可编程控制器课程改革与实践.pdf

第5 期 总第1 2 9 期 机 械 管 理 开 发 2 0 1 2 -l 0月 N o ． 5 S U M N o 1 2 9 ME C HA N I C A L MA N A G E ME N T A N D D E V E L O P M E N T 【 1 t ， n 1 可编程控制器课程改革与实践 王 明武 陕西理工学院 机 械工程学 院， 陕西汉 中7 2 3 0 0 3 摘要 “ 可编程控制器技术” 是一门具有实践性和应用性强的专业课程。介绍对“ 可编程控制器” 课程教学所做的 一 些探索和总结， 并从教学大纲、 教学方法、 实践教学和考核方式四个方面进行了探讨。 关键词 P L C ； 教学改革； 教学实践 中图分类号 G 6 2 4 ． 0 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 7 7 3 X 2 0 1 2 0 5 0 1 6 0 0 2 0引 言 1 9 6 9 年世界上 出现 了第一 台可编程控制器 P r o g r a mm a b l e L o g i c C o n t r o l l e r ， 它是一种适应于工业环境 的通用控制装置。现在的 P L C具有算术运算 、 数据转 化、 过程控制、 数据通信等功能， 已可完成大型复杂的 控制任务。可编程控制器作为工业自动化的技术支柱 之一 ， 在工业 自动控制领域 占有 十分重要 的地位 ， 因 此， P L C 课程是国内外高校广泛开设的课程n I 。设立 本课程的目的在于使学生掌握可编程控制器的硬件结 构、 工作特性以及可编程逻辑控制系统的工作原理与 组成 ， 使学生能够根据生产实际的需要 ， 正确选择和使 用 P L C 。从 近年来 学生就业情况 的信息 反馈 中也获 知 ， 具备P L C技术专长的学生深受用人单位的欢迎。 本文结合其课程特点和教学实践 ， 试 图从教学大 纲 、 教学方法 、 实践教学、 考核方式四个方面进行探讨。 1 课程教学大纲的改革 “ 可编程控制器” 课程是陕西理工学院测控技术 与仪器专业本科生的专业课， 是一门具有实践性、 应用 性强 、 知识覆盖面广 、 更新发展快 、 与生产紧密联系的 课程。根据学校的课程设置安排 ， 此课程在本科生四 年级上学期开设 。 为切实解决课 时缩减和教学内容增加 的矛盾 ， 我 们对教学内容与大纲作了修订。课程 内容包括传统继 电接触器电气控制和现代可编程控制器两大部分。 目 前市场上的P L C 种类繁多， 不可能进行逐一讲解， 虽然 它们存在着一些不同的地方 ， 但其硬件组成和编程语 言的绝大部分是相同或相似的， 只要学好一种P L C 后， 学习或使用其他P L C 也就触类旁通了。我们以西门子 S 7 2 0 0 P L C 为讲授对象讲解 P L C的基本原理、 硬件系 统组成和程序设计， 教材选用了王永华编制的 现代电 气控制及 P L C应用技术 一书。全书共分九章 ， 系统阐 述 了常用低压 电器 、 电气控 制线路 、 P L C的基本概念 、 组成和工作原理 、 s 7 2 0 0 P L C硬件 系统和 内部 资源 、 P L C的基本指令和简单程序设计法、 P L C的顺序控制 指令和功能指令、 P L C的通信及网络、 P L C 控制系统综 合设计 等内容 。教材在强调本课程基本理论的基础 上 ， 减少传统继 电接触电气控制部分的课程内容 ， 突出 传统继电接触电气控制的经典电路、 典型环节和设计 思想 ， 强调 P L C的工作原理及梯形图的分析 、 设计及应 用 内容 ， 还穿插讲解了I E C 6 1 1 3 1 3 标 准、 P R O F I B U S 现场总线。既强调学科理论的系统性 、 完整性 ， 又重视 实际工程应用， 体现应用性与先进性， 符合我校教学大 纲的实际要求 。 2 可编程控制器课程教学方法改革 在教学方式上， 传统教学中P L C课程理论与实践 脱节 ， 偏重理论 ， 学生容易感 到枯燥和乏味 ， 从而失去 学习的兴趣和信心， 因此， 如何充分调动学生的积极 性 ， 利用各种教学方法和手段 ， 全面提高课程的教学质 量和效果就显得尤其重要 。P L C课程教学体系改革 近年来虽有一定的进展 ， 但还远不能满足社会发展 的 需求 ， 亟待进一步革新教育思想 ， 更新实践教学观念。 结合我校的专业背景和实际情况 ， 我们重点从以下几 个方面对可编程控制器课程 的教学和实验等方面进行 了改革。 2 ． 1 理论 与 实践 紧密结合 在教学 中， 我们始终 突出了教学 内容的应用性 。 如开课之初 ， 即给学生列举 P L C在不同行业被广泛应 用的例子 ， 使他们体会到 P L C的实用性。这些 内容包 括柴油机喷涂生产线 、 数控机床 、 机械手的控制 、 电梯 控制 、 炼钢生产线 、 机器人控制 、 现场总线控制 系统 。 通过列举这些应用例子 ， 并结合笔者实际应用经验和 往届求职情况 ， 让学生对可编程控制器的重要性和实 用性有一个初步的感性认识， 从而激发了学生的学习 兴趣和求知欲 1 。 2 ． 2 多种教学方法并举 有效增强教 学效果 1 实物直观教学。为了增强学生感性认识 ， 在进 行常用低压 电器 、 电气控制线路 、 P L C的结构和工作原 理等 内容教学时， 采用 了实物直观方法。在讲解这些 部分内容时， 提前带领学生进入实验室参观实物 ， 以了 解继 电器接触器 、 三相笼型异步电动机 、 P L C的外部 结构与组成 ， 这样学生对 P L C的外部结构就有一个感 性的认识 ， 比在黑板上详细地讲解这些理论知识 ， 学生 收 稿 日期 2 0 1 2 - 0 5 2 3 作者简 介 王明武 1 9 8 0 一 ， 男 ， 河南商丘人 ， 讲 师， 硕士 ， 研 究方向 先进 工业 自动化技 术集成与应用、 嵌入式 系统 。E - ma i l w a n g wu 6 6 6 1 6 3 ． C O B 1 6 0 第5 期 总第1 2 9 期 王明武 可编程控制器课程改革与实践 2 0 1 2 年1 0月 更易接受 ， 教学效果也会好得多。这不但可以极大提高 学习的积极主动I生， 更有助于学生对理论知识的理解。 2 多媒体教学。我们制作 了多媒体教学课件 ， 将 大量 的低压 电器元件 、 三相笼型异步电动机控制线路 、 不同厂家的大中小型 P L C实物图片以及结构 、 原理 、 梯 形 图、 控制柜接线 图等 内容以静态或动画等形式充实 其 中； 在安装 、 布线时采用动画配合声音的方式 ， 步骤 直观有序 ， 效果一 目了然 。通过这些手段使课堂教学 内容丰 富 、 生动 、 形象 、 直观 、 易于理解 ， 大大增强了信 息量 ， 有效缓解 了课时缩减和教学内容增加的矛盾 ， 取 得 了较好 的教学效果。 3 仿真 教学 。可编程控制器除 了要进行硬件 系 统的设计 ， 还要进行软件系统的设计 ， 这是学 习使用可 编程控制器 的核心 内容 ， 也是教学 的难点 。可编程 控制器程序设计逻辑思维性强 ， 现场实践要求高 。学 生学习程序设计内容大都停留在理论和逻辑推理 ， 显 然达不 到教学 的初 衷 。为此 ， 笔者在讲解这部分 内 容时 ， 通过 S T E P 7 P L C S I M进行边仿真边讲解 ， 通过监 控程序运行 ， 从而使得编程过程直观 ， 易于理解 ， 同时 帮助学生了解可编程控制器在 工业现场的应用情况 。 另外 ， 笔者还亲 自制作了一个 P L C授课面板 ， 上面布置 了P L C、 熔断器 、 按钮 、 指示灯 、 接近开关等器件 ， 并结 合 MC G S 组态软件构成了 P L C 教学控制系统平台。学 生可利用此平 台完成基本指令训练 、 仿真生产现场 的 程序设计等编程训练 ， 还可进行产品开发的研制 ， 从而 在 P L C控制方法 、 计算机在 P L C 控制中的应用 、 工业 网 络等几个方面得到感性认识和理论的提高 。 3可编程控制器课程实践教学改革 可编程控制器是一 门实践性很强的课程 ， 除了理 论 上的学习外 ， 还得在实 践中得 到锻炼 和提高 。为 此 ， 我们减少了验证性实验 ， 增加了综合性 、 设计型实 验内容 ， 从 而提高 了学生的动手能力 、 分析问题 和解 决问题 的能力和创新能力 ， 为今后从事相应 的工作奠 定了基础 。 1 实验与理论课配套。实验分 为验证实验和综 合实验 ， 每个 教学点配有验证实验 ， 若干个验证实验 后进行一个综合实验 ， 如交通指示灯的模拟控制 、 机械 手的模拟控制等。通过不同的理论课 内容与不同的实 验模块相组合 ， 逐步推进学生编程能力的提高 。 2 切实做好实践过程的辅导。除配备 实验教师 外 ， 主讲教师还直接参与实践指导 ， 以便随时掌握学 生的实际情况 ， 及时发现和解决实践教学中出现的问 题。教师每次都对实训内容做出明确安排 ， 实验前要 求学生对实验 目的 、 任务 、 步骤进行预习， 然后进行分 组 ， 以提高实验的效果 。 3 实验实训结束后， 要求学生写出实验报告。这 样既可以避免学生实训的盲 目性 ， 又可大大提高实验 装置的利用率 ， 从而保证 了教学质量。 4 考试考核方法的改革 由于 P L C课程实 践课 时在总课 时 中所 占比例 较 大 ， 因此我们对考试考核方法进行了改革 。学生的综 合成绩主要 由三部分组成 笔试 7 0 ％ 实验 2 0 ％ 平时成绩 1 0 ％ 总成绩 1 0 0 ％ 。其中笔试主要考核 学生对可编程控制器理论知识的掌握情况 ； 实验成绩 为实验报告和操作技能两部分组成， 以考核学生编程 和仿真调试的能力 ； 平时成绩主要包括课堂答题互动、 作业 、 出勤等情况 。实行考试考核方法的改革 ， 不仅充 分调动了学生学习的积极陛， 还达到了加强学生动手能 力培养 、 提高综合运用能力的 目标， 有效地促进了教学。 P L C是一门实用性与应用性很强的技能型课程 ， 在课时压缩的情况下， 我们不但完成了教学内容， 而且 提高了学生的操作技能， 取得了较为满意的教学效 果 。由此可见 ， 实行 “ 理论基础 应用能力” 的可编程 控制器教学模式 ， 以教学大纲为基础 ， 结合 自制实验设 备 ， 突出实践性教学环节 ， 让学生亲 自编程 、 实际接线 和仿真调试 ， 并对运行过程中遇到的问题进行分析与 改进 ， 才能真正培养学生创新思维与综合运用能力， 使学生获得终身学 习的能力 ， 有效提高学生的社会竞 争能力 。 参考文献 【 1 ] 李果， 张广明， 凌祥， 等． 可编程控制器教学实验改革与 特色教材建设探索[ J 】 ． 中国电力教育， 2 0 1 0 1 0 1 0 6 1 0 7 ． [ 2 】 束长宝 ， 李新兵 ， 王永华． 电气控制及可编程控制器教学改 革初探[ J 】 ． 电气电子教学学报， 2 0 0 5 ， 2 7 6 8 2 8 5 [ 3 】 曹冬梅 ， 张琦． 可编程控制器技术 P L C 课程改革实践【 J ] ． 中国职业技术教育， 2 0 0 7 1 3 4 3 6 ． 【 4 ] 刘寅东， 门洪． 多媒体技术在“ 可编程控制器” 教学中的 实践与体会f J ] ． 东北电力大学学报， 2 0 0 9 ， 5 1 0 3 4 3 6 ． 【 5 ] 梁达平． P L C可编程控制器教学仿真软件的开发[ J ] ． 天水 师范学院学报 ， 2 0 0 1 4 6 0 6 3 ． [ 6 】 潘庭龙， 陈尔奎． 可编程控制器教学方法探讨与实践『 J 1 ．边 疆经济与文化， 2 0 0 6 ， 3 3 1 5 0 1 5 1 ． Re f o r m a nd Pr a c t i c e o f Pr o g r a m ma bl e Co nt r o l l e r Co ur s e W ANG M i ng WU S h a a n x i U n i v e r s i t y o f I n d u s t r y ， D e p t ． o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， H a n z h o n g 7 2 3 0 0 3 ， C h i n a Ab s t r a c t Th e p r o g r a mma b l e c o n t r o l l e r i s a s t r o n g p r a c t i c a l i t y a n d a p p l i e d c o u r s e ． Ex p l o r a t i o n a n d s u mma ry a r e i n t r o d u c e d f o r c o u r s e t e a c h i n g o f p r o g r a mma b l e c o n t r o l l e r c o u r s e ． T h e c o u r s e i s i n v e s t i g a t e d f o r m t h e f o u r r e s p e c t s i n c l u d i n g s y l l a b u s ， t e a c h i n g me t h o d s ， p r a c t i c e t e a c h i n g a nd a s s e s s me nt me t h o ds ． Ke y wo r d s P L C； t e a c h i n g r e f o r m； t e a c h i n g p r a c t i c e ．1 61