项目教学法在PLC教学中的应用

李淑娥句希源

李淑娥句希源（河北师范大学）

摘要：《PLC技术及应用》是电气类专业的主干课程，本文阐述了项目教学法的原理及其在该课程中的应用，，分析了PLC课程实施项目教学法的意义，并通过举例说明实施项目教学法的过程及取得的教学效果。

关键词：PLC技术项目教学法教学效果

0引言

可编程序控制器（英文全称ProgrammableLogicController）简称PLC，是现代工业控制及生产过程中的的主要部件，是实现工厂自动化（FAFactoryAutomation）流水线的支柱之一。它是自动控制技术与计算机及电气控制三者有机结合的产品，即工业专用计算机。它既有计算机控制系统的可编程特点（控制功能由软件实现），又具有继电器控制系统的优良的抗电噪能力（适应工业控制的各种恶劣的工作环境）。可编程序控制器还具有很强的连网能力和很高的可靠性，不仅可以单机使用，而且可以与计算机结合组成集散式控制系统。

传统的PLC教学方式采用老师讲解为主学生听课为辅的教学方法，使学生被动地接受课堂知识，不利于提高学生的动手能力，限制了学生的创造性思维，不利于提高学生的学习主动性。教学环节过程是课堂教学和实验教学相结合。而且课堂教学占用大量课时，实验仅占三分之一课时。为了提高学生的动手能力，在PLC教学中采用项目教学法，教学过程都在实验室进行。通过实践多个实验项目，使学生掌握理论知识的同时，提高学生的实践能力。

1项目教学法的概念

项目教学法的特点是：①立足项目。以实训项目为核心，重组知识体系，把PLC的指令穿插到每个项目中，让学生在动手过程中来理解、体验和领会相关指令的应用，提高学习兴趣，掌握相关的技能和专业知识。②突出实用。根据学以致用的原则，凡使用的工具、材料、原件和设备都与企业生产实际零距离接轨，在实验室的操作模拟实际的生产过程，从而可以直接应用在实习和工作中。③强调规范。PLC作为一种工业用计算机，在实际应用时还要与其他外围设备相配合使用。一些电气设备的操作要求安全、方便、美观、实用。所以每个实训项目强调规范操作，让学生养成良好的职业习惯，为将来顺利完成生产任务打下良好的基础。

采用项目教学要以项目为载体，每个实训项目以项目内容为主线，以任务目标为驱动，通过不同的项目分类把PLC的基本指令、功能指令及其综合应用等内容安排到教学当中。这个过程是师生共同围绕一个项目任务去发现问题解决问题的过程，从而对所学知识有更好的理解。整个过程分为几个具体的步骤实施。其中分析问题、方案设计、项目实施及最终评价，都由学生之间协作完成，以学生作为学习的主体。学生以项目任务为目标，制定相关的实施计划，通过该项目了解每个环节用到的PLC的相关指令，并通过实际动手操作掌握指令的应用。

2PLC课程采用项目教学法的意义

自1969年第一台PLC问世以来，经历了40多年的发展，PLC的种类在不断地更新，应用领域也在不断地扩大。PLC主要应用于各种工业环境下的自动控制，它是一种数字运算操作的电子系统，采用可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。目前，PLC的应用已经成为现代化设备的象征，并且PLC已经成为工业控制的主要手段和重要的基础控制设备之一。因此，PLC课程已成为电气工程类、机电一体化类及自动化类专业的一门实践性、综合性很强的专业课程。我校教学用的SF-200系列PLC，按传统教学方法讲解指令和编程方法时学生觉得枯燥无味、抽象不容易听懂，而将它们融合到每个工作项目里通过项目教学,在实际的操作中去领会、掌握指令的应用就比较容易了。每个项目都作为一个课题，给出具体的任务，让同学们自己设计实施方案，规定具体的学时，在教师的引导下，督促学生在规定的学时内完成元件选择、I/O分配、软件编程、程序调试、故障排除等环节。使学生在实践中去领会和掌握PLC指令，并通过分析调试中出现的问题来提高排故障的能力，体验创新的乐趣。

3项目教学法在PLC课程中的实施

3.1项目的制定

下面以“电梯控制”为例说明PLC课程项目教学的实施过程：

项目：电梯模板自动控制系统

项目描述：电梯启动后，轿厢停在一层，并有一层指示灯亮，此时，电梯一直处在上升状态，即上升指示灯亮。楼层共有四层，若有二层、三层、四层的呼梯信号，则相应的呼梯信号为ON，电梯上升。电梯到达二层后，一层指示灯灭，二层指示灯亮。平层信号由相应输入下面的开关闭合来模拟。同样，到达三层后，平层信号给出，三层指示灯亮。电梯继续上升，到达四层后，平层信号给出，三层指示灯灭，四层指示灯亮。同时上升指示灯灭，下降指示灯亮，则电梯处在下降过程中。过程与上升类似。电梯下降到一层后，一层指示灯亮，同时下降指示灯灭，上升指示灯亮，重复上述过程。

教学目标：要求学生读懂电梯模板的控制电路；认识各状态发生器的位置；能编写电梯自动控制的程序；能正确接线使电梯模型工作起来。

项目课时：15课时。教师先在PLC实验室演示一遍电梯工作过程，然后讲解完成这项工作所需I/O地址分配功能图、设计程序所需指令和梯形图知识；由学生在PLC实验室独立编程输入程序并接线运行调试，教师在旁指导解答学生遇到的问题。建立学习小组：4人一组，共5组。

3.2项目的实施过程

具体实施步骤如下：①元件选择。在明确项目任务的情况下，根据控制要求，确定PLC的输入输出点数，画出I/O分配图。②程序设计。在程序设计思路上，教师引导学生学会一种先进的设计法——顺序控制设计法，即根据系统的工作过程绘出顺序功能图，再根据顺序功能图设计出梯形图的方法。这是整个项目的难点，同时也是培养学生独立思考、分析问题、解决问题、进行创造性思维的过程。教师仅仅担当配角，起引导作用。③运行调试。在程序调试过程中，学生会发现许多问题。比如计时器不能正确计时，计数器不能复位等。这时老师不要直接给出答案，要启发学生思考，让学生自己去分析发现错误原因，使学生在解决问题的过程中学习分析问题的方法和技巧。

3.3项目的最后评估

项目的评估总结是“项目教学法”的重要环节。项目的评估总结过程是学生一个学习、提高的过程。学生在操作中会发现各种问题，学生要组织自评和互评，发现自己的不足及别人的长处，从而提高自己的能力。

4项目教学法教学总结

项目教学法在PLC教学中的应用，教学效果显著，但在实施过程中也发现许多问题：①提高师生的安全意识。由于操作都是在实验室进行的，所以要求师生都要有电业安全操作常识，规范操作确保安全。②提高教师素质。教师应具备一定的动手能力及随机应变、排除故障的能力。③提高设备品质。学校应加大实验设备方面的投入，创造良好的实训环境。

参考文献：

[1]张扬.蔡春伟.S7-200PLC原理与应用系统设计.机械工业出版社.2007.

[2]冯德虎，张全庄.PLC技术实训的教改探索.高校实验室工作研究.2003(2).

[3]扬进.中国职业教育教学改革与课程建设——挑战与对策[J].职业技术教育，2004，（4）.