唐翠翠

（深圳技師學(xué)院中德智造學(xué)院，廣東 深圳 518112）

1 引言

近年來，隨著工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)事業(yè)中的蓬勃發(fā)展，PLC技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中的應(yīng)用十分重要[1]，因此，在培養(yǎng)技工院校工業(yè)機(jī)器人類專業(yè)學(xué)生的時候?qū)ⅰ癙LC技術(shù)”作為重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法所不同的是，課程采用小班制教學(xué)，20人左右1個班，2人1個組，采取項目教學(xué)法，實行過程考核的方式對學(xué)生進(jìn)行評價，基于PLC選用3個不同的硬件平臺作為教學(xué)載體，重在培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力、動手能力，小組合作和自主學(xué)習(xí)能力，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程及畢業(yè)后從事專業(yè)相關(guān)工作打下堅實的基礎(chǔ)，接下來將對該課程在教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討。

2 PLC選型

市場上PLC各大生產(chǎn)商的產(chǎn)品差異較大，編程指令、軟件不通用，由于學(xué)校的經(jīng)費、實訓(xùn)場地、學(xué)生教學(xué)時間等的限制，不可能引進(jìn)眾多不同類型的PLC設(shè)備，這也是目前教學(xué)中面臨的主要問題。前幾年三菱的PLC在筆者所在地區(qū)市場占有率較高[2]，學(xué)校引進(jìn)三菱的產(chǎn)品，但隨著企業(yè)的更新?lián)Q代，它的占有率降低，西門子的產(chǎn)品占據(jù)了大部分市場，學(xué)校培養(yǎng)的學(xué)生要適應(yīng)市場的需求，另外西門子的產(chǎn)品官方網(wǎng)站上免費的資料庫很全，便于學(xué)生自學(xué)，這是其他公司所無法比的，因此本課程選擇主流的西門子PLC作為教學(xué)內(nèi)容。西門子PLC有很多型號，之前市場應(yīng)用比較多的是S7-300/400，但也逐漸進(jìn)入退市階段，S7-1200/1500是新一代PLC，其中S7-1200具有很高的性價比，價格實惠，功能強(qiáng)大，應(yīng)用廣泛，其開發(fā)平臺是TIA Portal，具有直觀、高效、可靠的特點，深受用戶喜愛[3]，因此，在教學(xué)過程中采用西門子S7-1200。

3 項目設(shè)置

基于實訓(xùn)室建設(shè)的本課程平臺，網(wǎng)孔板上安裝有西門子S7-1200、開關(guān)量輸入輸出拓展模塊、觸摸屏、電源等外圍硬件，控制的對象有3種類型：①控制盒。具有8個開關(guān)8個指示燈。②帶有傳送帶的簡約版沖床。③小型自動化生產(chǎn)線。該系統(tǒng)具有供料、加工、搬運和分揀產(chǎn)品功能，由供料單元、正孔加工單元、旁孔加工單元、循環(huán)送料轉(zhuǎn)臺單元、分揀單元組成?；谶@3種控制對象設(shè)置項目任務(wù)，從認(rèn)識PLC，了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外圍硬件接線，到TIA Portal軟件的應(yīng)用，包括參數(shù)配置、基本功能塊指令、特殊功能模塊等。通過項目任務(wù)對PLC的編程流程，指令應(yīng)用，按鍵開關(guān)、指示燈、傳送帶正反轉(zhuǎn)、傳感器的控制方式，沖床工作流程，機(jī)械臂動作的工藝流程，氣動、步進(jìn)電機(jī)的控制過程有所掌握。

4 教學(xué)設(shè)計

根據(jù)課程設(shè)置3個大項目，在具體實施過程中，大項目里面再分小項目。

項目一中，通過認(rèn)識網(wǎng)孔板上元器件、電氣接線，控制盒的內(nèi)部電路，讓學(xué)生了解實訓(xùn)平臺硬件電路，并對電路進(jìn)行基本的檢測與排故；接著掌握梯形圖的組成、會識圖、設(shè)計圖，再到讓學(xué)生學(xué)習(xí)TIA Portal軟件平臺的基本應(yīng)用，教師現(xiàn)場演示，并將相應(yīng)操作視頻共享給學(xué)生。然后編寫簡單的程序來對硬件進(jìn)行檢測，排除故障。在此過程中學(xué)生對PLC的外圍電路接線、排故會有所掌握。硬件一切就緒之后，就可以針對控制盒上的8個燈8個按鈕設(shè)置不同的來源于生活的小任務(wù)，讓學(xué)生在設(shè)計、調(diào)試程序的過程中知道PLC的奇妙。設(shè)置的任務(wù)有雙控?zé)舻目刂?，搶答器、電機(jī)星三角啟動，燈按不同順序點亮、停車場控制，小車往復(fù)循環(huán)運動，十字路口交通燈的控制等。

項目二中，學(xué)生了解了簡約版沖床。首先，認(rèn)識沖床的組成部分，了解沖床的工作原理及輸入輸出接口，對電路進(jìn)行檢測、排故；然后編程對沖床進(jìn)行控制，設(shè)置的小任務(wù)有傳送帶自動循環(huán)往返，沖床自動循環(huán)往返，物品檢測，帶有物品檢測、傳送、沖壓功能的綜合控制等，讓學(xué)生在此過程中掌握傳送帶的控制方式及沖床的工作過程。

項目三是學(xué)習(xí)小型自動化生產(chǎn)線的控制。首先，學(xué)生先了解各單元的結(jié)構(gòu)，找到對應(yīng)的傳感器、電磁閥等對應(yīng)的PLC輸入輸出點，對線路進(jìn)行檢查，I/O對照編程測試，進(jìn)行信號確認(rèn)和電路排故；然后按照生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程對送料、轉(zhuǎn)臺、孔加工、機(jī)械臂各個單元進(jìn)行編程調(diào)試，最后編寫一個具有黑白物料檢測加工搬運的自動化生產(chǎn)線綜合控制程序。通過項目三讓學(xué)生對自動化生產(chǎn)線的工作流程有了很清晰的認(rèn)識，能對其進(jìn)行編程調(diào)試。完成每一個大項目之后，讓學(xué)生進(jìn)行總結(jié)匯報。

5 教學(xué)實施

本課程在教學(xué)中始終按照學(xué)生的認(rèn)知過程，從易到難層層遞進(jìn)，讓學(xué)生既有成就感，又感覺成就來之不易。教學(xué)過程采用“以行動為導(dǎo)向，以工作任務(wù)為驅(qū)動”，讓學(xué)生在做中學(xué)，學(xué)中做[4]。教師的角色是引路人，當(dāng)學(xué)生已經(jīng)熟悉軟件的基本應(yīng)用，外圍硬件的結(jié)構(gòu)組成和調(diào)試方法，教師就是布置任務(wù)，巡查指導(dǎo)，檢查評分，針對共性問題集中講解，學(xué)生通過小組討論、編程實踐，獨立完成任務(wù)。對于完成速度快、質(zhì)量高的小組給予高分，其他組以此類推，這樣大部分學(xué)生間就存在競爭，學(xué)習(xí)氛圍很好。

課程采用小班教學(xué)，20人左右，分為10組，在分組的時候先了解學(xué)生的特點和以往的成績，小組成員強(qiáng)弱搭配，互幫互助。任務(wù)設(shè)置有通用任務(wù)和拓展任務(wù)，有的做的快的學(xué)生可以做拓展任務(wù)，它屬于加分項，可以激發(fā)學(xué)生的積極性，同時讓課堂任務(wù)比較充實。

教學(xué)過程中應(yīng)用學(xué)校引進(jìn)的教學(xué)云平臺，根據(jù)項目的特點，布置預(yù)習(xí)作業(yè)、課堂作業(yè)、課后作業(yè)、小組任務(wù)、在線測驗，上傳并且共享教學(xué)資源，線上批改作業(yè)等，學(xué)生用手機(jī)從學(xué)校官方微信公眾號就可以進(jìn)入云平臺，不需要另外安裝APP軟件，操作非常方便，學(xué)生比較喜歡。在題目設(shè)置方面盡量都是以選擇題之類的形式呈現(xiàn)，這樣學(xué)生用手機(jī)操作比較方便。

完成每一個大項目之后，安排實操考試，單人單工位考，檢驗學(xué)生的掌握情況，同時也可以激勵學(xué)生的上進(jìn)心，對于本項目考試不理想的學(xué)生可以在下一個項目的學(xué)習(xí)中更加努力。另外，會安排項目匯報，以小組形式進(jìn)行，每個小組匯報自己的小組情況、成果展示、經(jīng)驗交流，尤其是故障檢測和排故、編程思路的經(jīng)驗分享，各小組可以互相借鑒。課程成績由考勤、實訓(xùn)室6S、課堂表現(xiàn)、平時任務(wù)成績、實操考試成績、理論考試成績、項目匯報多項內(nèi)容匯總構(gòu)成。

6 教學(xué)效果與反思

該課程實施比較順利，效果不錯，學(xué)生的積極性、小組合作能力、發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力得到了提升，課程內(nèi)容充實，能滿足不同學(xué)生的需求，學(xué)生快樂地收獲知識。云平臺理論知識的布置，讓學(xué)生理論知識得到了提升，服務(wù)于課堂教學(xué)，在保證安全的情況下，教師盡量放手讓學(xué)生自己做，讓他們在做中學(xué)，學(xué)中做。當(dāng)遇到共性問題時教師再集中講解，會更加吸引學(xué)生的注意力。學(xué)生相互學(xué)習(xí)的能力很強(qiáng)，只要有學(xué)生會了，他們會相互請教相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。但在教學(xué)過程中也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處，例如，一個班有兩三個學(xué)習(xí)能力比較弱的學(xué)生跟不上節(jié)奏，即使組員已經(jīng)很用心地在教他了，但還是有些力不從心，他們的成績不太理想，對于這些學(xué)生還是需要再想想策略；實訓(xùn)平臺有的設(shè)備由于經(jīng)常被使用，出現(xiàn)某些功能不全的情況，個別小組要借用其他組的設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，影響小組的進(jìn)度和積極性。

7 總結(jié)

綜上所述，在“PLC技術(shù)”課程的教學(xué)過程中，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)平臺的選用及教學(xué)任務(wù)的設(shè)置十分重要，配合適合學(xué)生的教學(xué)方法，因材施教，教師授之以漁，才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果，讓學(xué)生學(xué)有所用，對軟硬件知識都有所掌握，服務(wù)后續(xù)專業(yè)課程，適應(yīng)社會崗位需求。