基于多媒体技术的可编程控制器项目式教学研究

田丽欣，戴彦

摘要：本文针对以往可编程控制器（PLC）课程中存在的教学形式单一以及因硬件资源有限造成课堂讲解缺乏直观性、生动性等缺点，提出基于多媒体技术的项目式教学法，并利用组态软件制作项目演示动画，应用于教学过程中，将枯燥的理论学习融于特定的项目情境中，以丰富课堂教学内容，提高学生学习兴趣，加强对学生动手实践能力的培养。

关键词：PLC；项目式教学；多媒体；组态软件

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0237-02

一、引言

可编程控制器（PLC）广泛应用于现代工业控制中，如各种生产线、机床控制等，是实现工业自动化的主要手段之一。目前，可编程控制器是电气工程及自动化等相关专业一门重要的专业课程，其知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快，并且因与生产实际和工程应用结合紧密，是一门综合性和实践性很强的课程。

目前，国内高校由于硬件资源的限制，现场教学条件较差，多采用传统教学法，即以课堂和教师讲解为主。课程内容从基础知识开始，介绍PLC的硬件结构和指令系统，PLC的程序设计方法，到PLC控制系统设计。教学过程中与工程实例结合较少，尤其在讲解基本指令和编程方法时学生觉得抽象不易懂，教学效果不佳，学生学习兴趣并不高。如果将基本指令应用和程序设计方法的讲解穿插到工程项目实例中，让学生在实际情境中去领会指令的应用以及编程方法，即将枯燥的理论知识和实际相结合，既可以提高学生学习的积极性，又利于学生对知识的理解和掌握，培养学生的工程项目设计和开发能力。

二、项目设计

课堂项目式教学法即以项目作为主线，给出具体控制任务，由学生设计实施方案并由教师逐步引导，最终完成元器件的选择、PLCI/O分配、硬件接线图设计、软件编程以及程序调试等环节。通过该教学过程学生能在实际工程背景下循序渐进地领会PLC指令及应用，掌握PLC控制系统设计过程，并通过分析和解决调试过程中出现的问题提高学生发现问题和解决问题的能力，从而提高学生的工程实践能力。

项目式教学法的关键就是选择并设计好项目，以能有效地将相应理论知识融于其中。我校教学采用S7-200系列PLC，根据教学内容和教学要求，笔者归纳总结了八个学习项目。该八个项目涵盖了工业控制领域PLC常用技术。项目设计如图1所示。

八个项目由简单到复杂，层层递进，将理论知识与实践操作融为一体。通过这八个项目的教学过程，既能让学生掌握PLC的基本概念，掌握PLC常用编程指令和编程方法，又能对相关工业控制过程了解和熟悉。

其中项目一：工作台的自由往返运动控制是学习PLC的入门基础，通过PLC代替继电器控制实现电机正反转控制。该项目可以使学生理解运用PLC实施控制的整个过程，PLC控制与继电器控制的区别和联系，掌握PLC硬件接线以及基本I/O指令包括触点指令和线圈指令的原理及编程应用。项目二：十字路口交通灯控制主要学习定时器指令。通过该项目理解定时器指令的工作原理，掌握定时器指令的编程应用尤其是典型控制电路闪烁电路的原理及应用以及实现循环控制应注意的事项：即如何实现对使用的定时器复位再启动。项目三：产品自动装箱生产线主要训练学生对计数器指令的编程及应用。项目四：通过对液体混合装置的控制使学生掌握顺序功能图的绘制方法以及将其转化成梯形图的方法，理解作为转换条件按钮和开关的区别和处理方法。通过项目五机械手的控制使学生掌握多种工作方式的编程方法，难点是掌握如何实现自动模式下单步、单周期以及循环方式的转换。项目六是模拟量的PID控制，采用模拟量输入输出端子，可通过内部PID功能指令或编程实现PID控制。项目七是变频器控制，通过该项目掌握PLC控制变频器实现对电机调速的方法。项目八通过实现对四层电梯控制，训练学生对具有复杂逻辑关系的编程和调试能力，进一步强化对PLC实现变频调速的理解和应用。

通过以上八个项目的教学，学生不仅能掌握PLC常用理论知识，也能熟悉一个PLC控制系统的设计过程，以将所学知识构成一个完整的体系。

三、项目教学法实施过程

以项目为载体组织教学，将学习过程融合在项目设计与实现的训练中，每项目均采用任务分析、硬件设计、程序设计、调试、运行五步展开教学。针对每一项目利用多媒体技术制作演示课件，采取任务驱动方式循序渐进展开五步教学。在教学过程中由教师提出设计任务、分析工作流程，并引导学生思考项目涉及的知识点，包括编程需用到的指令以及硬件实现注意问题等。通过任务分析使学生明确学习内容和目标，提高学生学习的积极性。之后由教师和学生互动讨论以引导学生完成硬件设计包括PLC的I/O分配、绘制电气原理图，并进一步由教师介绍程序结构和编程思想，以启发学生思维最终完成控制程序的编写。教师引导学生针对编程过程中容易出现的问题进行修改、调试，最终通过组态软件和PLC结合进行项目演示，以使学生能直观地了解项目的整个运行过程，克服因教学硬件资源有限造成的课程内容枯燥乏味。

四、实施效果

通过项目式教学，将理论知识由浅入深融于项目情境中，理论与实际相结合。在教学过程中，运用多媒体技术以动画的形式展示教学内容，启发学生思维，大大提高了学生的学习兴趣，使学生由被动学习变主动学习，提高了学习效果，强化了学生对知识的掌握程度，拓宽了学生的知识面，从而提高了学生的综合技能。

参考文献：

[1]丁金林，王峰.CDIO在PLC教学改革中的应用[J].苏州市职业大学学报，2013，（3）.

[2]陈锐，等.基于工作过程的PLC教学方法改革[J].黑龙江科技信息，2011，（6）.

[3]康志亮，等.可编程控制器课程改革与实践[J].中国农机化，2011，（7）.

作者简介：田丽欣（1982-），女，河北保定人，研究生，唐山学院，讲师，研究方向：自动化。endprint

摘要：本文针对以往可编程控制器（PLC）课程中存在的教学形式单一以及因硬件资源有限造成课堂讲解缺乏直观性、生动性等缺点，提出基于多媒体技术的项目式教学法，并利用组态软件制作项目演示动画，应用于教学过程中，将枯燥的理论学习融于特定的项目情境中，以丰富课堂教学内容，提高学生学习兴趣，加强对学生动手实践能力的培养。

关键词：PLC；项目式教学；多媒体；组态软件

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0237-02

一、引言

可编程控制器（PLC）广泛应用于现代工业控制中，如各种生产线、机床控制等，是实现工业自动化的主要手段之一。目前，可编程控制器是电气工程及自动化等相关专业一门重要的专业课程，其知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快，并且因与生产实际和工程应用结合紧密，是一门综合性和实践性很强的课程。

目前，国内高校由于硬件资源的限制，现场教学条件较差，多采用传统教学法，即以课堂和教师讲解为主。课程内容从基础知识开始，介绍PLC的硬件结构和指令系统，PLC的程序设计方法，到PLC控制系统设计。教学过程中与工程实例结合较少，尤其在讲解基本指令和编程方法时学生觉得抽象不易懂，教学效果不佳，学生学习兴趣并不高。如果将基本指令应用和程序设计方法的讲解穿插到工程项目实例中，让学生在实际情境中去领会指令的应用以及编程方法，即将枯燥的理论知识和实际相结合，既可以提高学生学习的积极性，又利于学生对知识的理解和掌握，培养学生的工程项目设计和开发能力。

二、项目设计

课堂项目式教学法即以项目作为主线，给出具体控制任务，由学生设计实施方案并由教师逐步引导，最终完成元器件的选择、PLCI/O分配、硬件接线图设计、软件编程以及程序调试等环节。通过该教学过程学生能在实际工程背景下循序渐进地领会PLC指令及应用，掌握PLC控制系统设计过程，并通过分析和解决调试过程中出现的问题提高学生发现问题和解决问题的能力，从而提高学生的工程实践能力。

项目式教学法的关键就是选择并设计好项目，以能有效地将相应理论知识融于其中。我校教学采用S7-200系列PLC，根据教学内容和教学要求，笔者归纳总结了八个学习项目。该八个项目涵盖了工业控制领域PLC常用技术。项目设计如图1所示。

八个项目由简单到复杂，层层递进，将理论知识与实践操作融为一体。通过这八个项目的教学过程，既能让学生掌握PLC的基本概念，掌握PLC常用编程指令和编程方法，又能对相关工业控制过程了解和熟悉。

其中项目一：工作台的自由往返运动控制是学习PLC的入门基础，通过PLC代替继电器控制实现电机正反转控制。该项目可以使学生理解运用PLC实施控制的整个过程，PLC控制与继电器控制的区别和联系，掌握PLC硬件接线以及基本I/O指令包括触点指令和线圈指令的原理及编程应用。项目二：十字路口交通灯控制主要学习定时器指令。通过该项目理解定时器指令的工作原理，掌握定时器指令的编程应用尤其是典型控制电路闪烁电路的原理及应用以及实现循环控制应注意的事项：即如何实现对使用的定时器复位再启动。项目三：产品自动装箱生产线主要训练学生对计数器指令的编程及应用。项目四：通过对液体混合装置的控制使学生掌握顺序功能图的绘制方法以及将其转化成梯形图的方法，理解作为转换条件按钮和开关的区别和处理方法。通过项目五机械手的控制使学生掌握多种工作方式的编程方法，难点是掌握如何实现自动模式下单步、单周期以及循环方式的转换。项目六是模拟量的PID控制，采用模拟量输入输出端子，可通过内部PID功能指令或编程实现PID控制。项目七是变频器控制，通过该项目掌握PLC控制变频器实现对电机调速的方法。项目八通过实现对四层电梯控制，训练学生对具有复杂逻辑关系的编程和调试能力，进一步强化对PLC实现变频调速的理解和应用。

通过以上八个项目的教学，学生不仅能掌握PLC常用理论知识，也能熟悉一个PLC控制系统的设计过程，以将所学知识构成一个完整的体系。

三、项目教学法实施过程

以项目为载体组织教学，将学习过程融合在项目设计与实现的训练中，每项目均采用任务分析、硬件设计、程序设计、调试、运行五步展开教学。针对每一项目利用多媒体技术制作演示课件，采取任务驱动方式循序渐进展开五步教学。在教学过程中由教师提出设计任务、分析工作流程，并引导学生思考项目涉及的知识点，包括编程需用到的指令以及硬件实现注意问题等。通过任务分析使学生明确学习内容和目标，提高学生学习的积极性。之后由教师和学生互动讨论以引导学生完成硬件设计包括PLC的I/O分配、绘制电气原理图，并进一步由教师介绍程序结构和编程思想，以启发学生思维最终完成控制程序的编写。教师引导学生针对编程过程中容易出现的问题进行修改、调试，最终通过组态软件和PLC结合进行项目演示，以使学生能直观地了解项目的整个运行过程，克服因教学硬件资源有限造成的课程内容枯燥乏味。

四、实施效果

通过项目式教学，将理论知识由浅入深融于项目情境中，理论与实际相结合。在教学过程中，运用多媒体技术以动画的形式展示教学内容，启发学生思维，大大提高了学生的学习兴趣，使学生由被动学习变主动学习，提高了学习效果，强化了学生对知识的掌握程度，拓宽了学生的知识面，从而提高了学生的综合技能。

参考文献：

[1]丁金林，王峰.CDIO在PLC教学改革中的应用[J].苏州市职业大学学报，2013，（3）.

[2]陈锐，等.基于工作过程的PLC教学方法改革[J].黑龙江科技信息，2011，（6）.

[3]康志亮，等.可编程控制器课程改革与实践[J].中国农机化，2011，（7）.

作者简介：田丽欣（1982-），女，河北保定人，研究生，唐山学院，讲师，研究方向：自动化。endprint

摘要：本文针对以往可编程控制器（PLC）课程中存在的教学形式单一以及因硬件资源有限造成课堂讲解缺乏直观性、生动性等缺点，提出基于多媒体技术的项目式教学法，并利用组态软件制作项目演示动画，应用于教学过程中，将枯燥的理论学习融于特定的项目情境中，以丰富课堂教学内容，提高学生学习兴趣，加强对学生动手实践能力的培养。

关键词：PLC；项目式教学；多媒体；组态软件

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）15-0237-02

一、引言

可编程控制器（PLC）广泛应用于现代工业控制中，如各种生产线、机床控制等，是实现工业自动化的主要手段之一。目前，可编程控制器是电气工程及自动化等相关专业一门重要的专业课程，其知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快，并且因与生产实际和工程应用结合紧密，是一门综合性和实践性很强的课程。

目前，国内高校由于硬件资源的限制，现场教学条件较差，多采用传统教学法，即以课堂和教师讲解为主。课程内容从基础知识开始，介绍PLC的硬件结构和指令系统，PLC的程序设计方法，到PLC控制系统设计。教学过程中与工程实例结合较少，尤其在讲解基本指令和编程方法时学生觉得抽象不易懂，教学效果不佳，学生学习兴趣并不高。如果将基本指令应用和程序设计方法的讲解穿插到工程项目实例中，让学生在实际情境中去领会指令的应用以及编程方法，即将枯燥的理论知识和实际相结合，既可以提高学生学习的积极性，又利于学生对知识的理解和掌握，培养学生的工程项目设计和开发能力。

二、项目设计

课堂项目式教学法即以项目作为主线，给出具体控制任务，由学生设计实施方案并由教师逐步引导，最终完成元器件的选择、PLCI/O分配、硬件接线图设计、软件编程以及程序调试等环节。通过该教学过程学生能在实际工程背景下循序渐进地领会PLC指令及应用，掌握PLC控制系统设计过程，并通过分析和解决调试过程中出现的问题提高学生发现问题和解决问题的能力，从而提高学生的工程实践能力。

项目式教学法的关键就是选择并设计好项目，以能有效地将相应理论知识融于其中。我校教学采用S7-200系列PLC，根据教学内容和教学要求，笔者归纳总结了八个学习项目。该八个项目涵盖了工业控制领域PLC常用技术。项目设计如图1所示。

八个项目由简单到复杂，层层递进，将理论知识与实践操作融为一体。通过这八个项目的教学过程，既能让学生掌握PLC的基本概念，掌握PLC常用编程指令和编程方法，又能对相关工业控制过程了解和熟悉。

其中项目一：工作台的自由往返运动控制是学习PLC的入门基础，通过PLC代替继电器控制实现电机正反转控制。该项目可以使学生理解运用PLC实施控制的整个过程，PLC控制与继电器控制的区别和联系，掌握PLC硬件接线以及基本I/O指令包括触点指令和线圈指令的原理及编程应用。项目二：十字路口交通灯控制主要学习定时器指令。通过该项目理解定时器指令的工作原理，掌握定时器指令的编程应用尤其是典型控制电路闪烁电路的原理及应用以及实现循环控制应注意的事项：即如何实现对使用的定时器复位再启动。项目三：产品自动装箱生产线主要训练学生对计数器指令的编程及应用。项目四：通过对液体混合装置的控制使学生掌握顺序功能图的绘制方法以及将其转化成梯形图的方法，理解作为转换条件按钮和开关的区别和处理方法。通过项目五机械手的控制使学生掌握多种工作方式的编程方法，难点是掌握如何实现自动模式下单步、单周期以及循环方式的转换。项目六是模拟量的PID控制，采用模拟量输入输出端子，可通过内部PID功能指令或编程实现PID控制。项目七是变频器控制，通过该项目掌握PLC控制变频器实现对电机调速的方法。项目八通过实现对四层电梯控制，训练学生对具有复杂逻辑关系的编程和调试能力，进一步强化对PLC实现变频调速的理解和应用。

通过以上八个项目的教学，学生不仅能掌握PLC常用理论知识，也能熟悉一个PLC控制系统的设计过程，以将所学知识构成一个完整的体系。

三、项目教学法实施过程

以项目为载体组织教学，将学习过程融合在项目设计与实现的训练中，每项目均采用任务分析、硬件设计、程序设计、调试、运行五步展开教学。针对每一项目利用多媒体技术制作演示课件，采取任务驱动方式循序渐进展开五步教学。在教学过程中由教师提出设计任务、分析工作流程，并引导学生思考项目涉及的知识点，包括编程需用到的指令以及硬件实现注意问题等。通过任务分析使学生明确学习内容和目标，提高学生学习的积极性。之后由教师和学生互动讨论以引导学生完成硬件设计包括PLC的I/O分配、绘制电气原理图，并进一步由教师介绍程序结构和编程思想，以启发学生思维最终完成控制程序的编写。教师引导学生针对编程过程中容易出现的问题进行修改、调试，最终通过组态软件和PLC结合进行项目演示，以使学生能直观地了解项目的整个运行过程，克服因教学硬件资源有限造成的课程内容枯燥乏味。

四、实施效果

通过项目式教学，将理论知识由浅入深融于项目情境中，理论与实际相结合。在教学过程中，运用多媒体技术以动画的形式展示教学内容，启发学生思维，大大提高了学生的学习兴趣，使学生由被动学习变主动学习，提高了学习效果，强化了学生对知识的掌握程度，拓宽了学生的知识面，从而提高了学生的综合技能。

参考文献：

[1]丁金林，王峰.CDIO在PLC教学改革中的应用[J].苏州市职业大学学报，2013，（3）.

[2]陈锐，等.基于工作过程的PLC教学方法改革[J].黑龙江科技信息，2011，（6）.

[3]康志亮，等.可编程控制器课程改革与实践[J].中国农机化，2011，（7）.

作者简介：田丽欣（1982-），女，河北保定人，研究生，唐山学院，讲师，研究方向：自动化。endprint