浅谈中职PLC教学

蒋星杰

蒋星杰广西南宁第三职业技术学校

【摘要】随着科学技术的迅速发展，PLC在工业控制领域得到了广泛的应用，中职学校开设PLC课程势在必行。在中职PLC教学中，宜采用板书与多媒体教学相结合的形式，理论联系实际，结合实训装置，增加动手操作实践机会，提高学生的学习兴趣，注意让学生掌握入门方法，提高学生的学习能力，以造就新一代能适应社会发展的技能型人才。

【关键词】中职PLC教学体会

【中图分类号】G712【文献标识码】A【文章编号】1674－4810（2010）02－0168－02

随着科学技术的飞速发展，大规模集成电路及微处理技术的广泛应用，在工业自动化进程中，可编程控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC得到迅速普及，根据社会发展需要，PLC课程已成为中职机电、自控等专业学生的必修课，作为其重要实践环节的PLC实验课，开设PLC课程的学校配备有相应的实验设备，同学们通过学习理论和系统的实际操作训练，可熟练掌握有关PLC的基本知识和技能，并具有一定的应用设计能力。

一PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：

1．开关量逻辑控制

取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2．工业过程控制

在工业生产过程中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

3．运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4．数据处理

PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

5．通信及联网

PLC通信含PLC间的通信及PLC与其他智能设备间的通信。随着工厂自动化网络的发展，现在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

二PLC的应用特点

1．可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统将具有极高的可靠性。

2．配套齐全，功能完善，适用性强

PLC发展至今，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。多种多样的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3．易学易用，深受工程技术人员欢迎

PLC是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。

4．系统的设计，工作量小，维护方便，容易改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时日常维护也变得容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产过程成为可能。这特别适合多品种、小批量的生产场合。

三PLC在中职学校的教学应用

由于PLC具有广泛的应用性以及多方面的优势，中职学校PLC课程的开设势在必行。很多中职学校已经开设了PLC课程，但仍有部分学校因设备、师资等问题尚未开设PLC课程。

目前开设PLC课程的中职学校的设备也是五花八门，有些学校的PLC设备装置是PLC配一些简单的外围接线装置加电脑；也有些学校是仅有单独的PLC配电脑；还有些学校是整套的PLC实训装置，比如：亚龙公司的机电一体化实训装置，或者是其他公司的整套的PLC实训装置；另外有一些学校还配置有柔性控制设备。PLC品牌也是多种多样，主要有日本松下、三菱、欧姆龙、富士PLC以及德国的西门子和施耐德PLC，以三菱和西门子的PLC居多。

四我校PLC选修课的开设及教学情况

我校去年底得到一批亚龙公司的机电一体化实训装置，实训装置的PLC是三菱的FX系列PLC。由于我校原先未开设过机电专业，没有开设过PLC课程，学校决定在2008至2009年度下学期开设机电一体化的选修课，每周安排两个晚上讲授机电一体化的内容，主要是讲授PLC技术，由本人上这门选修课。

我校的亚龙光机电一体化实训装置的型号是YL－235A型，是全国中职学校机电一体化技能大赛的指定比赛实训装置，是集三菱FX系列PLC和机械手、输送带、变频器、触摸屏、气泵等的组合装置。

由于参加选修课学习的学生大多都没学过继电器控制部分的内容，我就先从接触器、继电器控制部分讲起，然后讲接触器控制电机部分的电路。讲了继电器控制部分以后，就开始介绍PLC的发展和基本情况；介绍YL－235A型光机电一体化实训装置各个部件的名称、功能和用途，对着实训装置进行实地讲解，使学生有了一定的感性认识；同时开启设备运行起来，让学生看设备的整个工作流程，使学生对实训装置和PLC的用途有了初步认识；然后就开始讲解PLC技术有关方面的内容了。

我先讲解PLC的基本指令，并通过把电机控制的接触器控制电路转化成PLC梯形图，来学习PLC的基本指令，这样有助于学生理解PLC的基本指令。在讲解了基本指令和简单梯形图后，让学生通过上机输入梯形图程序来了解PLC基本指令。然后再通过讲解一些典型的示例来进一步理解PLC指令，比如：讲解交通灯控制、抢答器控制的梯形图，再让学生输入程序，并连接线路，观察PLC以及指示灯工作的情况，出现故障时并排除故障。在继续讲解PLC的常用指令后，就开启运行实训装置，对照实物来讲解厂家配套的实训装置工作流程程序。

由于我校的机电实训室即将搬迁，所以实训室内未装配投影设备，也未进行工作计算机的联网，所以不方便进行多媒体教学。

以上是我校PLC课程开设的实际情况。

五中职PLC教学体会

1．传统PLC课程教学存在的问题

传统教学以教师为中心，有利于发挥教师的主导作用，也有利于科学知识的系统传授。PLC专业课程的传统教学模式培养了大批基础扎实、具有一定实践能力的学生，但传统的PLC课程的教学一直存在以下几个问题：

一是硬件软件支持及更新不够，PLC的产品和其他电子产品一样，具有种类较多，发展较快的特点。因此，常常造成教材内容和学校教学专用设备脱节，内容滞后产品技术发展的现状。二是企业的需要和学校教学的矛盾，企业需要的是能够解决实际问题的PLC专业技术人才，而学校实践教学的观念陈旧，缺乏对企业工业自动化PLC控制实际需要的了解，实践教学的针对性不强，所培养出的学生不能满足企业的需要。三是该门综合课程，其控制包括机、电、液、气的控制，但目前该课程授课多数还存在缺少设备、教学模式单一，不能体现课程综合的特点。一般的学校现有的条件和设备难以满足实验课程及实际操作的需要。

2．PLC教学与实践相结合的途径

（1）将多媒体教学融入到传统的教学模式中

PLC是一种依靠程序实现的工业控制，所以PLC专业课的教学不仅要有理论讲解，更重要的是在课堂上要启发学生的思维、提供思维方式和范围，从而激发学生学习的积极性，使学生有意识、有目的地进行思考，最终使学生具有初步的PLC编程能力，能够实际操作PLC设备，达到教学目的。

通过上机电一体化选修课，笔者体会到，把多媒体教学融入到传统教学模式中，能使教学收到更好的效果。传统的授课模式是板书讲授法，且往往注重理论环节，从理论讲到理论，用填鸭的方式往学生脑子里灌输，而忽略了应用当中的一些实际问题。这些问题虽然不像理论、原理那样系统，但非常具有实际意义，不容忽视。从理论上讲这些问题是不存在的，只在实践中存在，不容易被发现。因此，如果不站在工程的角度来看待这个问题，学生就不能在教学中获得实践技能。针对传统授课方法的缺点，在PLC课程的讲解过程中针对课程内容信息量大，编程枯燥，程序结果无法用板书的形式演示等问题，将多媒体引入到教学过程中。多媒体是目前广泛使用的教学手段，其特点是利用多媒体制作文字、图片、声音甚至动画演示。它不仅带给学生很强的视觉、听觉冲击，吸引其注意力，加深印象，而且还能在短时间内给学生传输大量的信息。既可以使PLC的教学图文并茂又能达到很好的教学效果。

（2）理论与实践相结合

在实际教学中，让学生开机运行设备，通过监视模式来观察设备中每一个部件的吸合运行情况，使学生对实训装置的各个部件的工作性能有所了解。比如：指示灯是怎么工作的；机械手又是怎么工作的；光电传感器是怎样检测物件的；电感式传感器与光纤传感器的区别在哪里；推料杆是怎么动作的；皮带输送机是怎么运行的等等。让学生了解整个工作过程，才能使学生理解PLC编程的目的是什么。

让学生对照程序找输入输出点、外围线路，动手练习接线；让学生分步拆装实训装置，先易后难，找准各个部件的安装位置，学会调整各个部件的安装位置，以使设备能正常运行，实现程序要求的功能。在让学生拆装实训装置的同时，还要使学生学会根据程序调试运行设备。调试过程需要较长的时间，当实训装置安装好后，常常会出现程序写入PLC后，装置不能正常工作的情况，这就需要静下心来，检查故障出在哪里。根据故障情况，检查PLC程序工作是否正常，再检查对应的外围输入输出点的接线安装情况，以及电源和按钮模块是否正常，来判断故障产生的原因。学生能够根据程序分析检查故障原因需要经过一段时间的练习，才能慢慢理解和找到故障原因的所在。

（3）结合实训装置进行PLC编程练习

PLC编程练习：（1）选定PLC型号；（2）根据需被控的机械、电气设备、生产线或生产过程，以及控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等，绘出工作流程图；（3）设定输入/输出点（I/O点），绘制I/O接线图；（4）编写输入梯形图：编写启保停控制梯形图，启动按钮使用常开触点，停止按钮使用常闭触点；根据工作流程编写程序，可以使用顺序步骤来编写；熟悉自锁和互锁控制线路的编写；练习定时器和记数器的使用和编程方法，并能较熟练掌握这两种器件的编程指令使用方法；了解和熟悉一些常用的经典电路程序的编写方法；先易后难，根据题目要求编写程序；学习除基本指令以外，其他一些常用的控制指令地、应用指令的编写；学习编程的一些经验方法；编写机电一体化实训装置的机械手搬运工作程序；编写机电一体化实训装置的整个工作流程程序。

六PLC知识的拓展教学

为使学生的课堂知识能真正与实际相结合，为从事专业型工作奠定坚实的基础，在教学的同时注意搜集PLC的发展动向，使学生了解到生产实践中遇到的不同类型的PLC设备，如三菱、松下、欧姆龙等，虽然设备不同，但基本的工作原理相同，只是指令相异，一些具体的细节功能不同。通过比较学习，了解不同类型PLC的共性和不同之处，即使在具体的生产实践中遇到不同类型的PLC设备，也不至于束手无策。

七结语

在中职PLC教学过程中，应注意理论联系实际，增加学生的动手操作实践，提高学生的学习兴趣，以便更好地适应21世纪社会和科技发展对人才的需要。