基于加工站的PLC控制信息化课堂教学设计与实现

唐敏 宋云艳

摘 要：在信息化环境下，将信息技术应用到教育教学其核心问题是信息化课堂教学。本文主要介绍了《自动生产线安装与调试》课程中的加工站的PLC控制的信息化课堂教学设计，意在探索信息化教学模式及其在实践中的应用。

关键词：信息化教学；加工站；教学设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）09（b）-0000-00

信息化时代的到来，使教学方式发生了前所未有的改变。人们不在局限于传统的黑板加粉笔的教学方式，而是综合运用现代化的信息技术通过数字化的多媒体教学为教学内容和教学方式，全面提高教学质量。信息化课堂教学是信息技术应用于教育教学的核心[1][2]。本文围绕自动生产线安装与调试课程中的加工站的PLC控制进行信息化课堂的教学设计。

1教学思想与教学设计思路

加工站的PLC控制是我院机电一体化技术专业的核心课程《自动生产线安装与调试》课程学习的一个重点内容。教学过程中以YL-335B自动生产线实训考核设备为载体进行教学。通过本次课的学习，学生能够按照加工站的控制要求完成加工站的编程和调试。在对加工站的编程和调试过程中，能够提高学生分析问题和解决问题的能力，这也是笔者在教学设计时重点思考的问题。教学设计上采用分组教学法、任务驱动法等教学方法授课，通过多媒体动画让学生掌握加工站的控制要求，通过微课让学生掌握顺控指令编程方法、子程序调用及S7-200仿真软件的使用。通过实践操作环节培养学生解决问题的能力。

2教学重点和难点

本次课的重点是运用所学的顺序控制指令和子程序完成加工站的PLC程序的编制。加工站的调试是本次课的难点，调试过程是检验学生综合运用所学知识和技能的过程，在调试过程中不能仅仅考虑PLC程序的问题，还有机械方面、气动控制方面、电气接线等多方面的因素，因此对学生要求较高。授课时，通过多媒体课件、视频、微课、动画、实操演示、教师引导等方式突破重点，解决难点。

3教学过程设计

3.1 课程引入

本次课的内容是加工站的PLC控制，它是上次课加工站安装任务的延续，先通过复习上次课的相关理论知识，以一个引导问题“加工站已经安装好了，接下来我们做什么呢”引出本次课的任务。

3.2 任务分析

学生课前在教学管理系统中已经领取任务书提前进行预习，明确本次课的任务是编程调试让加工站按要求实现动作。学生通过观看加工站的视频总结加工站的控制要求，教师通过分步讲解加工站动作视频对加工站的控制要求进行具体分析。加工站的工作要求为[3]：

（1） 初始状态：设备上电和气源接通后，滑动加工台伸缩气缸处于伸出位置，加工台气动手爪处于松开的状态，冲压气缸处于缩回位置，急停按钮没有按下。

若设备在上述初始状态，则 “正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示灯以1Hz 频率闪烁。

（2） 具体的控制要求为：若设备准备好，按下启动按钮，设备启动，“设备运行”指示灯HL2常亮。当待加工工件送到加工台上并被检出后，设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。如果没有停止信号输入，当再有待加工工件送到加工台上时，加工站又开始下一周期工作。

在工作过程中，若按下停止按钮，加工站在完成本周期的动作后停止工作。HL2指示灯熄灭。图1为加工站的外观图。

图1 加工站的外观图

3.3 相关资讯

（1）顺序控制、顺序功能图及顺序控制指令：通过对加工站的控制要求分析，可以看出加工站的动作过程是程序中最为重要的组成部分。加工站的动作过程是按步执行的，是按着顺序执行控制，这种控制为顺序控制。对于这种顺序控制有一种最适合它的编程方式，就是顺序功能图。以小车自动往返运动为例讲解顺序功能图的组成和编写方法。用动画来演示小车的运动过程，然后给出小车自动往返运动的流程图。最后通过一段微课小视频让学生学习顺序控制指令的软件编程方法。

（2）子程序调用：加工站当中除了动作过程之外，还有运行指示等工作任务，因此需使用子程序进行编程。采用微课的形式讲解子程序调用方法。

（3）仿真软件的使用方法：程序编写完成后，不能直接下载到PLC中，要对程序进行仿真、验证。S7-200编程软件自带仿真软件，采用微课的形式讲解S7-200仿真软件的使用。

3.4 计划实施

学生根据教师给出的要求按小组进行任务分工和操作，对本次的工作任务进行计划和实施。强调在编程调试时注意的事项：

1）检查执行部件运行是否正常；

2）检查I/O接线是否正确；

3）按控制要求编制程序；

4）程序仿真验证；

5）程序下载、修改、调试。

各小组采用竞赛的形式进行，主动权完全交给学生，教师此时是指导老师兼裁判，完全不参与学生的操作过程，只有在特殊情况下，即学生有真正不能解决的问题，教师才给予帮助。这种不能完全依靠教师，问问题机会也有限制的教学方式，能够培养学生解决问题的能力。

3.5总结评价

在各小组完成加工站的调试之后，就要对整个过程进行总结评价。在这个阶段分为两部分，一部分是成果展示，即各小组交换工作台，进行互检。学生互检完成之后，就回到自己的工作台上完成评价单的填写，并整理各种成果清单，并上传到课程网站，教师将给予评价。第二部分是教师总结，主要总结本次课的重点、难点以及学生在完成任务过程中出现的问题。

3.6拓展练习

以YL-335B自动生产线的全线运行动画为切入点，引出拓展的问题，加工站在全线运行时，程序如何编写，和其它工作站是如何通信的？要求学生课后认真完成拓展任务并将成果上传至课程网站。

课后学生将登录教学管理系统领取下次课的学习任务书。

4教学反思

（1）教学方法的使用：在教学过程中采用了以任务驱动为主体的适合高职学生的形式多样的教学方法。广泛使用讨论法、引导问题法、实操法等多种教学方法，突出学生的主体地位，重视对学生综合能力的培养，加强创新能力调动学生的积极性。

（2）运用信息化手段：充分利用多媒体课件、网络资源、课程网站、微课、动画视频等现代化的教学手段提高学生的学习效果。

5结束语

信息化进入职业教育领域对探索和发展现代教育思想、提高教育技术水平、改善实验实训环境、优化教学过程、培养具有创新意识和创新能力的人才产生了深远的影响[4]。在信息化环境下，如何将信息技术有效地与传统教育实践融合，这需要教师在教学工作中不断地反思和尝试。

参考文献

[1]蒋琪.信息化课堂教学设计目标分析[J].电子制作，2013（23）：119

[2]罗辉、陈松涛、安川林.信息化课堂教学存在的问题及对策[J].中国医学教育技术，2007，21（6）：119

[3]宋云艳、张鑫.自动生产线安装与调试[M].北京：电子工业出版社，2012

[4]糜凌飞.职业教育信息化探索[J].新课程学习（上），2013（10）：114-115