可编程序控制器原理与应用实验教学改革

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【摘要】本文详细分析了《可编程序控制器原理》实验教学改革，阐述了如何在理论教学的基础上，通过更新设备，改革管理方法来激发学生对本课程的学习兴趣，提高学生的动手能力，激励创新意识，与理论教学相互促进，提高学生的就业能力。

【关键词】PLC 实验教学 改革

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）02-0045-01

一、引言

随着科学技术的进步，电气控制技术与以往而言，也有了巨大的发展。《可编程序控制器原理与应用》这门课程，在介绍PLC工作原理及相关软件的基础上，重点要求掌握其实际应用。如何让学生在课堂上充分完成理论与实践的结合，如何更充分地提高学生对硬件的熟练程度，培养学生的综合运用能力，成为实践教学的关键。因此，应该以直观的实践为突破，推进该课程的教学改革。

二、《可编程序控制器原理与应用》实验教学

可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC），适应性强，可靠性高，抗干扰能力强，系统的设计、安装、调试工作量少，维修工作量小，维修方便等特点。这使得PLC成为当今工业自动化控制的主要设备之一[1]。

《可编程序控制器原理》要求学生在了解控制器原理的基础上，能够了解相关的基本功能，能够理解课程实际应用要求的知识模块和工作内容，能够掌握基本的工艺流程和技能技巧。传统教学采用验证式教学方式，以认识性教学为主。

三、《可编程序控制器原理与应用》实验教学改革

1.实践教学改革方案

实验教学在要求学生掌握实务知识的基础上，运用多种教学方式，建立健全实验教学体系，开发开放综合性及设计性实验，激发学生的学习兴趣，提高创新能力，进一步完善理论与实践相结合的能力，培养学生认识问题和解决问题的能力，为学生走上工作岗位打下良好的基础。

2.改革后的实践教学内容及手段

与传统的实践教学不同，《可编程序控制器原理》作为一门操作性强的课程，我们将其实践教学分成课内实验和技能考核两部分。

2.1课内实验

课内实验要求学生在掌握相关理论知识的基础上，能够完成基础技能训练。为了提高学生的学习积极性，实验成绩分为实践课堂提问成绩和实验报告成绩两部分，实验课成绩计入本课程的总成绩。基础实验主要考核学生对PLC硬件组成的认识，对梯形图的阅读与编写能力，对实际工程的组件与维护能力。

2.2技能考核

由于课内实验学时有限，在完成基础实验的基础上，延续实践教学，开设了相关的技能考核课程，要求学生在经过为期三周的实践考核后，具备一定的职业岗位从业的素质，以达到合格的从业人才标准，完成从单纯的理论性人才到真正的理论与实践相结合的转变。考核内容包括WINCC的使用，AD（PLC扩展模块）模块的使用，变频器的使用，PLC相关的程序编写，电机的维护与使用。

四、实验设备的更新

针对《可编程序控制器原理》课程操作性、实践性强的特点，我们改造、更新了实验室的设备，为同学们学习提供了更加完善的平台，同时也提高了实验室的利用率。

更新后的实验台包括一套控制系统需要的最基本的模块。实验台采用西门子公司的系列产品，包括一个7寸彩色西门子触摸屏smart 700，一个西门子变频器MICROMASTER 420，一个CPU224XP CPU模块（CN 24V DC/DC/DC）， 一个EM235模拟量输入/输出模块，被控对象为由三相异步电动机和直流发电机组成的电机控制系统。学生可以更加直观的认识一套PLC系统的工作过程，通过对Wincc的组态，到对PLC程序的编写，再到对被控对象的控制，真正实现对可编程序控制器的了解和掌握。例如，技能考核的一个内容就是要求学生利用已有系统完成对电动机的调速实验，要求通过PLC控制，使电机转速稳定在500r/min（指定转速）。这里面培养学生对Wincc的组态能力，对相关程序的编写能力，对模拟量的处理能力，对PID应用能力等专业知识，也通过系统的训练，培养了学生系统调试的能力。

五、改革后的管理体系及评价方法

为了给学生创造更大的发展空间和机会，实验室采用新的管理方法。撇弃了以往过多讲解的教学方法，采取实验内容下放，答疑为主，指导为辅的教学方法[4]，即：本次实验结束后，布置下次实验内容，要求学生做好课后准备，下次实验开始时，老师不再讲解原理及内容，由学生自行完成，老师负责对学生在实验过程中提出的问题进行解答和解决。这样，对学生而言，在自己学习过程中发现并解决的问题，肯定印象深刻，提高了学习效率，丰富了课堂内容；对老师而言，为了适应课堂教学改革，实验教师必须积极参加课后相关课程的学习，接触更多的工程实践案例，提高自身的科研能力与学术水平。

与管理体系相配合，采取新的评价方法。为了激发学生的动手能力和创新能力，实验成绩划分为考勤10%、实验操作40%、实验报告30%、课堂问答10%、心得体会10%。其中实验操作部分包含了基础实验的操作熟练水平和提高性实验的实现两部分。通过模块化的训练，到最后完整的系统培训，带领学生完成从理论到实践的跨越与结合。

六、教学成果验证

自实验室改革后，实验室的利用率大大提高了，通过一段时间的教学使用，教学效果比较明显。第一批学生经过技能考核后，有20多名同学通过了高级技师的考核，取得了从业资格证。

七、结论

通过对实验教学的改革，不断探索和完善实验室的管理和建设，以提供给学生更好的学习氛围和学习平台为目标，突出亮点，形成优势。实践证明，新的设备加上新的管理方法，学生在动手能力和创新能力上都有了较大水平的提高，对可编程序控制器的学习热情也被调动起来，好多同学主动要求报考参加劳动局组织的PLC程序设计师职业资格考试。本次改革，使学生在完成基本实验的基础上，以提高学生理论水平、实践能力为目的，促进了学生理论知识的掌握和对控制系统的认知，充分体现了知行合一的学习目的。

参考文献：

[1]王永华，现代电气控制及PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版社，2008年

[2]孟丽君，鄂晓宇，提高实验教学质量的新途径[J].辽宁教育研究，2006，65-66

[3]汪宁，《自动控制原理》实验教学改革[J].高等教育研究，2010，74-76

[4]盘宁，黄桂标，把实验室建设成为创新教育的重要基地[J].广东工业大学学报（社会科学版），2007（7）

作者简介：

刘建华（1982-），女，汉族，山西太原，中国矿业大学徐海学院，助教。