時間:2023-01-05 00:54:37
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇plc教學,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
可編程控制器(簡稱PLC)是20世紀60年代末發展起來的一種新型的工業自動控制裝置,它將傳統的繼電器寄存器控制技術、計算機控制技術及通信技術融為一體,由于其操作簡便、易于掌握使用、技術性能穩定、運行可靠,在工業自動化領域中占有極其重要的地位,在我國已經廣泛應用于機械制造、輕工、汽車及冶金等各種行業。在這種需求形勢下,PLC課程已成為高職高專電氣自動化、機電類專業必修的一門實踐性較強的課程。
一、PLC課程教學中存在的問題
高職教育的培養目標要求PLC課程教學更加突出實用性,突出與生產實際相結合,與生產技術崗位對人才的需求相結合,使學生所學的知識能夠轉化為能力,畢業后成為生產一線的技術骨干。但目前高職院校的PLC課程教學往往存在下述問題:
1.課程要求高,學生學習有困難。PLC 課程具有信息量大、編程枯燥的特點。在PLC編程過程中學生要根據控制要求來確定控制方案,這就要求學生有一定的理論基礎和自主學習意識,因此導致學生學習這門課有困難。
2.配套實訓設備不足,學生實踐不夠。一套PLC實訓設備價格較高,而很多高職院校的資金又相對緊張,因此購買的PLC實訓設備數量有限,而且近年來相關專業招生人數激增,根本無法保證學生一人一套。其次只要是做硬件實訓,肯定存在設備的故障損壞和材料的損耗,這一方面增加了維修維護成本教學PLC編程,另一方面也降低了實訓的開出率。
3.實踐遠遠落后于理論學習,抑制學生的創新思維能力。按照通常的教學過程,一般是任課教師按照教材的順序進行教學,就是先將全部基本指令講解完畢,再講解PLC的編程方法,然后再讓學生去做實訓,實踐遠遠落后于理論。像這樣在一段時間內集中學習完所有指令,學生學習后的印象不深刻,容易混淆,到實踐時,又得重新對所涉及的指令進行學習,效率不高。并且由于大多數學生的動手能力沒有得到很好的鍛煉,所以當他們面對實訓設備不敢大膽動手,每一個步驟都按照教師的指導去做,因而對學生的創新思維是一種很大的束縛。
以上問題在現在的高職院校PLC教學中還是比較多見,針對這些問題,筆者經過教學實踐和探索,認為將PLC的仿真軟件應用于PLC教學中是解決這些問題的理想方案。
二、仿真軟件的作用
伴隨中國工業自動化水平的發展,三菱電機PLC在中國的發展已經歷經20余年,其FX2N系列小型PLC在國內占有很大的市場份額,在國內擁有很多的用戶群和很高的聲譽,與它相對應有一款仿真學習軟件名稱為FX-TRN-BEG-C。該軟件是三菱電機推出的中文版教學軟件,它將虛擬舞臺和編程操作合成在一起,集成了程序的編寫、模擬調試、動畫演示效果等功能,具有較強的互動性。用戶通過編程區編程后下載到仿真舞臺的實時場景,軟件將以動畫演示形式形象地表現出程序的結果,可以用來培養學生學習梯形圖編程。
在教學中應用該軟件主要有以下幾方面作用:
1.模擬真實的場景,激發學生的學習興趣。
教育心理學認為,學習興趣是學習動機的重要組成部分,是推動學生努力學習的強大動力。學生只有對PLC學習有了濃厚的興趣,才會有求知的欲望,才能勤于思考,才能自主學習和有所創新。該軟件利用三維虛擬空間進行設計,模擬出多種真實場景,例如 :交通信號燈控制、分揀和分配線控制、舞臺裝置控制、輸送帶控制等,每一個場景都惟妙惟肖。學生可以在任意一個場景中按照控制要求進行編程,繪出梯形圖,并對PLC進行仿真運行操作,在仿真運行中可以觀察運行結果是否符合設計要求。這些生動的動畫模擬程序運行結果,比在教室里枯燥的講述有趣,學生更樂于接受也更直觀教學PLC編程,可幫助學生更好地理解PLC程序控制作用。相當于將“實訓場所”搬入課堂,實現課堂與實訓場所的相互交融,讓學生既在學中練,又在練中學,正好可以解決PLC課程編程枯燥的問題,提高了學生的學習興趣和學習效率。
2.模擬的被控設備種類多,是實際實訓控制對象的一個重要的補充。
PLC實訓一般都要求有真實的被控對象,而真正的被控對象一般都具有體積大、份量重、價格昂貴、維護困難等特點,很難在實訓室配備。現在一般實訓室通常配置了一些相對簡單的設備,如: 電動機、交通燈控制板,而像物料分揀系統、舞臺燈光控制系統這樣的實訓裝置即使有數量也有限。而該軟件模擬出多種被控設備,例如 :自動門控制、分揀和分配線控制、舞臺裝置控制、輸送帶控制等。從教學意義上來說,即可以克服真實被控對象的缺點,又極大地豐富了控制對象種類,擴展了學生的工程應用經驗。
3.難度漸進的課題設計,方便因材施教。
該軟件設置了初級、中級和高級多層次的學習環節,各課題之間呈現出漸進式的提高,各個環節有數目不等、難度不同的設計題。在教學過程中教師可以結合使用的教材以及學生的基本情況來選擇相應難度的課題,對于PLC編程要求高的專業可適當多選擇幾個難度高的課題。此外還可以根據學生的學習情況適時地調整,當學生學習吃力時只要求完成基本課題任務,以免學生失去學好這門課的信心;學習情況較好時可增加課題任務,提升學生的自信。此外,在教學應用中教師可以直接把該軟件給定的控制任務作為課題,也可以靈活地根據自己的授課需求借用其模擬場景布置控制任務,軟件照樣可以仿真運行。因此使用很靈活,方便因“材”施教。
4.創建了良好的課后自學平臺。
在該軟件B、C兩個單元的基本編程訓練中,采用了專家指導式的編程提示,在每一個程序的學習單元中,操作步驟都詳細明了地列出了,逐步引導學生學會編制簡單的梯形圖,對于程度低的學生自學此部分可鞏固基本程序的編程。對于程度較好的學生可以選擇適合自己水平的感興趣的課題練習,該軟件為學生提供了自我嘗試和滿足好奇心理的平臺。國論
三、仿真軟件應用在PLC教學中取得的效果
通過教學實踐證明,仿真軟件在PLC 教學中的作用是顯著的,是必不可少的,仿真教學的應用所取得的教學效果是良好的。具體體現在以下幾個方面:
1.提高了學生學習PLC課程的興趣
由于使用仿真軟件在計算機上就可以直觀生動地顯示執行程序結果,使抽象的程序得到了形象化的演示。而且學生對程序做的每一點改進都能導致仿真結果的變更,這使得學生很有成就感,激發學生的學習興趣,調動學生學習積極性和主動參與意識。
2.培養了學生學習能力、解決問題能力
當學生掌握了基本的編程指令,具備一定的編程能力后,教師可運用任務驅動教學法教學PLC編程,放手讓學生自己完成某一個明確的編程任務,讓學生自己去想方法、查指令、編程序,教師只是適時予以點撥,讓學生在仿真軟件的輔助下反復地查找程序漏洞、查看結果,反復修改、優化程序,直至仿真的結果達到預期的任務目標。在這個過程中,學生的學習能力、解決問題能力及編程能力可以得到很好的鍛煉與提高。
3.充分發揮了學生的創新思維
有了仿真軟件來驗證程序,學生不再依賴教師的判定,教師主要起點撥、答疑作用。學生完全可以按照自己的思路進行編程,然后驗證正確與否,總結經驗。這樣也就最大限度地發揮了學生的主體性,使學生在主動探索過程中真正理解PLC控制技術的知識,真正掌握根據生產要求設計控制程序的方法,能最大限度地發揮學生的想象能力,學生的創造思維在完成任務的過程中得到了很好的培養,大大地提高學生的創新意識。
總之,在PLC教學中使用仿真軟件,不僅可以較容易的突破難點、提高教學質量,而且對PLC教學實踐不足是一個重要的補充。但是我們也應該明確,軟件仿真并不能完全代替硬件,硬件實驗設施對學生動手操作能力的鍛煉是不能完全替代的。為了培養生產一線需要的技術型人才,高職院校對硬件實驗設備的投資也是必要的。
[參考文獻]:
[1]姜新橋石建華可編程控制器應用基礎[M].華中科技大學出版社 2007
[2]楊進.談PLC 仿真學習軟件在PLC 教學中的應用[J].職業教育研究2007 (5):172.
[3]陳令榮談“PLC 實訓教學”中仿真學習軟件的應用[J]. 科技風 2009(19)
[4]陳海霞,任慶海,孫承志項目驅動教學法在PLC課程中的實踐 [J] 三江學院學報 2009.11
關鍵詞:PLC;項目教學;評價方法
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A
文章編號:1009-0118(2012)09-0145-02
本文通過PLC項目教學的探討與實踐的介紹,目的是想使PLC課程的教學易于教師講授和學生學習,最終使PLC課程的開設更符合企業用人需要和學生學習興趣。
一、引言
項目教學是采用項目式的組織形式實施課程的教學目標,使得對學生的知識傳授與能力培養與企業的實際需要達到高度統一,這也就是實施PLC項目教學的目的。
如何開展PLC課程的項目教學呢?本文將從PLC項目教學的教學條件、項目設計、效果評價方法及教學實踐四個方面來闡述PLC項目教學有關問題。
二、實現PLC項目教學的條件
進行PLC課程的項目教學,需要具備一定的教學條件。首先是能夠將整個課程劃分為若干個項目,其次是具有進行項目教學的實踐基礎——設備,再次是有能夠實現項目教學的場所——多媒體教室或一體化教室。以下對上述幾點進行分析說明。
(一)能夠將課程劃分為若干個項目
PLC課程的內容特別適合項目教學,原因是PLC開發過程是一個從分析控制要求,到主電路及I/O設計,再到PLC程序設計,最后進行綜合調試的過程。這一工作過程,無論是簡單的PLC控制系統,還是復雜的PLC控制系統,都是如此。因此,可以根據這一特點將PLC課程中基本知識、接線訓練、設計方法、綜合調試等按照先簡單、后復雜的原則,用項目的方式組織起來,由淺入深的進行教學。
(二)容易實現項目教學的實踐條件
項目教學宜在實驗室進行,換句話說項目教學需要實踐條件的,否則,項目教學就成為紙上談兵。在精品課程建設過程中,考慮到PLC實驗室建設花費不是很大,綜合規劃實驗室建設的規模和檔次,為實現項目式教學奠定堅實基礎。
(三)創建項目教學的場所
項目教學不僅要有實驗室,還應建立具有多媒體設備和PLC演示設備的專用教室。為精講多練,提升教學效果,提高教學質量,建立集實驗設備和多媒體設備于一體的理論實踐一體化教室,是項目教學的努力目標。
三、PLC教學的項目設計
(一)PLC課程項目設計的基本原則
PLC課程的項目設計,從教學方面來說是有一定規律可循的,作者認為可遵循以下幾項原則:
1、由簡單到復雜
項目設計遵循的第一個原則就是由簡單到復雜。這一原則十分重要,因為學生在學習過程中是需要成功來激勵的。如PLC課程項目設計的第一個項目就是從最簡單的電機起保停控制開始,讓學生比較容易的進行項目實施并且能夠成功的完成項目,使他們在今后的項目實施過程中充滿信心。
2、由單一到綜合
項目設計遵循的第二個原則就是由單一到綜合。訓練應從單項訓練開始,然后再過渡到綜合訓練。如設計機械手PLC控制系統時,可以先從機械手的手動操作控制、自動操作控制這些單一訓練開始,再過渡到具有手動、自動、單步、單周期的這種綜合訓練,確保學生能夠一步步地完成各個項目。
3、將基礎知識、連接訓練、設計技能融為一體
項目設計遵循的第三個原則是將PLC的基本知識、PLC外部接線訓練、PLC程序設計的技能有機結合。在項目教學的不同階段,完成不同基礎知識、PLC外部連接訓練、PLC程序設計方法的項目教學。如在介紹PLC最基本知識的項目中,可借助學生過去學過的電工知識,使用轉換法進行PLC程序設計的項目教學;在有了PLC的基本知識后,這時的項目教學中可使用邏輯法和時序法進行PLC程序設計;在介紹狀態繼電器時,采用狀態轉移圖及步進順控法進行PLC的程序設計的教學項目;最后在介紹應用指令時,可采用經驗法或綜合設計法進行PLC程序設計的教學項目。
(二)PLC課程具體項目設計
PLC課程的項目具體應當如何設計呢?這是實施項目教學關鍵之所在。作者認為PLC項目不僅應滿足學生綜合素質的提高與高技能培養的要求,還應當是實際生活中應用廣泛并且學生十分熟悉的內容。只有應用廣泛才能使學生體會到PLC的重要性,只有學生熟悉才能引起學生的興趣。基于這一認識,選擇電動機的控制、交通燈的控制和機械手的控制這些人們熟悉且隨處可見對象作為項目教學的主要內容,是十分適合的。
按照PLC項目設計的基本原則并結合以上思路將PLC項目教學的項目類型、項目名稱、項目教學的內容及項目教學的教學目標列于表1中。
通過上述8個項目的實施,學生應當能夠理解PLC的內部各種繼電器及其功能,掌握PLC控制系統的接線和程序設計的方法,能夠進行中等復雜程度的PLC控制系統的設計與調試。采取PLC項目教學的方式,并配合項目教學給出一些訓練課題,相信學生能夠從理解到應用實現平穩過渡,從而完成PLC課程的教學目標。
四、PLC項目教學的評價
采取PLC項目教學,當教學過程完成后該如何測量與評估其教學效果呢?作者認為不能僅進行基本知識的理論考試,還應當結合實際開展綜合考核,如給出一些指定的項目,讓學生個人獨立或二人組合作完成某個項目。根據項目的實施情況主要考察學生以下幾個方面:
(一)學生是否掌握了PLC的接線。
(二)學生是否掌握了PLC基本指令的應用。
(三)學生是否掌握了PLC程序的設計方法。
(四)學生是否掌握了PLC控制系統的設計與調試。
(五)學生獨立完成或合作完成項目的能力。
綜合考核是以PLC知識的應用作為基礎、以實際工作能力的測試為目標的考試,這種考核應在實驗(訓)室現場進行。在有條件的情況下,職業技術學院應努力實現這種考核。
五、PLC項目教學的實踐
(一)加強PLC項目教學條件建設
PLC課程的教學進行了多年,但教學效果并不理想,究其原因作者認為,最主要原因是教學目標不明確,教學重點不突出,訓練不充分;其次是教學設備與教學條件有缺陷。
如何來解決這一問題,使學生學完這一課程后,能夠掌握這一課程的知識點,特別是能夠順利的完成PLC控制系統的設計與調試,這是我們進行PLC項目教學的最終目的。
開設PLC項目教學以來,結合PLC精品課程的建設,積極進行實驗(訓)室的基礎建設,增添PLC設備數量并提高設備檔次,有條件的還應建立了多媒體專用教室,為實施PLC項目教學創造良好的教學環境。
(二)擬定PLC項目教學大綱并開發PLC項目教學教材
具備了PLC項目教學的條件后,首先要解決的問題就是要根據需要擬定PLC課程的項目教學方案,即課程教學大綱。將PLC項目教學以教學文件的形式固定下來,使承擔PLC教學的教師以項目教學的課程大綱為依據,完成PLC課程的教學任務。在新的PLC課程大綱指導下,保證PLC項目教學的基本質量。
積極編寫實施項目教學的教材和實訓指導書。有了教材,教師實施項目教學有了基礎,有了教材,也方便了學生學習。
[關鍵詞]PLC控制;實訓教學;多媒體教學
About PLC Practical Teaching discussing
GUO Li-li
Abstract:The Applied Technology of Programmable Logic Controller is an imporant professional course to the Industrial Electric Automation Specialty and the Integration of Mechanics and Electrics Specialty.It's character is linking weak current and strong current,software and hardware,theory and practice.So we may let our students primely command this technology by practising operation and makimg use of many reasonable teaching means,and then our students must adapt sociality quarters.
Keywords:PLC Control Practical Teaching;Multi-media teaching
PLC是計算機技術與傳統的繼電器――接觸器控制技術相結合的產物,是一種無觸點設備,改變程序即可改變生產工藝,而克服了繼電器――接觸器控制系統中機械觸點的接線復雜,可靠性低,靈活性差等缺點,PLC技術已成為現代控制技術的重要支柱之一,隨著我國經濟的發展和科技的進步,機械行業已經從機械化向智能化方向發展,加工手段已經由技術型向智能型轉化。原來有繼電器控制的生產設備,因其控制裝置體積大、耗電多、可靠性差、改變生產程序不方便等缺點已不能滿足產品多元。可編程控制器的問世很快受到工業控制界的歡迎,并得到廣泛應用,同時相關人才欠缺,因此我們就要求學生除掌握基本的專業理論知識外,通過學生的實踐技能,讓學生在校期間操作技能達到符合企業生產的實際需要,這就決定了我們職業學校的教師一定要根據本課程不同教學內容及其特點,采取不同的教學方法。我院為滿足教學需要,提高教學質量,作為職業學校更應該適應時代的要求,加強對電類學生的PLC實訓教學,添置了一整套PLC實訓設備,給老師和學生提供了一理想的實訓條件,我做為一位職院實習的教師,談幾點關于PLC實訓教學的想法。
一、注重專業基礎實訓
部分學生學習基礎都較差,從而導致本課程教學基礎薄弱,教學難度很大。我學院在這方面有自己的模式和特色,在實訓教學中,首先進行基礎性訓練,如照明線路,機床控制線路的安裝,在電工板上實際布線,然后進行檢查,排故等綜合操作訓練,使學生有形象,直觀的感悟認識,然后由淺入深地引入PLC應用技術的教學內容。PLC是按用戶的控制要求編寫程序進行的,而程序的編寫是用一定的編程語言把任務描述出來,教學中是采用梯形圖這種圖形語言,它沿用的傳統的繼電器――接觸器控制中的觸點、線圈等圖形符號。學生在學習時,因為PLC與機床控制線路的相似之處,比較容易理解,便于學生理解掌握,而且還降低了教學難度。在實訓前都是經過一段理論的學習,理論與實訓如何銜接,在理論夠用的條件下,突出實訓教學,這就對教學提出了較高的要求。首先教師要精心編排,設計實例,從易到難,由單一到綜合,全部教學內容分成五個單元,第一個單元是編程軟件的使用,第二個單元以電機的點動、電機的連續控制,電機的連續控制、貨物傳送控制系統,第三個單元為搶答器系統,第四個單元為紅綠燈控制和多燈來回閃爍循環控制等實例,第五個單元為液體混合和鐵塔之光等。每個單元都以重要指令應用為主要線索,這樣對所學指令進行實際應用,逐一攻破,不但會牢固掌握,而且也學會了實際應用。
二、有效運用教學方法
在PLC課程教學上,尤其是PLC指令及應用、編程方法和實際應用等教學內容上,內容靈活,最適宜于采取雙邊互動式教學方法。為了搞好雙邊互動式教學,就要求我們教師在備課時把教材上靜態的知識轉化為課堂上動態的教學信息,并且在教學過程中要想方設法地創造出一個可以實現雙邊互動式教學的氣氛,通過創設情境、巧設疑問、共同討論、動手實踐等多種教學方式,有效地開展雙邊互動式教學。同時還要圍繞PLC課程“多變性”的教學特點,注重基礎,強化共性,即以一種型號PLC為主線,重點學習有關PLC共性的內容,如工作原理、波形圖、指令含義、編程原理等。同時也圍繞PLC應用“典型性”的教學特點,在PLC技術應用教學中,通過典型案例,如交通信號燈、鐵塔之光等,實施案例教學法,提高學生運用基本知識分析和解決實際問題的能力。同時針對“應用性”的教學特點,引入項目教學法,傳統的PLC教學及實驗模式是教師在課堂講解PLC的指令系統及編程,即邏輯推理,然后學生在實驗室做一些簡單的、基礎性的實驗,而一些典型的控制對象(如電梯設備、機械手等),要求學生運用PLC技術對工業自動化控制領域的實用控制系統,進行編程、接線和仿真調試,從而培養學生創新思能力。
三、在實踐中找到學習方法
PLC的應用不是簡單的驗證,機械的重復,目前,學生在實習時,只需將程序輸入,線路連接,然后觀察現象即可實成。這種不需動腦的實習是毫無意義的。在教學過程中,教師一般不直接給出實例的程序,而給出程序的框架,引導學生解決問題。首先在編寫實訓指導書時,我們教師應該根據企業對PLC技術人才的需求,結合學校實際設備情況,針對職業學校本課程教學特點和教學目標,在如何引導廣大學生在實訓中既動手又動腦上多下功夫。職業學校是一個學生學習基礎、動機和習慣差異很大的群體,因此實訓教學同樣要做到因材施教,采取因人而異的分層教學,即按學生學習能力分組,確定每組不同的實訓目標,從而使成績好的和成績差的學生在實訓中,都能夠得到相應的鍛煉和培養。除要求學生在規定時間做完基本的實訓項目外,還要安排一定量的選修實訓項目和研究性課題,讓廣大學生自主選擇,教師現場指導,或者督而不導,從而促使學生自主地分析在實驗實訓中所遇到的問題,寫出實訓報告交教師評判,師生共同找出問題的解決辦法。對于大型的實訓項目,如電梯、機械手等,還可以采取分工合作的教學形式,將全班同學分成不同的小組,由教師明確各小組在實訓中的任務和目標,每組采用不同的編程方法,如可以采用邏輯設計法,用基本位指令和定時器實成,也可以用順序控制法,用保護電路,置位復位指令式,順控制指令完成。讓學生積極參與,獨立完成程序編定,上機調試,再不斷完善。
總之,在實訓教學中,教師要成為學生的組織者,引導者,充分發揮學生的主動性,從實踐中找到學習的方法,從而培養廣大學生團結協作的職業素質和能力。
四、應有多媒體計算機輔助教學
教師可以借助多媒體制作電子教案,利用生動的畫面和動聽的音樂吸引學生的注意力,激發學生學習的興趣。例如講解交通燈控制程序時,學生對整個過程容易混淆,利用聲音和畫面,有利于程序的理解。
總之,只有通過大量的實訓,讓學生自己編程、實際接線和仿真調試,并對運行過程中的問題進行分析和改進,才能培養學生的創新思維和綜合應用能力,真正實現學生畢業后在PLC應用領域“零距離上崗”的教學目標。
參考文獻:
[1]田淑珍主編.可編程控制器原理及應用.北京:
機械工業出版社.
[2]亞龍實訓手冊.
Key words: simulation teaching;PLC teaching;application research
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2016)03-0216-02
0 引言
PLC電氣控制系統的設計及調試在現代工業控制中的核心地位日益凸顯,在其廣泛應用的背景下,各院校電氣類專業大多將PLC電氣控制列為一門專業的核心課程。但是在教學過程中,更多是將重點放在原理講解及程序編寫等方面,而忽略了硬件接線及故障排除等方面的教學,突出的問題體現在軟件的教學與硬件的接線兩方面的結合不夠,而這恰恰是職業需要的核心能力。學生數量與實訓資源的欠缺存在的矛盾導致了教學效果難以保證,通過引入仿真教學并進行應用研究與探索,可有效解決此問題。
1 電氣專業PLC典型任務及職業能力的要求
通過企業調研及問卷調查,分析出PLC應用過程中的崗位典型任務是PLC安裝接線、編程調試與維護,對應的職業能力主要有以下幾個方面:
①能夠正確進行PLC的選型;②能夠正確進行PLC的安裝接線;③能夠使用編程軟件編寫簡單的PLC程序并調試;④能夠使用PLC與計算機、PLC、變頻器、觸摸屏等組成通訊網絡;⑤能夠使用電工儀表工具檢修PLC控制系統常見故障;⑥能夠正確選擇各種傳感器并與PLC控制系統相連。
隨著信息化技術的發展,宇龍機電仿真軟件參照職業標準,結合典型職業能力的要求,在PLC教學過程中可有針對性地培養學生的各項職業能力,實現教學過程與生產過程的對接。
2 仿真軟件在PLC教學過程中具體應用
①宇龍機電仿真軟件的應用解決了實訓設備欠缺的問題,并可隨著設備的升級進行軟件更新,保證仿真軟件與現場設備的高度契合度。使用硬件進行職業能力的培養,因PLC學習過程中學生學習能力及學習興趣的差異,知識及技能掌握情況參差不齊,不可避免會導致設備的損耗,在注意力不集中的情況下,有可能會出現燒毀PLC及低壓電器的案例發生,教學效果較差。使用仿真軟件,因其可重復使用的特性,不會導致機損,可解決設備欠缺問題。
②宇龍機電仿真軟件硬件接線及程序設計靈活多樣,畫面豐富,在保證課程內容與職業標準對接的前提下,可有效整合繼電器控制系統、PLC控制系統、變頻調速系統等,學生學習興趣大大增強。如設計螺紋加工系統(圖1),設備選型靈活多樣可組合設計,克服實物教學型號單一的問題。其按鈕、接觸器、PLC類型的選擇均可更改,學生通過選型遴選出符合控制要求的各種電器。
③軟件仿真應用貼近現場實踐。在保證選型正確并完成正確接線的基礎上,學生可進行PLC編程設計,仿真軟件程序設計界面及工作方式與真實PLC基本一致,可實現仿真與現實的高度統一,學生在兩者之間轉換無差異,可有效銜接。
④通過仿真軟件教學,結合軟件中接線及程序的編寫,學生可直觀驗證其系統設計的正確性與否,同時仿真軟件為動態軟件,PLC控制硬件的動作可在仿真軟件上直觀顯示,與實踐現場無異。如果系統設計過程中出現程序問題或接線錯誤,可利用儀表進行查找,培養學生排除故障的能力。PLC教學中使用仿真軟件,按照設計>驗證>調試>故障排除等步驟,可培養學生養成PLC電氣控制系統設計的思路及方法,達到職業能力中對PLC控制系統的要求。
⑤仿真教學可有效實施項目導向、任務驅動的新型教學方法及手段,根據現場具體的控制要求設計多種控制對象,教學過程中按照由簡入繁、通用到特殊的原則使學生掌握PLC課程的知識點及達到技能要求,切實實現教學做一體。
⑥仿真軟件與職業證書培訓相融合,因仿真軟件靈活多樣的特性,且其與現場實際的高度統一,在PLC相關職業資格證書培訓過程中,可作為培訓的主要手段,保證學生練習的效果,對證書的通過率大有幫助。
3 PLC仿真教學存在的問題
宇龍仿真教學可解決教學過程中存在的諸多問題,但是在細節方面仍有需要改善的環節:一是電氣實踐環節如信號的干擾等問題在仿真中無法實現;二是不同現場環境對低壓電氣的影響如潮氣導致的電氣問題在仿真中無法實現;三是電工工藝的施工標準等在仿真軟件中無法得到練習。
針對第一個問題,可在實訓室中將強電信號和弱點信號不做隔離處理,采用案例教學,使學生理解信號干擾在電路中存在問題;針對第二個問題,可采用仿真教學與現場教學相結合的方式,編程接線等在仿真中重點練習,環境影響導致的電氣問題組織學生去港口現場,由現場技術人員講解環境對電氣的影響,同時可展示現場的具體故障,強化認知;針對第三個問題,在教學過程中可通過與其他課程的交叉學習加以解決,如在PLC學習前首先進行電工工藝課程的學習,使學生掌握電氣施工的標準,在仿真教學中由教師對學生電氣接線的工藝標準予以考核。
關鍵詞:PLC仿真學習軟件;PLC編程;教學效果
PLC是可編程控制器的簡稱,PLC技術是在繼電接觸器控制和計算機基礎上開發的工業自動控制裝置。由于它可以通過軟件來改變控制過程,且編程較為簡單,所以目前PLC在工業控制中占據了主導地位,得到了非常廣泛的應用。為適應這種形勢需求,PLC技術已成為各類職業技術學校電子電氣專業的一門專業課,我校也不例外。PLC是我校電子信息與應用專業開設的專業課之一,教材版本以學習三菱FX2N系列PLC的基本指令和應用為主。
在PLC教學過程中,筆者發現學生學習PLC普遍感到比較困難。一方面是因為PLC是以微處理器為核心,將自動化控制技術、計算機技術、通信技術融為一體的工業自動控制裝置。要學好這門課程,對學生在電力拖動、工業電子學等課程的理論、實操能力有一定的要求,而職校學生的基礎普遍較差,學習起來比較吃力。另一方面,學校缺乏相應的PLC實驗設備,學生沒有動手實踐的機會。在這種情況下,如何尋找到PLC教學的突破口,提高教學質量呢?通過教學實踐和探索,筆者認為利用PLC仿真學習軟件(該軟件名稱為FX-TRN-BEG-C),可以輕松有趣地引導學生學習PLC,取得事半功倍的教學效果。
FX-TRN-BEG-C是三菱電機最新推出的中文版教學軟件,它將虛擬舞臺和專家操作指導合成在一起,學習通用梯形
圖邏輯編程。將該軟件安裝在學校多媒體教室的電腦上,學生上PLC實訓課時只要到多媒體教室上機,就可以身臨
其境地感受到PLC的無窮魅力了。
該軟件在教學中的應用主要體現在以下幾方面。
大量生動的圖片,可激發學生學習PLC的興趣和熱情教育心理學認為,學習興趣是學習動機的重要組成部分,是推動學生努力學習的強大動力。學生只有對PLC學習有了濃厚的興趣,才會有求知的欲望,才能勤于思考。該教學軟件一共分六個單元,分別是A~F。A是PLC簡介單元,它用大量的圖片介紹了在工廠自動化領域以及日常生活中應用PLC技術的許多實例,通過A單元的入門學習,可以讓學生充分認識到PLC技術的實用性。PLC已經滲透到我們日常生活中的各個角落,在提高我們的生活質量方面扮演著很重要的角色,以此來激發學生學習PLC的興趣和熱情。這些生動的圖片演示,比在教室里枯燥的講述有趣,學生更樂于接受。
專家指導式的編程提示,可突破學生學習PLC的難點在PLC學習中,學會編程是重點,如何繪制梯形圖是難點。利用該軟件可以較容易突破難點,掌握重點。因為該軟件的B單元就是基本程序的學習單元,它主要介紹了基本輸入輸出程序、標準程序、控制優化程序、輸入狀態讀取程序等等。在每一個程序的學習單元中,它都列出了詳細明了的操作步驟,一步一步引導學生學會編制簡單的梯形圖,以及進行仿真運行,使學生對基本程序的編程有初步的認識。該軟件的C單元是輕松的練習單元,它詳細介紹了基本定時器和計數器的編程要領,并介紹了應用定時器和基本計數器來編程的兩個典型實例。通過這個單元的學習,學生對常用的定時器和計數器的編程有了基本的了解。在B、C兩個單元的基本編程訓練中,它都采用了專家指導式的編程提示,為基礎較差的學生學習PLC提供了非常有用的幫助。通過這兩個單元基本編程的訓練,學生能基本了解PLC編程的特點,對PLC的基本編程方法有了一定的認識,突破了學習PLC的難點,為后續的實際應用題的編程學習打下較扎實的基礎。
模擬場景中的仿真運行,可幫助學生更好地理解PLC的工作原理要讓學生對PLC的工作過程有全面的認識和了解,除具備一定的編程能力,掌握基本的編程技巧外,還要讓學生按照實際的控制要求進行仿真運行和調試,從而找到程序中的不足和漏洞,進行反復修改,達到優化程序、熟悉編程的目的。而FX-TRN-BEG-C教學軟件就是這樣一個能提供各種控制要求、仿真運行各種控制程序的教學平臺。它操作簡單,利用3D虛擬空間設計,模擬出各種真實場景。例如,交通信號燈控制、正反轉控制、分揀和分配線控制、舞臺裝置控制、升降機控制等等,每一個場景都惟妙惟肖,圖文并茂。學生可以在任意一個場景中按照控制要求進行編程,繪出梯形圖,并對PLC進行仿真運行操作,在仿真運行中可以觀察運行結果是否符合設計要求。同時,在運行中還可以確認各個元件與程序的狀態,適時監控各個元件的工作過程。通過運行監控,學生更好地理解和掌握PLC各個元件的作用,鞏固課堂上所學的理論知識。
循序漸進式的課程設置,科學合理,可以照顧到全體學生教學是面向全體學生的。從心理學的角度來講,人的個性特征及心理傾向不盡相同,學生在智力上有差異,在觀察力、理解力、想象力、記憶力、模仿力、表達及思維能力方面有所不同。因此,在PLC教學中,筆者采用了“因人施教”的分層教學法。而PLC教學軟件就提供了一個分層教學的良好平臺。因為該軟件的D、E、F單元分別是初級、中級、高級挑戰單元,每一單元均有6道設計題,難度不等,其中初級挑戰題難度較低,難度系數為1~2顆星;中級挑戰題的難度稍大,難度系數為2~3顆星;高級挑戰題的難度最大,難度系數為3~4顆星。在具體教學過程中,對程度較低的學生,采用“初級挑戰單元”中的部分內容進行訓練。對程度較好的學生采用“中級挑戰單元”或“高級挑戰單元”中的部分內容進行訓練。學生各取所需,各有所獲,這樣既提升了學生的自信心,又拓展了學生的創造性思維。另外,對于較復雜的設計題,如自動門操作控制、輸送帶控制等等,還可以采用讓學生分工合作的教學形式,將全班學生分成不同的小組,明確各小組的設計任務和目標,培養學生團結協作的團隊精神。
總之,通過教學實踐,筆者認為用PLC仿真學習軟件進行PLC輔助教學是可行的,能收到較好的教學效果。學生通過電腦上機,仿真實踐,可以更好地觀察和消化所學的理論知識,同時通過PLC仿真學習軟件實現人機交互,可以嘗試改變某些指令、程序,再觀察試驗結果,立竿見影,能極大地調動學生的學習熱情,使學生體會到成功的快樂,有成就感,學習時興趣盎然,產生不斷深入學習PLC的動力。在筆者所教授的學生當中,就涌現了不少學習積極性高、編程能力強的尖子生,通過這些尖子生可帶動班級同學共同學習、共同進步。筆者所教授班級的大部分學生都具備了初步的編程能力,掌握了一定的編程技巧,取得了較為顯著的教學效果。
參考文獻:
關鍵詞: 項目教學法 PLC課程 實訓教學
隨著PLC技術在工業自動化領域的廣泛應用,各類職業院校將PLC技術作為機電類學生必修必學的一門重要課程。但由于在PLC課程實訓教學中既有理論又有實踐,既有工作原理又有編程方法,既有典型單元程序又有復雜實用案例,并具有多變性、綜合性、典型性、實踐性和實用性等教學特點,因此,要想克服在實訓教學過程中遇到的各種硬件和軟件上的諸多問題,更好地開展PLC實訓教學和提高教學質量,就必須引入更新、更好、更加有效的教學方法及理念。
一、項目教學法的含義
項目教學法是通過“項目”的形式進行來進行教學的。就是在老師的指導下,將一個相對獨立的項目交由學生自己處理信息的收集、方案的設計、項目實施及最終評價。整個教學過程都由學生自己負責,學生則通過該項目的進行,了解并把握整個過程及每一個環節中的基本要求,使學習過程成為一個人人參與的實踐活動,這個實踐活動注重的不是最終的結果,而是完成項目的過程。學生在項目實踐過程中,理解和把握課程要求的知識和技能,體驗創新的艱辛與樂趣,培養分析問題和解決問題的思想和方法。同時,通過實際操作,訓練其在實際工作中與不同專業、不同部門的同事協調、合作的能力。
二、在PLC實訓教學中引入項目教學法的意義
目前PLC實訓教學存在以下幾個問題:從硬件上來說,設備少,學生多,一般情況下不可能做到每人一套設備。從軟件上來講,PLC課程具有指令多、理解較抽象、實踐性強等特點,使學生在PLC編程時常常感覺較枯燥無味,內容抽象,不容易聽懂。在PLC實訓教學中引入項目教學法,可以項目為載體,將每個實訓項目以項目內容為主線,以任務目標為驅動,通過不同的項目分類把PLC的基本指令、功能指令及其綜合應用等內容安排到教學當中。在這個過程中,師生共同圍繞一個項目任務發現問題、解決問題,從而對所學知識有更好的理解。整個過程可分為幾個具體的步驟來實施。其中分析問題、方案設計、項目實施及最終評價都由學生協作完成,以學生作為學習的主體。學生以項目任務為目標,制訂相關的實施計劃,通過該項目了解每個環節用到的PLC的相關指令,并通過實際動手操作掌握指令的應用。學生在實踐中能領會和掌握PLC指令,并通過分析調試中出現的問題提高排故障的能力,體驗創新的樂趣。
三、項目教學法在PLC實訓教學中的實施
在PLC實訓教學時,首先要精心地選擇和設計適合開展項目教學的課題,然后可按照以下流程進行設計和實施。
1.設計并確定項目。
選定的項目任務要注意項目的完整性,項目從設計、實施到完成必須有明顯的成果,使學生完成項目后能獲得成就感,從而進一步激發學生的學習興趣。因此,所選項目目標大小和任務要適宜,有一定的層次性,由淺入深,符合學生的實際情況,假如要學較長時間才能出效果或目標不易實現,那就會嚴重影響學生的學習積極性。所以,選擇項目任務是開展項目教育的關鍵。比如以“三相電動機正反轉控制電路”為例,該電路主要是通過兩個接觸器之間的連線來改變電動機定子繞組的電源相序,實現對電動機的正反轉控制。一是該電路比較簡單,學生對該電路較為熟悉。二是對初學PLC的學生來講,也容易激發他們的興趣,原來通過連線實現的邏輯功能,現在通過PLC同樣能實現。
2.學生分組、制訂計劃。
在設計并確定項目后,可根據學生的學習情況及動手能力,將全班學生分成若干小組并確定該小組的負責人。負責人在老師的指導下對本組成員進一步分工,明確各自任務并制訂詳細可行的計劃。應該保障每個小組都具有團結協作和互相幫助的團隊精神,避免出現在整個項目實施過程中有人“忙”有人“閑”的現象。
3.學生自主學習、設計、討論。
根據實施項目所需知識點的要求,以小組為單位進行相關理論知識的學習,主要采用自主學習和討論的形式,在此過程中如遇問題,可請老師答疑解惑。通過學習具備實施項目所需的知識儲備,同時設計出實施項目的具體步驟。比如在“三相電動機正反轉控制”這個項目中,學生應該復習傳統繼電控制的正反轉電路的動作過程,理解并消化它的邏輯功能,要了解PLC的基本知識,掌握PLC的基本指令和PLC的I/O的分配,掌握PLC的基本編程方法等相關知識。
4.實施項目。
計劃后的實施是重要的一步。一般應從五個方面實施:(1)通過分析控制要求,分配輸入、輸出點,寫出I/O通道地址分配表;(2)畫出PLC接線圖(I/O接線圖);(3)程序設計;(4)程序輸入及仿真運行:(5)線路安裝與調試。
學生實施的過程,既是對前面所學理論知識的消化及鞏固的過程,又是培養實際動手能力和工作能力的過程。在這個過程中有可能產生很多問題,當發生錯誤時,老師要及時引導學生分析問題,修正錯誤。例如,一些學生在程序設計中缺少對指令的理解和認識,導致程序運行時不能按控制要求實現工作。這時教師不要直接給出答案,而要引導學生自己思索,不斷調試運行,分析錯誤原因。經修正后,使項目運行成功。學生可以在解決問題的過程中學習分析問題的方法和技巧。
5.完成項目。
在各小組做完項目后,要展示項目所實現的功能,介紹該項目的實施過程,分析這個項目哪些地方較滿意,哪些地方還需改進。當每個小組匯報結束后,各小組之間要進行互評,最后由老師對各組的情況進行相應的點評。
6.評論、總結。
項目的評論與總結也是一個重要的環節,這個過程也是學生學習和提高的過程。學生在操作中會發現各種問題,在自評和互評,以及老師的點評中會發現自己的不足及別人的長處,從而提高自己的能力。老師對學生的考核評價應將能力、素質、知識的考核評價融合于課題的完成過程之中。考核評價的內容應包括職業素質、學習過程、理論素質三個方面。其中職業素質和學習過程的考核在項目的實施過程中逐漸完成,理論素質的考核可通過筆試完成。這樣可對學生有一個客觀全面的評價。
四、在PLC實訓教學中實施項目教學法的體會
在PLC實訓教學中應用項目教學法,增強了教學效果,提高了教學質量。主要表現在激發了學生的學習興趣,使學生在學習中充滿熱情;解決了職業院校學生學習主動性較低的問題,絕大部分學生能積極參與到教學活動中,既培養了學生的團隊精神,又提高了學生的思維能力、分析問題及解決問題的能力等綜合能力。當然,不是所有的課題都適合項目教學。另外,在項目實施過程中可能會出現教學過程松散、個別學生偷懶等現象。我們需要不斷總結和改進,力爭取得更好的教學效果,使PLC實訓教學質量得到進一步提高。
參考文獻:
1 項目教學法的設計理念
項目教學法的主要內容為實踐,通過師生共同完成幾個項目,開展教學工作;營造良好的教學環境,學生通過認知與了解實際情況,在動手完成的過程中,可以對相關的理論知識、實踐技能等有效掌握,有機結合了理論與實踐。
1.1 明確培養目標
以某院校電氣自動化專業為例,其確立的培養目標為對基礎理論知識、專門知識充分掌握,對本專業領域實際工作的基本能力與技能重點掌握,且具備相應的職業素質,能夠滿足一線生產需求的技能型高素質人才。為了促使行業需求得到滿足,學生們能夠對PLC的I/O接線順利繪制和連接,能夠對基本指令、功能指令等正確使用,能夠安裝調試程序,能夠借助于通訊程序聯合控制多臺PLC控制設備等。
1.2 充分了解企業需求
在具體實踐中,將調研、企業走訪、畢業生反饋等形式綜合運用過來,會同其他專家學者,對從事某一個崗位需要的知識能力、素質要求等科學分析來對企業需求與學生實際能力之間的差距科學了解,外聘企業中的高級工程師、研究員等開展授課培訓活動,促使存在的差距得到不斷縮小。此外,對企業典型的PLC自動控制裝置進行收集,對教學項目合理設計,以便對學生的專業素質、技能大力培養。
1.3 考慮學生能力
要綜合考慮學生的實際能力,合理設置項目。不管是多完善的項目內容,都需要將教學活動的整體性原則充分納入考慮范圍。結合院校實際情況,將因材施教的計劃實施下去,綜合考慮學生不同的能力水平,對項目活動合理設計,方便學生選擇。通過制定本種項目實施計劃方案,可以更加順利的完成教學任務,且師生、生生之間的互動交流也得到了強化。
2 項目教學法在PLC教學中的實施
在項目教學法模式下,PLC教學過程中,教師與學生需要共同完成某一個項目,將師生之間的良性互動關系構建起來,統一學中做、做中學,對學生的自我學習能力有機培養,促使學生更加深入的掌握知識與技能。
2.1 對項目內容合理確定
教師要對大型綜合項目合理設計與選擇,保證本項目能夠貫穿整個PLC技術及應用課程,通過本項目載體來對學生的職業崗位綜合能力有機培養和訓練。要貫徹實用性、典型性以及覆蓋性的原則來選擇項目。教師要充分重視項目設計環節,因為項目設計質量會對課程教學成效產生直接的影響和決定作用,同時,將學生不同的層次水平充分納入考慮范圍。以本院校為例,選擇了紅綠燈的PLC設計、機械手控制的PLC設計等項目。
2.2 項目的實施
確定了項目內容后,就需要考慮項目的實施;在本環節內,教師與學生需要加強交流互動,對計劃教學項目分組制定與實施;每一組的學生控制在4名左右,且有機組合基礎不好的學生與具有較高基礎水平和動手能力的學生;這樣既可以保證能夠按時完成項目活動,學生之間的交流也可以得到強化,可以促進每一個學生獲得發展和提升。科學分組之后,以小組為單位,學生對項目活動的實施計劃科學制定,如各項內容分配時間、每位同學負責的任務內容等,以便充分調動每一個學生的積極性與主動性。在項目實施過程中,需要通過互相交流討論,對相關資料仔細搜集等,對工作方案合理擬定,通過互相合作,促使工作任務能夠順利完成;每一個學生都參與到小組活動中來,促使學生的團結協作精神得到有效培養。在這個過程中,教師要充分發揮指導作用,幫助學生解決各種難題,指出實踐活動中存在的不足。
2.3 教學方法與教學手段
在具體教學中,需要將情境教學法、任務驅動教學法、項目導向法等一系列教學方法綜合運用過來,充分凸顯任務驅動,促使學生的創新能力得到有效培養。要結合具體項目,通過任務驅動教學方法,幫助學生感性認知項目,將學生的學習動力激發出來,結合任務實施中出現的各種難題與難點,積極學習理論知識;引導學生將學習到的各種知識技能綜合運用過來,科學規劃與設計工作任務,幫助學生養成良好的職業素質,提升其工作技能水平。項目實施過程中,鼓勵學生盲目守舊,而是要積極創新,能夠用其他完全不同的步驟和方法解決問題,進而對學生的創新思維、創新能力等有效培養。此外,要將實驗室等長期開放提供給學生,促使學生的動手動腦機會得到增加,這樣學生不僅可以深入理解課堂中的內容,還可以在此訓練課外課題,如課外興趣小組的構建、科技創新活動的開展等,對學生實踐動手能力的培養,具有較大的幫助和意義。在教學手段方法,則要積極運用先進的科學技術,制作優良的多媒體課件,開展軟件仿真及自動線實操訓練,有機結合企業參觀、現場教學等多樣化的教學手段。同時,將網絡課程積極利用起來,對網絡學習交流平臺有機構建,促使網上學習、練習及考核等得到順利實現。
1. 教學手段單調、方法單一。在教學中,教師仍然沿用一塊黑板、一支粉筆、一本教材的傳統教學模式,沒有合理運用多媒體教學課件、Flash 動畫、仿真軟件等現代教學手段,沒有充分體現學生的主體地位,學生只會簡單機械地重復套用概念,缺乏發現問題、分析問題、解決問題的能力。
2. 課程模式設置不合理。教師在制定教學計劃時,簡單地將教學內容設置為理論課 + 實驗課,忽視職業技能訓練,沒有將理論課與實驗課有機結合起來,沒有遵循學生的認知規律,沒有突出對學生綜合素質的培養。
3. 從教學過程來看,教師只注重講授理論知識,缺乏師生之間的互動,學生只是被動地接受知識,學習的積極性未能得到有效激發。
由于基礎比較薄弱,職業類學校的學生對于 PLC 課程涉及的微處理器原理、數字邏輯、電子電路、電氣控制等知識理解起來比較困難。同時,職業類學校學生中存在對傳統理論課教學方式的厭煩情緒,課堂上精力容易分散。
二、任務驅動教學法
1. 任務驅動教學法的內涵
任務驅動教學法是基于建構主義理論,以學生為中心,以任務為驅動,以教師為指導,以提高學生的創新意識和學習能力為目標的教學方法。
任務驅動教學法的主要特點是以任務為主線、教師為主導、學生為主體,改變了以往教師講,學生聽,以教定學的教學模式,創造了以學定教、學生主動參與、自主協作、探索創新的新型學習模式。
2. 任務驅動教學法的作用
(1)從學生角度來看。
學生通過分析任務,選擇最優的方案,能夠提高分析問題的能力 ;通過小組協作完成任務,能增強學生的團隊意識以及主動參與意識,學生通過自主交流、討論打破了傳統的教師滿堂灌的局面 ;通過完成一個個任務,學生會獲得滿足感、成就感,從而激發求知欲望,學生的自信心逐步增強了。
(2)從教師角度來看。
任務驅動教學法基于建構主義教學理論,轉變了傳統的以傳授知識為主的教學理念,實現了以完成任務為主的多維互動,使學生處于積極的學習狀態,為學生的思考、探索、發現和創新提供了開放的空間,使課堂教學過程充滿了民主、充滿了個性、充滿了人性,課堂氣氛真正活躍起來。
三、任務驅動教學法在中職 PLC 教學中的應用實例
以下以電動機的正反轉控制為例
1. 創設情境,設計任務
任務設計是關鍵,在教學中,教師和學生通過創設問題的情景,把所要學習的知識巧妙地隱含到一個個任務中,讓學生在完成任務的同時達到掌握知識的目的。
【創設情景】通過播放課件與動畫,提高學生學習興趣,激發求知欲。學生在教師的引導下受到啟發。
【設問】電鉆主軸可實現順時針旋轉與逆時針旋轉的自由切換,同學們知道它是如何實現的嗎?
【引導啟發】其實很簡單,大家從電動機的工作原理認真探究,開動腦筋,就一定能找到解決問題的好辦法。
【導入新課】本課題的主要任務就是通過小組協作完成三相交流電動機正反轉控制線路的設計、布線與調試等任務,解決實際生產中電鉆主軸正轉與反轉的操作問題。
2. 師生討論,分解任務
任務設計后,教師不要急于講解,而應先讓學生討論,分析任務,提出問題。在分析任務時可以采取頭腦風暴法,讓每一個學生充分發言,由教師適當啟發和引導。而在這些問題中,有很多是以前沒學過的,即隱含了新的知識點,這正是教師要求學生去解決的。
【師生分析】
(1)電動機軸正反轉原理,電子三相繞組電源任意兩相對調,改變了定子電源的相序,也就改變了電動機軸旋轉的方向。
(2)使用元器件、轉換開關、行程開關、熱繼電器等等。
3. 小組合作,完成任務
在提出問題設計實施過程之后,學生就需要通過各種途徑、方法、手段完成任務。學生可以圍繞任務,查閱資料,嘗試探索。在這個過程中,強調自主學習、小組協作學習等。
【小組合作】
通過小組合作,繪制原理圖。由學生進行設計,教師進行完善。繪圖時應使用正確的文字符號和圖形符號。引導學生設計梯形圖并仿真運行,完成實驗探究。教師在教學過程中,要根據學情將學生分成若干個學習小組。
4. 總結反饋,評價任務
關鍵詞:項目教學法;PLC教學;自主學習;PLC仿真軟件
中圖分類號:G712文獻標識碼:B文章編號:1006-5962(2013)04-0060-02
可編程序控制器(PLC)是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器,用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令,并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類型的機械或生產過程。PLC在水電站自動控制、變電站自動控制中具有非常重要的地位,因此在教學中成為職業技術學校電氣專業的一門必修課,且在職業技能鑒定中也成為指定的考核內容之一。在以往的PLC教學中,教學模式主要是以教師講授為中心,教師將加工好的信息和知識通過語言、教具或者多媒體等工具呈現給學生,學生則接受教師傳達的教學信息。但在PLC的實際教學中,教師們會發現學生們對PLC學習普遍感到困難。從內容上來說,以微處理器為核心的PLC,要求把計算機技術、通信技術、自動化控制技術相融合來進行工業自動化控制,這就需要學生在電子、電工等課程的理論和實際操作能力達到一定的水平。但通常職業技術學校的學生理論基礎差,理論水平達不到,學習較為吃力,并且學生在中學已經證明不是很適應理論教學,學生學不懂,久而久之就會失去學習興趣。
項目教學法是通過實施一個完整的項目而進行的教學活動.其目的是在教學中把理論教學與實踐教學有機地結合起來.充分發掘學生的創造潛能,項目教學與傳統教學相比較有自己的顯著特征,具體表現為:(1)教學內容以工作任務為依托:(2)教學活動以學生為主體;(3)學習成果以多樣化為特征。在項目教學中,每個學生會給出不同的解決任務的方案與策略,因此學習成果不是唯一的,而是多樣化的。項目教學法具有實踐性、明確性、自主性、發展性、綜合性、開放性等特點。如果能實現用項目教學法來教授PLC,學生會更能接受,那么如何在PLC教學中引入項目教學法呢?
1要了解這個問題首先來分析PLC課程教學中存在的三點問題
1.1課程要求高,學習困難。毫無疑問,PLC是一門較為專業的課程,信息量大,且編程枯燥是它的特點。學生們要跟根據控制的要求來進行PLC編程過程,從而確定控制的方案。一定的理論基礎、自主的學習意識是PLC對學生們的基本要求。
1.2配套的實訓設備不足,同學們的實踐經歷不夠。PLC的實訓設備普遍價格高,很多的職業學校資金也較為緊張,有限的PLC實訓設備數量越來越無法滿足今年來激增的相關專業招生人數,根本不能保證學生們人手一套。二是只要是硬件實訓,就存在著設備的故障問題、材料的損耗問題,無疑這一方面又一步降低了實訓次數,增加了維修成本。
1.3實際學習遠遠落后于理論教育,學生們的創新思維受到抑制。在一般的課堂教學中,大多數任課老師就先按照教材一步步進行講解教學,將全部指令講述后,講解PLC具體的編程方法,接著再讓同學們去做實訓,實踐明顯遠遠跟不上理論的學習。
基于以上三點問題,通過多年的實踐和教學探索,越來越多的人開始認同PLC仿真軟件,只有它才能更具效率地、輕松地引導學生們學習PLC,實現項目教學并且教學效果事半功倍。以三菱推出FX-TRN-BEG-C的中文版學習軟件為例,它是三菱電機最新推出的中文版教學軟件,將虛擬舞臺和專家操作指導合成在一起,學習通用梯形圖邏輯編程。將該軟件安裝在學校多媒體教室的電腦上,學生上PLC實訓課時只要到機房上機,就可以身臨其境地感受到PLC的無窮魅力了。
2PCL仿真軟件的應用體現
2.1仿真軟件分為A單元(讓我們學習FX系列PLC),難度1星;B單元(讓我們學習基本的),難度1-2星;C單元(輕松的練習!)難度1-2星;D單元(初級挑戰)難度1-2星;E單元(中級挑戰)難度2-3星;F單元(高級挑戰)難度3-4星。該軟件界面如下:
A-F單元的難度是循序漸進的,其中A單元用生動的圖片展示在工廠的自動化領域、日常生活中許多地方都應用了PLC技術。讓學生們能充分認識到它已經遍布滲透到我們生活的每一個角落。
2.2專家指導編程模式的應用。
PLC學習的重點是學會如何編程,難點是如何去繪制梯形圖。PLC仿真軟件的B-C單元有專門的講解,其內容為介紹基本的輸入輸出程序、標準程序、輸入狀態讀取程序、控制優化程序等,講解中列出了梯形圖和此梯形圖能實現的控制功能,學生只需要輸入講解中的梯形圖后模擬寫入PLC后運行實現3D模擬控制,例如C單元-3應用定時器程序-2例中,專家的講解及根據講解對照輸入梯形圖后運行的界面如下圖:
經過B和C單元的模仿練習,學生具備了基本的編程基礎,并基本了解此仿真軟件的使用方法。從D單元開始,講解中只會列出希望實現的功能,需要學生自己設計梯形圖后輸入運行,難度開始逐漸增加。這樣的專家指導式的軟件可較為容易地圖突破掉難點,掌握住重點,專家指導編程模式的應用是利用PLC仿真軟件教學的一大成功之處。
2.3大量模擬場景仿真的應用。
PLC仿真軟件的3D虛擬空間具有模擬各種真實場景的能力。每一個場景都圖文并茂,惟妙惟肖。無論是交通燈控制,自動門控制部件的分配分揀,還是分配線的控制、舞臺裝置的控制,學生們都可以在任意一個場景中進行編程訓練,繪畫出梯形圖,進行PLC仿真運行操作,觀察仿真運行試看結果是否和要求。與此同時,我們還可以在仿真運行中監控所有元件運作的過程,保證各個元件、程序狀態無誤。通過PLC仿真軟件中模擬場景的設定、仿真運行,學生們可以較為直觀地理解PLC的工作原理,對PLC工作程序有了一個具體、形象、全面的理解認識。實踐證明同學們對這個軟件非常感興趣,有學生說:感覺這樣的學習就像是平時玩電腦游戲,過關了PLC也就學會了。
2.4循序漸進的學習模式的應用。
循序漸進式的課程設置,科學合理,可以照顧到全體學生,PLC教學軟件提供了一個分層教學的良好平臺。因為該軟件的D、E、F單元分別是初級、中級、高級挑戰單元,每一單元均有6道設計題,難度不等,一般同學都能完成D-E單元的學習,學有余力的同學可以挑戰F單元,學生各取所需,各有所獲,這樣既提升了學生的自信心,又拓展了學生的創造性思維。總之PLC仿真軟件是針對PLC教學極為有效率的學習軟件。
3設定項目教學任務,完成項目
3.1進行教學分組。
通過PLC仿真軟件的學習,各位同學已經對PLC編程非常熟悉,在此基礎上可以設定項目教學任務,首先對同學進行分組,一個組以六名學生為宜,將基礎好與基礎差的學生組合在一起,然后給每個組單獨設定教學任務,由組長組織組員完成教學任務,學生在此階段,需要完成編程、寫出輸入輸出分配表、設計I/O接線圖等幾項內容,其中每個組員完成哪項內容由組內自行決定。學生按照分工各自進行相應內容的學習和準備,在此過程中,老師要注意觀察,鼓勵每個學生都積極思考,可以討論但不能抄襲,小組中基礎較差的同學若完成任務有困難,可以尋求基礎好的同學給予輔導,也可以咨詢老師。
3.2設定教學任務。
教學任務的設定要結合實訓室的設備,考慮到學生對交通燈比較熟悉,筆者將"電動機正反轉及燈的閃爍"列為教學任務,每個小組的任務有細微差別,以其中一個教學任務為例,控制要求為:
(1)當開關位于"啟動"位置時,若10秒內按下按鈕A或B則可按下述控制要求動作,若10秒內未按,則燈4常亮,此時按下按鈕A或B無效,但燈4變閃光,頻率為1次/秒,閃5秒后熄滅。
(2)按下按鈕A后,電動機M2啟動5秒,后停止2秒再啟動5秒停2秒,如此循環2次后,電動機M2持續運行下去。
(3)按下按鈕B后,電動機M1正轉3秒,且燈1亮。然后電動機M1停轉2秒,且燈1熄滅燈2亮。電動機M1反轉3秒,且燈2熄滅燈3亮。電動機M1停轉2秒,且燈1熄滅燈2亮。電動機M1反轉3秒,且燈2熄滅燈3亮。如此循環。
(4)無論電動機M1或M2轉動(含正、反轉)時,燈4都亮1秒。
(5)當開關位于"停止"位置時,所有操作無效。開關位于"啟動"位置時,可重新開始。
要求學生寫出輸入輸出點分配表,繪制PLC接線圖,編制PLC控制程序梯形圖,接好輸入、輸出電路和電動機主電路,最后進行運行調試。
3.3實施項目教學。
在項目教學過程中,首先在機房用仿真軟件進行調試模擬運行,經過這一階段,各小組都能在計劃時間內完成項目活動。接下來要求小組成員將編寫好的程序輸入一遍,調試正確后進行實訓板接線,接線后加電測試,教師在此過程中應分別參與每個小組的討論,如果各組的輸入輸出分配較亂可以進行統一,在學生編程的時候如果沒有思路教師可以進行適當的引導,與學生一起討論定時器、中間繼電器、計數器的使用,與學生結合理論解決接線問題。問題基本解決后,各小組要在老師的指導下進行通電試驗,有些小組通電試驗一次成功,有些小組程序編寫不對,有些小組電路板沒有通電需要老師幫忙排除故障,經過小組重新討論,檢查接線,修改程序,通過努力基本都能完成本次項目活動。每個小組看到自己的實驗板上的交通燈有序閃動,電動機正反轉正常運行,都會很有成就感,學生們在此過程中收獲了學習技能和學習方法以及完成任務的成就感。
4總結
誠然,用項目教學法進行專業課教學的效果十分明顯,但在實施過程中也遇到了不少的問題:(1)要求教師不僅要有較高的理論知識水平.還要有較強的實踐動手能力和解決問題的能力。(2)技校學生素質不一.自學能力差,給完成項目任務帶來一定的困難。因此。在實施項目教學前.需要用PLC仿真軟件做循序漸進的練習,根據班級總體練習的情況決定項目任務的難易,若項目任務相對于學生的水平過于困難會導致學生沒有信心完成,同時在項目教學實施時,也應以充分的課時作為保證.必要時延長授課時間,學校的教學安排應配合教師的課程比較集中,例如一早上四個學時的課時都集中,以便學生有充分的時間完成教學任務。(3)項目教學的核心是通過實踐最終完成一項任務,因此對實驗,實訓設備提出較高的要求。學校應在硬件建設方面予以重視.加大投入,設置實訓設備損耗專用資金,努力為師生創造一個良好的實踐環境。
總之,以PLC仿真軟件為輔助結合實訓設備進行實際接線并完成任務的項目教學模式中,課堂變得生動活潑、學生學習的熱情商漲、每個學生的潛能都得到充分的發揮。培養學生的競爭意識、創新意識.促進他們在人格、意志、身心、體魄等方面的健康發展.為踏人社會參加上作打下堅實的專業基礎。
參考文獻
[1]姜坤.淺談PLC仿真軟件在PLc教學中的應用[J].計電子世界,2012,(4):15.
[2]田彩云.PLC仿真軟件在PLC教學中的作用[J].湖北廣播電視大學學報,2010,(5):3-5.
摘 要:PLC原理及應用課程是技工院校機電一體化專業的核心課程。本文結合筆者多年的該門課程的教學實踐,從課程內容選擇、教學組織設計和教學實踐平臺構建等幾個方面具體介紹了自己的心得體會,與一線教師交流學習。
關鍵詞:PLC原理及應用 機電一體化專業 技工院校
PLC原理及應用課程是技工院校機電一體化專業的核心課程。該門課程理論概念多、實踐專業性強,學生學習本門課程存在的障礙較大。筆者多年從事本門課程教學,對如何教好本門課程在教學實踐中不斷探索與實踐。下面筆者就具體談談PLC原理及應用課程的教學經驗。
一、課程內容的選擇
PLC機械設備生產企業比較多,大家熟知的品牌有德國西門子、日本三菱、美國AB品牌等。不同品牌的PLC機械設備的硬件結構體系與操作方法存在較大差異性,PLC使用總路線、通信網絡協議以及編程語言方面也是千差萬別。在教學過程中,由于教學課時的有限性,不可能每一品牌的PLC原理及應用都面面俱到。另外,PLC教學課程也存在較大差異性。有些PLC原理及應用以德國西門子品牌為基礎,而有些PLC原理及應用以日本三菱品牌為基礎。對于這些難題,筆者認為,在PLC原理及應用課程教學時,應該以某一PLC品牌為主體、其他PLC品牌為輔助組織教學,讓學生了解PLC主要原理及應用方法,同時讓學生理解不同品牌之間主要區別與相通之處。筆者在教學過程中,主要選擇市場上使用最多的德國西門子PLC品牌為主體,以日本三菱PLC品牌為輔助對照,讓學生認識到不同品牌之間的相通性和差異性。這樣,學生將來就業碰到不同品牌時依然能夠應對自如。
二、教學組織設計
PLC原理及應用課程的教學重點在于教會學生應用PLC,主要是讓學生學會接線和編程。為了突破這個學生學習難點,筆者在教學實踐中采用項目教學法安排編程教學內容,教學效果比較理想。不過,筆者在組織PLC原理及應用課程教學時,一開始并沒有進行項目化教學。這是因為這門課程教學任務涉及兩部分,即PLC原理及應用,在PLC原理部分采用傳統教學法讓學生明白PLC基本結構、工作原理以及編程理論基礎等,待學生奠定較堅實理論知識后,按項目教學模式安排PLC應用。PLC應用項目教學時,從簡單到復雜,只要求學生讀懂簡單程序,然后學生模擬簡單程序編寫,最后進行復雜的案例設計、編程以及測試。具體而言,可以按照以下幾個方面組織安排項目教學PLC應用教學任務。
首先讓學生明白PLC基本結構、工作原理以及編程理論。比如有關繼電器工作原理教學時,向學生介紹PLC觸點和線圈等基本知識,讓學生對繼電器有初步了解,為學生后續編程教學打下允禱礎。然后,先簡單程序,學生不僅要能夠讀懂,還要求學生模仿編寫。有許多學生反映教學時能夠看懂和簡單模仿,一旦要自己完全獨立編寫程序時,就無從下手,不知所措。針對這種情況,筆者認為加強練習是較好的辦法。在教學中教師留出較多時間給學生,先布置簡單程小練習,在練習中不斷增加難度,從編程小練習到小程序、最后達到設計應用程序。最后,項目化安排PLC應用,PLC應用項目案例可以安排一些學生常見的實例,比如交通燈模擬控制、電梯門開關控制等。
三、構建教學實踐平臺
PLC原理及應用課程是一門實踐性很強的課程,構建良好的教學實踐平臺對于提高教學效果具有重要作用。為此,在安排PLC實踐教學時,筆者將本門課程的實踐教學分成三部分:第一部分為學生了解編程軟件階段;第二部分為學生模擬練習階段;第三部分為學生應用案例設計測試階段。在構建教學實踐平臺時,筆者建議建立一體化教室。學生在一體化教室內可以進行理論知識講解、簡單練習模擬以及實驗設計等。一體化教室的實驗設備選購,要選購常見的輸入輸出端插燈外,更重要的是選購具有觸摸屏的工業PLC設備,讓學生真實感受和體驗到工業用PLC設備使用。學生在教學實踐平臺實訓時,安排的實訓任務建議不必太過復雜,并且要求學生全程參與,自己動手硬件組建、接線、編寫程序、測試驗收。學生實訓完成后還要撰寫實驗報告,不斷提高自己的動手操作能力和設計編程能力。
(作者單位:江西省冶金技師學院)
關鍵詞:PLC器件;CPT;教學實踐;CXP
中圖分類號:G64?搖 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)37-0208-02
一、引言
PLC(可編程控制器)作為通用工業控制計算機,在工業控制領域實現了從無到有,從接線邏輯到存儲邏輯的飛躍;在功能上實現了由弱到強,由邏輯控制到數字控制的進步;在應用領域實現了從小到大,從單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。目前,PLC成為工業控制領域的主流控制設備,在世界各地發揮著越來越大的作用。這不僅體現在其應用普及方面,也體現在其新產品的開發速度上,更體現在對相關技術人才的大量需求上。
在就業競爭激烈的今天,掌握PLC應用技術是從事工業控制研發技術人員必須擁有的一門專業技術。但是,目前對PLC技術的教育還很落后,許多相關專業的高校畢業生對此知之甚少,許多學生到工作崗位后不得不進一步補充這方面的知識。計算機技術是與PLC技術緊密相關的,因此,對于計算機專業的本科畢業生,使其具備一定的PLC基本知識,并能完成一些簡單的實際工程,這一方面可以完善學生的知識結構,拓展學生的思維方式,提高學生的就業素質,從而有利于學生更加順利的走向社會、服務于社會;另一方面,有利于拓寬學生的就業渠道,使學生更易于為相關專業領域所接納。
基于此,計算機學院計算機工程系對本系專業做了富有前瞻性的調整,在計算機技術專業的基礎上設立了新的專業方向——計算機控制,其中《PLC器件及應用》課是該專業方向的核心課程之一。
二、《PLC器件及應用》課的教學實踐
《PLC器件及應用》課作為計算機專業計算機控制方向的核心課程之一,對于它的教學,其工程實踐性要求是很高的。
1.教學實踐一。考慮到《PLC器件及應用》課程的工程實踐性,最初采用工程實用性較強的教材《PLC應用開發技術與實踐》,且只安排了48課時理論教學。《PLC應用開發技術與實踐》是一本實用性教材,它以西門子公司的S7-200系列,OMRON公司的CQM1系列,三菱公司的FX2N系列和華光公司的SU-6B系列PLC為例,首先,把PLC分為硬件和軟件兩部分分別進行介紹,然后綜合起來介紹整體的控制系統,最后遵循從簡單到復雜的順序安排許多PLC在不同行業中的具體的工程實例以引導學生從理論到工程實踐的轉換。通過實踐教學發現以下問題:首先,對于《PLC器件及應用》這樣一門實踐性很強的課程,僅采用傳統的純粹以課堂講授為主的教學方法是不恰當的,雖然選用了工程實用性較強的《PLC應用開發技術與實踐》這本書作為該課程的教材。其次,教材選擇有問題。《PLC應用開發技術與實踐》的確是一本工程實用性很強的教材,但要通過選用它作教材以填補該課程教學的實踐性要求是不合適的。該書不適于做教材,做輔導參考書應該是比較好的選擇。第三,課時安排有問題。只安排理論課而沒有安排實驗課使這門實踐性很強的課程失去了實踐的意義。以上問題的存在,使得實際教學效果并不象預設的那樣理想。學生最終反應只是知道有PLC器件,問到具體知識時就顯得有些愣懂,不知所措。
2.教學實踐二。為提高PLC教學效果,學院專門建立了PLC實驗室。PLC實驗室中安排有20臺套OMRON公司的CPM2A系列PLC實驗箱。為加強《PLC器件及應用》課的實踐性,為克服以前教學中的問題,在教學中,給該課程安排了24課時的理論課教學,8課時的理論實驗課以及32課時的PLC獨立實驗課,并通過調研將教材改換為由江秀漢、湯楠等編寫,西安電子科技大學出版社出版的《可編程序控制器原理及應用》(第二版)。這種設計安排經實踐教學,證明是很有效的。由西安電子科技大學出版社出版的《可編程序控制器原理及應用》是以日本OMRON公司的新型PLC CPM2A系列為主線,系統的介紹了可編程序控制的基本原理,指令系統,PLC網絡系統及PLC控制系統的設計方法,介紹了CPT,CX-Programmer等計算機輔助編程的應用。最后對國內外常用的PLC器件作了簡單介紹。由于該教材所講PLC系列和PLC實驗室的實驗箱中所用的PLC系列相關性很強,這就為整個教學內容的安排創造了良好的前提條件。首先,由于理論課僅安排24課時,而教材中涉及的相關內容又較多,因此理論課講解就應該有所側重,比如在講解第四章(指令系統)時,就點到為止,而不應象講匯編語言指令那樣細講。另外,對于第五章(編程監控設備及其應用),這章主要與上位機輔助編程環境(如CPT,CX-Programmer等)相關,不講解該章。這樣一來就省出許多課時用于其他章節的講解。其次,對于8課時的理論實驗課,結合上位機輔助編程環境CPT,結合PLC實驗箱僅用2課時完成對教材第五章(編程監控設備及其應用)的教學。另外6個實驗課時,結合教材第四章(指令系統)安排一些訓練題目,學生通過這些題目的實踐訓練達到對PLC指令系統及上位機輔助編程環境CPT的熟悉掌握,并對梯形圖編程及助記符編程有切身的理解。最后是32課時的PLC獨立實驗課。PLC獨立實驗課,采用實驗箱配套的上位機輔助編程環境CX-Programmer 4.0版,主要完成了實驗箱上設計的6個工程實驗。首先安排了8個課時讓學生結合已熟悉的編程環境,通過題目“搶答器的設計及實現”的完成達到對實驗箱上的實驗環境,實驗箱的連線操作以及編程環境CX-Programmer的熟悉掌握,達到對實驗軟硬件環境有了切身的感受和理解,為完成后續實驗樹立了自信心。事實上,后面實驗學生表現熱情﹑認真。完成實驗后,許多學生感覺很有成就感。
三、《PLC器件及應用》課的教學探索思考
1.課程的工程實踐性必須落到實處。《PLC器件及應用》是工程實踐性很強的課程,因此在教學安排上應該偏重于工程實踐訓練。目前,除了已經購買的20套實驗箱,由幾位相關教師開發了10套實驗箱以補充實驗室設備,結合8課時實驗及32課時的獨立實驗課是能夠滿足該課程的實踐性要求的。
2.明確教授對象是計算機專業的本科生。《PLC器件及應用》課程是針對計算機專業的本科學生開設的,因此講授課程中一定要考慮其與計算機專業的相關性,既要考慮教學對象已有的與PLC器件相關的計算機知識,也應考慮教學對象后來要學的相關知識,從而使得學生既達到對PLC學習的目的,又使得該課程的教學具有承前啟后的效果。《PLC器件及應用》課是面向計算機專業本科大三開設的,《單片機原理及應用》課與其同時開設,而《微機原理》課剛開過。由于PLC器件是建立在單片機之上的一種產品,很多PLC器件內部就使用了單片機,因此,在教學中,引入單片機的相關內容,引入微處理器、單片機與PLC器件的比較內容,強化說明PLC的應用領域及其在工業自動化控制中的重要應用,引導學生學習PLC器件的興趣及主觀積極性。
3.教材的選用上要結合計算機專業。選用西安電子科技大學出版社出版的《可編程序控制器原理及應用》(第二版)作教材,雖然該書不是專門針對計算機專業編寫的,但在該書的第一章(概述)中很好的把PLC器件與繼電器控制,微型計算機,單片機以及集散系統進行了比較說明,因此上課時只要再做適當的增減調整可以基本達到預期目標。當然,隨著后面教學的深入,可考慮自己編寫教材。
4.進一步加強獨立實驗課。對PLC器件的學習必須上升至獨立完成一個控制系統,而對于控制系統就不僅要掌握一定的編程技術,還需要知道如何針對實際應用選擇合適的PLC器件型號,并對其進行資源配置。目前,已在原有實驗箱的6個配套實驗基礎上,也開發了一些新的實驗題目,并在實驗中引入組態軟件,從而進一步豐富了獨立實驗課的內容。后面還要結合實驗箱努力開發設置一些相關的課程設計,從而讓學生在系統級上掌握PLC器件。
四、結語
《PLC器件及應用》課屬于計算機科學與技術學科下的二級學科計算機控制技術方向的一門重要課程,對該課程的教學目前仍處于探索階段,隨著今后教學實踐的不斷深入,還是應該在該課程的實踐性上下功夫,比如實驗設備的及時更新,整個課程課時的進一步優化,合理的安排相關課程的教學層次等。
參考文獻:
[1]求是科技.PLC應用開發技術與工程實踐[M].北京:人民郵電出版社,2007.
[2]楊公源,等.可編程控制器PLC原理與應用[M].北京:電子工業出版社,2004.
摘要:針對課程以往“理論知識指令程序設計”的教學內容模式,作者提出了以項目為導向任務為驅動的教學內容優化整合的探索,介紹本校“PLC技術應用”課程教學內容改革及其實施。
關鍵詞:PLC技術應用 教學內容
一、教學內容改革的指導思想
《PLC技術應用》成為高職高專機電、電氣等相關專業的一門實踐性很強的專業課程,近年來,《PLC技術應用》課程改革的總方向是基于工作過程導向、任務驅動進行課程開發的。但我校PLC的教學內容還是基于“理論知識指令程序設計”的模式,將指令學習與程序設計割裂,學生到了課程學習的后期,才接觸到課程核心,致使學生的學習興趣降低。為此,近幾年我們對PLC課程教學內容的整合進行探索,打破原來的教學內容模式,開發了以項目為導向任務驅動的教學內容模式,使之更貼近我們的教學實際。
二、教學內容整合的總體設計
下面僅以PLC基本邏輯指令及其應用為例,比較教學內容整合前后的安排。整合前教學內容的安排如下:基本邏輯指令(邏輯取及驅動線圈指令LD/LDI/OUT、觸點串并聯指令AND/ANI/OR/ORI、電路塊連接指令ANB/ORB、多重輸出電路指令MPS/MRD/MPP、置位與復位指令SET/RST、脈沖輸出指令PLS/PLF、脈沖式觸點指令LDP/LDF/ANDP/ANDF/ORP/ORF、主控觸點指令MCR/MC、邏輯運算結果取反指令INV、空操作和程序結束指令NOP/END);程序的執行過程;常用基本電路的程序設計(啟保停電路、定時電路、計數電路及振蕩電路);PLC程序設計(梯形圖的編程規則、程序設計的方法及設計技巧)。整合后的教學內容安排如下:任務1—三相異步電動機的點動運行;任務2—三相異步電動機連續運行的PLC控制;任務3—三相異步電動機正反轉的PLC控制;任務4—三相異步電動機正反轉延時控制;任務5—順序相連的傳送帶的PLC控制;任務6—三相異步電動機Y-減壓起動的PLC控制。
在教學內容的處理和安排上,并沒有把基本邏輯指令、常用基本電路的程序設計、程序的執行過程和PLC的程序設計單獨集中列出,體現了項目導向任務驅動的教學內容模式;常用基本電路的程序設計并未全部體現在異步電動機的控制程序中,而是用到就闡釋,不用則不予探討,充分體現出高職高專教學關于理論教學內容的尺度問題,即“理論夠用”原則;將基本指令的學習及程序設計的方法和技巧穿插在三相異步電動機不同類型的控制中,突出了教學內容的應用。例如,在“三相異步電動機正反轉的PLC控制”任務中,先闡述塊指令和堆棧指令的含義及其使用主要事項,再給出任務—控制要求,其后進行任務的分析從而確定PLC的I/O點、PLC的控制接線及其梯形圖,最后將梯形圖的編程原則融入到PLC梯形圖的編程中,體現了教學內容的另一特色—重在實踐。
三、教學資源建設
根據高職高專的培養目標—高素質技能型專門人才,課程教學內容要圍繞學生的全面發展來進行,同時教學內容須具有基礎性、實用性和新穎性的特點。為此,在教學過程中,教師走訪企業或從已畢業學生的反饋中,了解企業中所使用的PLC的概括及其對從事PLC工作崗位人員的要求(關于知識技能等方面),然后我們再根據崗位要求,參考不同編寫風格的教材并結合我們學校硬件設施的實際情況和所教學生的學習習慣和特點,編寫出具有地域特色的PLC課程教學目標、授課計劃、教案等教學資源。
四、結語
經過近幾年對PLC課程教學內容整合的努力探索,在課時總數一定的情況下,我們在適當增加學生實驗實訓課時方面取得了一定的收獲,同時也提升了教師自身的素養。但教學內容的整合還存在一些問題,如新技術新應用內容的增添、教學內容與學生的適應性、學校硬件等方面。在科技日益快速發展的今天,我們應適時調整自我、更新觀念、改進教學,才能培養出當代社會所需求的高級技術人才。
參考文獻:
[1]阮友德.電氣控制與PLC[M].人民郵電出版社,2009.
[2]白娟娟.PLC技術應用[M].北京理工大學出版社,2010.