翁國慶 張有兵

摘? 要：文章提出了一種“新工科”背景下PLC課程虛實結(jié)合多層次實踐平臺的構(gòu)建方案。為突破現(xiàn)有實踐教學環(huán)節(jié)的局限，方案從PLC基礎實驗平臺、高級實訓硬件平臺、綜合控制系統(tǒng)應用平臺、監(jiān)控系統(tǒng)應用平臺、靈活自主性創(chuàng)新實踐平臺五個方面，融合“實物”平臺和“虛擬”平臺兩種模式，進行多層次的混合遞進式實踐平臺構(gòu)建。實踐表明，所提PLC實踐平臺構(gòu)建方案可實現(xiàn)有效解決現(xiàn)有實踐平臺的多種問題，顯著提升了學生的創(chuàng)新實踐能力。

關(guān)鍵詞：新工科;PLC實踐平臺;虛實結(jié)合;多層次

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2021）23-0011-04

Abstract： A construction scheme of PLC multi-level practical platform with combination of virtuality and reality based on the background of new engineering is presented. In order to break through the limitations of the existing practical teaching method， the progressive type PLC practical platform is proposed. On the one hand， the scheme includes five aspects including basic experiment platform， advanced practice platform， application platform of comprehensive control systems， application platform of monitoring system and innovation practice platform. On the other hand， the scheme integrates two modes including full-scale platform and virtual platform. The practice shows that the proposed scheme can effectively solve the problems of the existing PLC practical platform and significantly enhance the students' innovative practice ability.

Keywords： new engineering; PLC multilevel practical platform; combination of virtuality and reality; multi-level

為滿足“新工科”背景下高校培養(yǎng)工程實踐能力較強、理論知識扎實、能夠勝任行業(yè)發(fā)展需求的高素質(zhì)應用型人才方面的迫切要求，要求學生具有系統(tǒng)的工程實踐學習經(jīng)驗，具備設計和實施工程實踐的能力，并能對結(jié)果進行分析[1]。實踐教學環(huán)節(jié)可以加深學生對理論知識和基本概念的直觀理解，提高動手能力，激發(fā)創(chuàng)新思維[2]，因此，實踐教學的新理念、新模式對于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)具有重要作用。

作為現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱之一，PLC是自動化控制領域一種極其重要的控制設備。同時，PLC類課程的最大特點是應用性、實踐性強，理論和實踐結(jié)合得特別緊密[3]。其實踐教學環(huán)節(jié)對于學生理論結(jié)合實際、創(chuàng)新實踐的“新工科”思維和能力的培養(yǎng)作用非常突出。但是，目前國內(nèi)高校在該課程實踐教學環(huán)節(jié)的安排普遍存在形式單一、平臺簡單、交互性差、內(nèi)容與社會需求脫節(jié)、學生興趣低、教學效率低下、運行經(jīng)費不足等問題。隨著社會、企業(yè)對高校工科人才實踐創(chuàng)新能力要求的不斷提高，特別是在“新工科”人才培養(yǎng)理念下，為推動科學范式向工程范式轉(zhuǎn)型，讓學生的學習更貼近實際需求，高校PLC類課程實踐教學體系的建設和優(yōu)化顯得愈加重要和迫在眉睫。

本文提出遵循“新工科”人才培養(yǎng)理念，對現(xiàn)有PLC類課程的實踐教學環(huán)節(jié)進行革新，對學?，F(xiàn)有“電氣控制PLC實驗室”硬件、軟件進行資源整合、升級和優(yōu)化，構(gòu)建一種虛實結(jié)合多層次混合遞進式實踐平臺[4]，使相關(guān)課程教學更能提升學生實踐創(chuàng)新能力、復雜工程問題解決能力，培養(yǎng)出的專業(yè)學生更能適應現(xiàn)代企業(yè)、社會的高層次人才需求。

一、虛實結(jié)合多層次PLC實踐平臺的構(gòu)建思路

針對PLC類課程實踐教學環(huán)節(jié)中普遍存在的上述缺陷，基于實驗室現(xiàn)有實際條件和課程實際教學情況，以新工科人才培養(yǎng)理念為指導精神，構(gòu)建的虛實結(jié)合多層次PLC實踐平臺的框架如圖1所示。

二、虛實結(jié)合多層次PLC實踐平臺的構(gòu)建過程

（一）PLC實踐硬件平臺的整合升級

除常規(guī)配置的S7-200 SMART PLC實驗箱，用于相關(guān)專業(yè)電氣控制與PLC技術(shù)課程開展課內(nèi)基礎實驗的實踐硬件平臺外，實驗室整合升級了一系列PLC高級實訓硬件平臺。

一方面，新購置一批價格較高、綜合性能較好的PLC高級實訓裝置，包括多層電梯、立體車庫、多角度機械臂、物流材料分揀、單容水箱等;另外，整合了早年羅克韋爾公司捐贈學院的一批大型工業(yè)控制流水線PLC控制實訓裝置，整套裝置包括物料分揀、傳送加工、機械臂轉(zhuǎn)移、進庫出庫四個環(huán)節(jié)。如圖2所示，這些高級實訓裝置均可用于電氣控制與PLC技術(shù)課程的課外擴展實踐、PLC控制系統(tǒng)課程設計實踐課程以及專業(yè)學生相關(guān)課外科技實踐活動等的硬件平臺。