如何做好技校机电专业PLC原理及其运用课程的教学
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摘 要：PLC原理及其运用课程具有多变性、综合性、典型性、实际性和适用性等几大教学特点。本文尝试改变“填鸭式”的教学，改进教学方法，采取读图法学习原理和指令，课题式教学法等方法，调动学生的学习积极性和主观能动性，提高教学效果。
一、传统教学方法亟待改进
传统的PLC教材是按任务原理、基本指令、运行指令、实例引用、实训操作等几个章节编写的。我们的教学应该按照有利于学生的认知进程来进行，假如依照教材的顺序进行教学，就要将基本指令学习完后，再学习典型电路和基本编程。由于基本指令和典型电路的学习要占用很长时间，学生学习后容易发生遗忘现象。到学习基本编程时，又要重新对所涉及的指令进行复习，效率很低。传统的教学方法教学效果不尽人意，亟待改进。
二、尝试采用新的教学方法
1.在读图中学习原理和指令
为了克服传统教学方法的弊端，我们尝试一种新的教学形式，即将PLC的任务方式（循环扫描，串行输入）、原理和电路中所涉及的指令融入每一个电路中讲授。由于每个电路涉及的指令不多，学生容易掌握 ，又能看到PLC的具体运用，容易发生兴趣。又由于将单调的任务原理融入到具体电路中，学生在潜移默化中便轻松地了解了PLC的任务进程。为此，我们总结了40多个典型的控制电路，所涉及的指令为常用的基本指令和运行指令。我们欣喜地看到，学生的读图能力大大增强了，在较短时间内便可以达到一个较高的水平。
2.课题式教学法
在教学中，我们先向学生提出问题，让学生带着疑问去学习，学生的学习有了目的性和指向性，学习效果就会提高。我们采用的课题式教学法有以下几个方面。
（1）基本顺序控制程序教学法。
首先，我们讲解由“启—保—停”典型控制电路所组成的顺序控制程序。在程序讲解中，我们引出PLC“循环扫描，串行输入”的任务方式，并着重引出最复杂的基本指令，并把握控制程序的结构（开启条件、自锁条件、关闭条件、辅助继电器的输入），经过实践操作验证，最终达到熟练记忆的程度。通过典型的顺序控制程序讲解，学生掌握了很多知识。在讲解中，我们只用了2个课时，学生觉得很有兴趣，感到易学、易懂。
（2）设计简单的程序控制课题。
随后的教学中，我们根据学生已经掌握的知识，列举了很多具有程序功能控制案例的课题。如：天塔之光、艺术彩灯、液体混合、自动配料/四节传送带、水塔水位控制、星—角启动、十字路通灯、步进电动机、轧钢机、洗盐控制等。经过这一阶段的强化练习，学生虽然只有很少的程序控制知识，但是可以编写一些很贴近实践的控制程序了。学生不仅对PLC在工业和民用范围的运用有了一定的认识，更重要的是学生有了独立设计程序和调试程序的能力。这一点让我们授课老师感到十分地欣喜。学生长知识，教员也轻松，我们只是提出控制要求，必要时作出一点提示，学生就可以自己动脑充分发挥自己的想象力，尤其是在设计“天塔之光”时，学生编制了很多奇妙的招式，引发出了浓厚的设计兴趣。
（3）设计复杂的顺序功能程序控制课题。
为了使学生掌握较复杂的顺序功能控制程序，比如，带有选择性分支，并列性分支，跳转，循环功能的程序，我们选择了以下课题，培养学生的编程能力。例如：大小球的分拣（选择性分支）、全自动洗衣机的控制（选择性分支，循环功用）、交通灯（并列性分支）、化工产品的分解（并列性分支）等。学生具有了编写复杂顺序功能控制程序的能力，而且调试程序的能力也大大增强。这一时期，学生经常能提出很多有实践意义的问题，在讨论中完善了自己的设计程序。
（4）多程序组合，完成程序的衔接。
顺序功能控制程序经常在多种任务方式下应用。为了使学生掌握这一特点，我们让学生在“天塔之光”的设计程序基础上，实施单步任务方式完成、单周期任务方式完成、延续运转任务方式完成、手动任务方式完成。同时为了将这些任务方式有机地结合起来，我们适时地讲解了几个常用的顺序流控制指令。运用顺序流指令将多种任务方式编制成为独立的子程序，然后在主程序中设置子程序的入口地址，便可以轻松完成这一控制功能。
（5）自动过渡到形状转移图的学习。
由“启—保—停”典型控制电路所组成的顺序功能控制程序占用的PLC内存空间比较大，执行速度慢，编写周期长，容易出错，但编程逻辑严谨，容易了解把握。由于每种PLC都有自己的步进指令，比如，三菱PLC的STL步进接点指令是专门用来设计顺序功能控制程序的，并且采用形状转移图（SFC图）设计程序后可以直接转化为梯形图逻辑，编写任务十分简单，逻辑严谨，效率很高。在让学生设计程序时，一般都是先画控制功能图，然后再依据功能图编写程序。这样做，学生不易出错，头脑思路清晰，同时也后续学习形状转移图作出一个很好的铺垫。
（6）水到渠成设计大型课题。
综合前面的学习内容后，我们给出了一个大型的设计课题“具有多种控制方式的机械手”。机械手的程序设计包括以下几个方面：①原点归零的程序设计；②转盘启动和报警的程序设计；③启动机械手的程序设计；④物料分拣的程序设计；⑤手动程序设计；⑥单周期方式运转的程序设计；⑦单步方式运转的程序设计；⑧延续方式运转的程序设计。
（7）进一步培养读图能力。
在后续阶段，我们为学生讲解48个具有典型控制功能的程序。包括：“点动运转控制、延续运转控制、三地‘启动—中止’控制、脉冲发生器、闪光控制、定时控制、电动机启动后定时中止控制、两个定时器接力延时30秒、电动机正反转控制、顺序控制、失电延时控制、双延时定时器（延时接通，延时断开）、通断比相反的闪光控制电路、闪光控制、单按钮‘启—停’控制、运用计数器定时10000分钟、计数器扩展（700×800）、二分频控制（待分频的信号加在X001端）、定时器与计数器配合延时4000秒、单稳态控制、计数控制、顺序启动控制电路、互锁控制、用计数器完成单按钮‘启—停’控制、‘启—保—停’控制（中止优先）、‘启—保—停’控制（启动优先）、顺序定时启动电动机、由两个定时器组成的长定时控制、三相异步电动机‘星形—三角形’降压启动控制、三组灯循环点亮、倒计时程序、不用计数器的单按钮‘启—停’控制、二分频器（接通1秒，断开1秒）、采用跳转指令完成手动与自动挡位的切换（电动机星形—三角形启动控制）、采用调用子程序完成手动与自动挡位的切换（电动机星形—三角形启动控制）、应用时间中缀子程序发生斜坡信号、由外部输入中缀子程序完成计数控制、由增量式凸轮顺控指令完成交通灯控制、由主控指令和跳转指令完成的自动和手动控制、总控与独自控制、多台电动机控制、由主控指令MC完成的程序控制、带有总启动和总中止的程序控制、由步进指令STL完成的程序控制、由主程序，调用子程序，外部中缀子程序构成的带有启动和中止的彩灯程序控制、双线圈输入”等。
经过多年的尝试和实践，我们将上述课题式教学的七种方法归纳为课题教学“七步法”。从教学的效果来看，这是一个行之有效的、快速培育学生成材的方法。
（作者单位：洛阳高级技工学校）