zhuǎn)等控制，也可以利用PLC結(jié)合變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速控制，可以對(duì)溫度等模擬量進(jìn)行控制，也可以實(shí)現(xiàn)PLC與PLC、觸摸屏、變頻器之間的網(wǎng)聯(lián)通信等功能。

相比較原來(lái)的采用LED發(fā)二極管、指示燈來(lái)模擬接觸器以及電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的情況，新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備更好的貼合實(shí)際工程，能夠提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，使學(xué)生對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)自動(dòng)化PLC控制技術(shù)有更好的了解和掌握，提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖1所示。

（3）在教學(xué)上，將理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)緊密聯(lián)系在一起。在課堂上講授PLC應(yīng)用指令的同時(shí)，可以讓學(xué)生自帶電腦，通過(guò)PLC仿真軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)指令的操作訓(xùn)練，有助于學(xué)生對(duì)指令的理解和應(yīng)用，提高上課積極性，而不再是空洞的填鴨式講授方式。另一方面，經(jīng)過(guò)上課時(shí)候PLC仿真軟件訓(xùn)練，再去實(shí)驗(yàn)室硬件平臺(tái)上操作，也會(huì)更得心應(yīng)手，提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和編程能力。

（4）授課教師積極參加PLC技術(shù)相關(guān)內(nèi)容的技術(shù)培訓(xùn)?？梢酝ㄟ^(guò)申請(qǐng)產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人師資培訓(xùn)項(xiàng)目，到企業(yè)接受學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，提升教師自身工程實(shí)踐能力，從而提高教學(xué)水平。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)“電氣控制與PLC技術(shù)”的一系列改革內(nèi)容的執(zhí)行，解決PLC型號(hào)落后，教材不適用的問(wèn)題;自制出應(yīng)用性更強(qiáng)，更有利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力和實(shí)踐能力的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，解決實(shí)驗(yàn)平臺(tái)脫離工程實(shí)際的問(wèn)題;研發(fā)出新的有效的教學(xué)模式，提高教學(xué)效果。

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