满足顶岗实习需求的PLC课程的研究与实施

王淼

摘 要 本文是研究高职高专学生在坚持顶岗实习的情况下，如何完成PLC与电机控制技术课程计划和课程标准，通过校企合作项目重新制定专业人才培养方案。课程覆盖了可编程控制器的原理、应用及WinCC组态软件与Profibus现场总线的通信。创新性提出 “DL（Doing by Learning）”即为“工作式学习”模式。设计教学及生产一体的汽车生产实训工作台，使课程标准化、模块化。实现专业与产业对接、课程内容与职业标准对接、教学过程与生产过程对接的教育教学研究方法。实现学习为工作服务的校企合作的运行机制。

关键词 顶岗实习 “DL”教学模式 PLC课程标准化、模块化

中图分类号：G642 文献标识码：A

Research and Implementation of PLC Courses to Meet the Needs of Internships

WANG Miao

（Changchun Automobile Industry Institute， Changchun， Jilin 130013）

Abstract This paper is the study of vocational students at the insistence of internships， how to complete the "PLC and motor control technology" lesson plans and curriculum standards， professional training programs re-enacted by school-enterprise cooperation projects. The course covers the principles of programmable controllers， communications applications and WinCC configuration software and profibus fieldbus. Innovative proposed "DL （Doing by Learning）" is the "work-based learning" mode. Teaching design and production of integrated automobile production training table make the curriculum standardization， modularity. Achieve professional and industrial docking， docking curriculum and professional standards， the teaching process and the production process of education and teaching methods butt. Achieve the service for working running school-enterprise cooperation mechanisms.

Key words internship； "DL" teaching mode； PLC curriculum standardization， modularity

1 高职高专院校办学特色的分析

企业急需培养掌握PLC电气控制技术理论和知识和技能的电气自动化专业的人才，为了使学生尽早接触到实际工作岗位的设备，更快地进步，高职高专学校始终坚持“校企融合，工學结合”的办学体制，以“不能满足企业人才培养的需要，就没有我们存在的必要”的办学理念为核心指导思想，以“应用型”人才培养目标为基础，不断深化课程体系改革，优化教学内容，强化内涵建设，实现对人才的“知识、能力、素质”全方面培养。学校利用学校与企业多年合作的契机，现在安排学生学习理论和实习的比例为1：1。使他们每天工作的同时回到学校学习自动化专业课程PLC与电机控制技术，再到实际生产线上不断应用，再不断学习、不断提高。

目前90%的学生在第三第四学期与企业签订了就业协议并且深入生产一线顶岗实习，要完成企业安排的正常八小时工作，还有的学生在外地实习。PLC与电机控制技术课程就是在第三、第四学期上课，让学生实习好、学习好，就是本文研究的重点，高职高专办学特色促成了课题组成员通过从理论和实践两方面对PLC与电机控制技术课程的教学研究，使顶岗实习的学生无论在理论上还是实践上都取得了优异的成绩，全面提升学生的就业竞争力。

2 校企合作，研发PLC校内实训台

2.1 PLC课程教学现状分析

以往PLC与电机控制技术课程分为理论教学和实践教学两部分，两者在教学上自成体系互不干涉。专业技术理论教学和实习教学分段实施，理论教师和实训指导教师各负其责在教学内容和教学方法等方面难以形成有机结合。教学过程中往往出现“各自为政” 和“相互推诿” 的现象。往往是重理论轻实践，理论教师往往是“一支粉笔一本书。”内容的讲解常常是“空” 而“虚”，给学生留大量作业，学生用大量的时间背程序，应付考试。实训内容更多的是简单验证理论结果，如一台PLC可编程控制器带一台三相交流异步电动机。或几个指示灯学生可以通过PC机进行编程，控制电动机正反转，或指示灯循环亮灭。所做的实训项目较少，学生印象不深。但现在学生下厂顶岗实习了，他接触到的是能生产出世界一流汽车的生产线，我们的教学方式和实训室的设备都远远满足不了顶岗实习学生对知识的渴望。

2.2 研发PLC校内实训台

任课教师走访学生实习单位，如一汽大众公司，针对汽车行业进行了调研，教师根据在生产第一线设备的研究，如焊装车间、总装车间的汽车输送线。调研结果是汽车制造行业每个工位之间是流水线生产，在生产线上各个环节都采用了PLC作为主控单元，同时用上位机WinCC监控和Profibus现场总线技术进行通讯。

通过对各个环节的电气设备硬件结构和软件编程进行了研究。结合在不同工厂、不同车间顶岗实习学生共同接触的自动化设备，就是汽车生产输送线。结合学生知识的循序渐进规律及全面性、课题组教师研制了来源于企业，又适合学校教学的PLC与电机控制技术实训台——汽车自动生产线实训工作台，本实训装置贴近工业现场要求，是典型的汽车自动生产线，设备从选材、工艺、流程、结构、控制等各方面都从实际工业现场出发，考虑工学结合要求，有机融合了机械、电气、气动知识，整个实训台就是学生工作、控制的生产设备。

通过该实训系统的工作任务训练，能较好地锻炼操作者程序编写设计能力、自动线设计开发能力、自动线连接与调试能力、工程实施能力和安全意识。突出强调技术的综合运用。实验室设备水平上了一个新的台阶，避免了过去教学与实际操作相脱节的教学局面。现在实验室是一周4天，8小时开放。满足了顶岗实习学生三班倒的工作、学习的需要。对在外地的同学以网络为载体，及时发送教学课件、实训台影像。教师制作、发送和批改和项目相对应的学习页，使外地学生也能同步学习。

3 课题研究的主要内容

PLC课程的项目与任务的设计即是教学内容的设计，它是课程设计思路和教学目标的具体体现。它即要符合企业和岗位技能需求，具有针对性，又要保持PLC知识的系统性与完整性。任课老师精选设计的每个实例项目要有一定的科学性、连贯性。由简到繁、由易到难。单元内的实例都能有效地为该单元核心内容的教学服务，并且这些实例课题既能方便学生的学习，提高学习效率又要包含工作现场，本课程预计设置10项目。

项目一，硬件系统安装及软件系统的使用。该项目来源于工厂的主控单元PLC，要求学生了解它的硬件结构，硬件组态、硬件调试。同时工厂大量使用STEP7软件，要求学生可以熟练使用该软件的位指令。

项目二，输送滚床转台控制系统，通过PLC控制继电器实现电动机的正反转控制、定时器控制，使滚床输送线实现直线运输，旋转运输。

项目三，PLC软件程序控制伺服电机和步进电机驱动行车运行。

项目四，指示灯控制系统。工厂中还有很多指示灯，它们可显示不同的工作状态，因此对它们的控制也是学生必须掌握的。该项目来源于激光焊指示灯系统，有红黄绿三种指示灯，亮和灭各有不同的意义，闪烁的频率代表不同的工作状态。

项目五，PLC软件程序控制变频器、编码器使升降台变速运行。学生学会用PLC控制交流电机就掌握了工厂的大多数设备的控制原理。

前五个项目完成基本可以设计了一个完整PLC和电机的控制系统。以上项目为第一学期的学习内容。在此基础之上进行第二学期的学习内容。

项目六，机械手的设计，运用气动控制技术由PLC控制电磁阀使机械手按要求进行快速移动夹紧、松开动作。

项目七，堆垛解垛控制系统，用PLC的结构化程序处理复杂的控制任务，使学生学会在主循环组织块中多次调用功能块和功能。

项目八，PROFIBUS现场总线的应用。

学会应用通信模块选择调试好的任意两个系统模块，实现两个CPU315-2DP之间主从通信。

项目九，自动线加工系統模块上位机程序编写、调试。

熟练应用WinCC组态软件图形编辑器；掌握画面切换、显示画面窗口、动态设计等方法和步骤。

项目十，WinCC组态软件与Profibus现场总线的通信。

利用图形编辑器组态加工模块的画面，显示加工工位的计划值、实际值时间信息；完成加工模块的组态功能。能够进行上位机的控制及显示。

4 情景教学案例

现以输送滚床转台控制系统为例进行情景教学的案例进行说明：

4.1 转台站控制要求

输送滚床转台控制系统，通过PLC控制继电器实现电动机的正反转控制、定时器控制，使滚床输送线实现直线运输，旋转运输。

4.2 教学方法比较

没有建造汽车自动生产线实训台之前输送辊床转台控制系统项目我们只能通过PC机用应用位逻辑指令编写一台电动机正反转程序。因为没有传感器的输入信号，转台站工作情景根本无从谈起。只能用仿真软件验证程序编写的正确与否。学生学习过程变成背诵程序过程。理论与实践严重脱节。现在课题组老师研制了与工作岗位控制系统一致的汽车自动生产输送线实训台，顶岗实习学生他们在工厂只是使用，但自己没有编过能直接控制减速交流电动机的程序，现在他们可以自己拆装转台站，这样对机械设备结构了解更深刻。可以对控制系统的硬件和软件按控制要求进行设计编程调试。同样是应用位逻辑指令可以编写多台电动机的顺序控制程序，所以学习兴趣大增。

4.3 本项目的知识点和技能点

（1） 掌握单相交流电动机的工作原理及继电器控制电动机原理。（2） 掌握S7-300PLC位逻辑指令。能够利用位逻辑指令构建转台站控制系统。（3） 具有转台站控制系统的构建、接线、编程、下载、调试的技能。（4） 学会操作汽车自动线设备的转台站。

4.4 转台站组成及功能

转台站由转速1300r/min、减速比1：50交流减速电机、电压DC24V、四路的继电器、额定电压DC10～30V、额定电流200mA、检测距离10mm的电感传感器1及检测距离4mm的电感传感器2、滚轮导轨、输送辊床、钣金结构件、机械零部件组成。主要部件功能如下：（1）交流减速电机1：用来通过同步带/轮传动机构驱动滚筒转动。（2）交流减速电机2：用来通过驱动滚轮在导轨运行，达到转台旋转的功能。（3）继电器：用来控制辊床交流减速电机、转台旋转交流减速电机的启动/停止、正转/反转，当PLC输出信号给继电器线圈时电机运行。（4）电感传感器1：用来检测输送滚床出入口滑撬的位置，实现传输定位，当检测到滑撬物料时给PLC提供输入信号。（5）电感传感器2：用来转台旋转到位检测，当检测到转台旋转到位时给PLC提供输入信号。

4.5 软件设计（图1）

4.6 项目实施

4.7 评价过程

为了全面客观地评价每个同学项目完成的质量和总结成果，我们制作的自评、互评和师评表。每完成一个项目，就需要填写自评表、互评表。其中包括知识考评、软件编程、实际操作、项目验收、联系实际工作的创新点五大方面的考核。

5 总结

通过针对满足顶岗实习需求的PLC课程的研究与实施，使PLC与电机控制技术的课程设计、教学实施、教学管理贴近工厂实际上了一个新的台阶。使高职高专学生在坚持顶岗实习的情况下，理论联系实际，在很短的时间里很好地掌握PLC技术、WinCC监控软件、Profibus现场总线技术的知识。使学生具备了PLC常用指令的分析应用能力、PLC控制系统设计、安装、接线、调试及故障排除能力。分析问题和解决问题的能力及沟通协作的能力。也充分满足了企业对顶岗实习学生实力的要求。在实践中使高职高专学生实践能力强的优势突显。目前学业完成的学生已在一汽大众、大连发动机、大连变速器、一汽解放公司、一汽技术中心、米其林轮胎、一汽丰越等多家国内外知名企业工作，成为企业电气设计维修的技术骨干。教学内容科学优化，进而为实习的岗位更好地服务。

吉林省高等教育教学研究课题：吉教高字【2012】45号

参考文献

[1] 胡健.西门子S7-300/400PLC工程应用（第2版）.北京航空航天大学出版社，2011.9.

[2] 庞科旺.PLC、变频器与电气控制.中国电力出版社，2012.4.

[3] 赵文兵.工业控制组态及现场总线技术.北京理工大学出版社，2011.1.