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PLC實踐應(yīng)用與中職教學(xué)有效結(jié)合

摘要：PLC是一門實踐性很強(qiáng)課程，本文主要從PLC課程教學(xué)實踐應(yīng)用的重要性出發(fā)，分析了PLC實踐教學(xué)在教學(xué)中的優(yōu)勢，并對如何實現(xiàn)PLC實踐應(yīng)用與中職教學(xué)的有機(jī)結(jié)合闡述了筆者的觀點。

一、中職課程教學(xué)PLC實踐應(yīng)用重要性

早在2006年，國家勞動和社會保障部就發(fā)布了目前國內(nèi)12個緊缺型人才需求，PLC系統(tǒng)編程設(shè)計師崗位就位列其中，根據(jù)有關(guān)部門預(yù)測顯示，到2011年止，PLC技術(shù)型人才缺口將達(dá)到15.4萬。國內(nèi)人才市場對專業(yè)PLC技術(shù)人才的需求也越來越大。所以，各大高職、中職院校要加大電氣自動化、機(jī)電等專業(yè)的PLC實踐應(yīng)用教學(xué)的力度，強(qiáng)調(diào)理論與實踐相結(jié)合的教學(xué)模式。

目前，國內(nèi)很多的高職、中職院校對PLC的實踐應(yīng)用教學(xué)非常重視，但是由于學(xué)生對理論知識的掌握程度有限，這些院校自動化專業(yè)畢業(yè)學(xué)生大多數(shù)都從事自動化設(shè)備的維護(hù)以及設(shè)備的自動化改造方面，而真正涉及PLC程序開發(fā)應(yīng)用的專業(yè)人才卻非常少。但是PLC程序設(shè)計屬于緊缺型人才，教學(xué)結(jié)果與社會需求產(chǎn)生了矛盾。因此，各大高職、中職院校在PLC理論課程教學(xué)中，加強(qiáng)PLC的應(yīng)用實踐課程的教學(xué)，從而達(dá)到培養(yǎng)專業(yè)的應(yīng)用型人才的目的，使學(xué)生不僅具有較強(qiáng)的理論知識，同時也具備應(yīng)用實踐能力，最終為社會輸送PLC程序設(shè)計專業(yè)型人才，為科技的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

二、PLC實踐在教學(xué)中的實施

在高職、中職院校傳統(tǒng)的PLC教學(xué)課程當(dāng)中，都采用傳統(tǒng)的教學(xué)方式開展該課程的教學(xué)任務(wù)。在進(jìn)行課程教學(xué)的PIE教材編寫時，一般是按照基本原理、基本指令、基本應(yīng)用以及基本操作等四個獨立的章節(jié)來完成的。教材也按照結(jié)構(gòu)的嚴(yán)謹(jǐn)性進(jìn)行編寫，在課程開始時，教師也按照教材的順序進(jìn)行教學(xué)，首先進(jìn)行基本理論的學(xué)習(xí)，接著學(xué)習(xí)基本指令，最后才開始應(yīng)用的教學(xué)。這樣一來當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)到應(yīng)用課程時，前面的理論知識已經(jīng)發(fā)生脫節(jié)，然后又要開始重新的理論學(xué)習(xí)，導(dǎo)致了學(xué)生PLC實踐應(yīng)用學(xué)習(xí)效果不高，應(yīng)用能力也得不到提高。

1、PLC在機(jī)械加工教學(xué)中的具體應(yīng)用

在PLC課程的開始前，先準(zhǔn)備好機(jī)械手本體、氣動控制系統(tǒng)以及PC - PLC監(jiān)控系統(tǒng)，機(jī)械手臂主要由基座、手臂以及手爪等幾部分組成，在實踐時分別要求完成機(jī)械手臂的扭轉(zhuǎn)、升降、手爪翻轉(zhuǎn)、手臂伸縮和手爪夾持等動作。上述動作的實現(xiàn)是由氣缸驅(qū)動完成的，由PLC的遠(yuǎn)程控制實現(xiàn)電磁閥的動作，操作界面按鈕通過用戶程序與PLC以及各電磁閥的線圈相連接，實現(xiàn)遠(yuǎn)程汽缸控制動作。每個氣缸控制按鈕數(shù)量與電磁閥的線圈數(shù)是對應(yīng)的，比如：三位五通閥有三個控制按鈕、二位五通閥有兩個控制按鈕。機(jī)械手機(jī)的控制信號則是通過與PLC進(jìn)行的實時數(shù)據(jù)交換得到的，也就是PLC的端子的實時工作狀態(tài)。同時，在界面顯示區(qū)，顯示機(jī)械手臂運動氣缸的活塞桿位置狀態(tài)，觀察其是否到達(dá)了左右極限。從而達(dá)到機(jī)械手臂的上移、下移、夾緊等動作的實現(xiàn)。

2.PLC 課程的學(xué)習(xí)模式。

根據(jù)實踐應(yīng)用與理論知識相結(jié)合的方式進(jìn)行PLC的知識講學(xué)，這樣既可以使學(xué)生掌握理論知識，又可以在實踐中掌握設(shè)計技能。PLC一個重要的特點就是其綜合性，一個實際的自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，往往包含了機(jī)、電、液、氣等內(nèi)容，而且具體的控制要求也根據(jù)其行業(yè)的不同而不同，有些在理論上可以實現(xiàn)的控制程序運用到實際中不一定可行。但是，如果采取了實踐應(yīng)用與理論知識相結(jié)合的教學(xué)模式進(jìn)行，起到的教學(xué)效果就完全不同。中職院校在進(jìn)行PLC的教學(xué)時可以結(jié)合實際的工程案例進(jìn)行，讓學(xué)生在實際應(yīng)用中，學(xué)會PLC的工程實際設(shè)計方法，從而掌握了PLC技術(shù)在實際工程中的應(yīng)用，提高其技術(shù)水平與應(yīng)用能力，真正實現(xiàn)畢業(yè)生PLC應(yīng)用技術(shù)的實踐教學(xué)任務(wù)。同時，也可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，根據(jù)具體的工程實例進(jìn)行具有自身特色的實際應(yīng)用，從而實現(xiàn)才人的創(chuàng)新需求。

3、PLC課程的教學(xué)模式。在PLC實踐應(yīng)用教學(xué)模式中，教師可以利用現(xiàn)有的PLC實驗室進(jìn)行一體化教學(xué)。在實PLC應(yīng)用實踐教學(xué)過程中，首先由教師講解模擬系統(tǒng)的控制要求以及預(yù)備知識，并對編程思路進(jìn)行分析，然后交給學(xué)生自己上機(jī)設(shè)計調(diào)試程序，最后，再由教師進(jìn)行程序的指導(dǎo)、修正。讓學(xué)生學(xué)習(xí)到了理論知識所無法學(xué)習(xí)到的寶貴經(jīng)驗，對PLC的理論知識更加理性化、明細(xì)化。這種PLC應(yīng)用實踐教學(xué)不僅可以充分的挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)熱情，更能培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力以及應(yīng)變能力。

三、如何實現(xiàn)PLC實踐應(yīng)用與課程教學(xué)有機(jī)結(jié)合

1、改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，實施項目教學(xué)方法教學(xué)

在實施PLC項目教學(xué)過程中，教師可以具體的給出PLC控制的相關(guān)要求，讓學(xué)生進(jìn)行積極的動手及操作，例如：采用三菱FX系列PLC實現(xiàn)機(jī)械手臂的控制，所提出的要求有：實現(xiàn)機(jī)械手臂的上移、下移、夾緊等控制以及實現(xiàn)機(jī)械手臂故障警報控制。采用實際案例進(jìn)行項目教學(xué)，其根本目的是當(dāng)學(xué)生在完成這些教學(xué)任務(wù)后，可以更加熟悉的運用PLC在進(jìn)行實際應(yīng)用的中的控制，并且在教學(xué)任務(wù)中掌握其基本的位操作指令，以及掌握基本元器件型號選擇。最終掌握PLC的基本控制操作步驟。針對以上教學(xué)要求及任務(wù)，教師可以制定以下的教學(xué)實踐步驟：

（1）進(jìn)行分組討論。將學(xué)生按小組進(jìn)行項目的討論，并根據(jù)要求設(shè)計出方案。同時教師也應(yīng)參與以便了解學(xué)生的實際情況，并指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行設(shè)計PLC控制的基本步驟，如怎樣分配I/O口；怎樣設(shè)計電氣原理圖以及程序編制過程中應(yīng)注意的問題等，并由小組提出自己的方案設(shè)計意見。

（2）實踐項目的計劃與安排。根據(jù)各個小組所制定的方案，對各小組進(jìn)行分工，并對各項控制項目的開展做出計劃步驟。

（3）實踐項目具體實施。根據(jù)各小組做出的計劃與方案安排，進(jìn)行具體任務(wù)的實施工作。

（4）項目完成過程中的質(zhì)量控制。在整個項目進(jìn)行過程中，教師要對操作設(shè)計過程進(jìn)行全程的跟蹤控制，及時的分析與解決學(xué)生碰到的難點，讓學(xué)生自己判斷問題的根本原因，并動手解決實際碰到的問題，培養(yǎng)學(xué)生自主實踐與問題分析的能力。

2、結(jié)合院校網(wǎng)絡(luò)，實行遠(yuǎn)程監(jiān)控

PLC輸入輸出信號之間的關(guān)系可以通過仿真軟件的界面中直接體現(xiàn)，但是對于較復(fù)雜的程序來說，就不能在仿真軟件界面直接顯示了，比如數(shù)模轉(zhuǎn)換、步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速監(jiān)測等信息，這就需要用到遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)了。隨著PLC技術(shù)的不斷完善及發(fā)展，PLC與其他的工業(yè)控制計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，形成大型的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)是可編程控制器技術(shù)的發(fā)展方向，所以，在PLC應(yīng)用實踐教學(xué)過程中，要解除時間及空間的限制，借助中職院校的校園網(wǎng)絡(luò)平臺，形成大范圍的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。運用現(xiàn)場總線與以太網(wǎng)相互結(jié)合的通信方式，將PLC教學(xué)過程中的現(xiàn)場數(shù)據(jù)高速傳至監(jiān)控計算機(jī)進(jìn)行分析與管理。主站運用PLC控制模塊，運用以太網(wǎng)模塊來完成主站的控制與連接，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制PLC設(shè)備、調(diào)速變頻器設(shè)備以及伺服電機(jī)設(shè)備的目的。數(shù)據(jù)將通過以太網(wǎng)送到上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)將對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時，可將上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的各類指令傳送至對應(yīng)設(shè)備，進(jìn)行控制。

3、改善考核方法，開展實際活動

對學(xué)生考核成績的擬定，要根據(jù)理論分與實踐分?jǐn)?shù)相結(jié)合的方式進(jìn)行，特別是對于PLC這種實踐性很強(qiáng)的課程，不能僅僅掌握理論知識，而忽視動手實踐能力。因此，必將改進(jìn)學(xué)生考核制度，將實踐設(shè)計考核列入考核范圍，對專業(yè)技能考核一定要在教師選題范圍之內(nèi)進(jìn)行，并根據(jù)題目的具體要求，來完成程序的設(shè)計、編寫、運行、調(diào)試等步驟，從而達(dá)到PLC應(yīng)用實踐的考核目的。PLC專業(yè)教師也應(yīng)該經(jīng)常開設(shè)一些興趣小組以及科研活動，并要求學(xué)生參加學(xué)校組織的工廠實踐活動等，讓學(xué)生真正了解到PLC設(shè)計者的工作環(huán)境以及崗位實際需要等。

四、結(jié)束語

中職院校PLC專業(yè)教學(xué)的目的，是培養(yǎng)學(xué)生集維護(hù)、安裝、設(shè)計等相結(jié)合的技能性人才。采用PLC應(yīng)用實踐教學(xué)方法，通過PLC教學(xué)設(shè)備讓學(xué)生真正了解到PLC設(shè)計的實際步驟，在實踐中完成理論知識的消化與吸收，不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且培養(yǎng)了學(xué)生的實踐動手能力，優(yōu)化了教學(xué)過程，培養(yǎng)了PLC專業(yè)實踐型人才。

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