PLC项目化教学中程序设计的导入及实施

王进满++毛杰

摘要：PLC项目化教学中程序设计是教学的难点，学生有电气控制线路的基础，通过先进行电气控制线路设计，然后用PLC符号替代继电接触器符号，将继电接触器原理图转化为PLC程序，使学生逐步理解PLC各指令的作用及继电接触器控制系统的关系，再引导过渡到PLC控制程序的简单设计，提高学生的学习兴趣及教学效果。

关键词：PLC；项目化教学；程序设计导入；实施

中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1674-120X（2016）02-0052-02收稿日期：2015-10-27

作者简介：王进满（1963—），男，辽宁本溪人，嘉兴职业技术学院电子及自动化教研室副教授，研究方向：电气控制技术。

可编程序控制器在企业使用的初期，企业的工程技术人员大部分都没有学习和使用过，但可编程序控制器中的梯形图程序语言是以继电器梯形图为基础的形象编程语言，梯形图符号和定义与常规继电器展开图完全一致。企业的工程技术人员精通继电接触器控制系统设计，最开始的PLC程序设计采用先完成继电接触器原理图设计，再替换成PLC符号完成PLC程序设计，逐渐熟悉PLC程序设计。而我们的高职学生很大一部分来自三校，在中专、职高或技校，学过继电接触器控制相关内容，我们的前期课程“电工电子技术”也有继电接触器相关内容，这就为学好PLC程序设计打下了良好基础。下面就结合PLC项目化教学实践，介绍由元件符号替代到PLC简单程序设计的课程教学过程设计。一、PLC项目化教学简介 “机电产品电气控制”课程是嘉兴职业技术学院高职电气自动化技术专业学生必须掌握的一门理论性和实践性都很强的专业核心课程，分为上下两篇，上篇是关于继电接触器控制和机床电气控制部分，下篇是关于PLC控制部分。PLC部分含有四个项目，“多种液体自动混合装置的PLC控制设计”项目学习PLC的基本指令编程，“十字路口交通灯控制”项目学习PLC步进指令编程，“呼叫送料小车控制”项目学习PLC功能指令编程，“PLC在C650-2车床电气控制系统改造中的应用”项目学习PLC的具体应用。该部分课程的主要目标是培养学生熟悉PLC在工业现场的应用；熟悉PLC编程方法与技巧；具有简单电气控制系统的PLC设计能力和继电—接触器控制系统的改造能力；培养学生分析生产实际问题和解决实际问题的能力。

PLC教学中，编制梯形图程序既是重点也是难点，只靠程序分析讲解很难使学生真正掌握编程方法。符号替换方法，是先绘制继电接触器控制电气原理图，学生有这个基础，然后用PLC符号逐一替代继电接触器原理图中符号，完成程序编制。通过符号替换学习PLC编程，应首先重点复习和讲解电气控制线路工作原理，替换符号后可以加强对PLC程序的理解，还可以使学生掌握控制技术要求和程序编制的关系，增强技术应用能力。下面以星三角降压电气控制为例介绍符号替换过程。星三角电气控制工作原理图（如图1所示）。

工作原理图如下：按下启动按钮，接触器KM1线圈得电并自锁，KMY和KT线圈也得电，电机呈Y形连接降压启动； KT延时5秒到（此时电机已达到规定转速），KT的延时触点将KMY线圈回路切断，接通KM△线圈回路，电机转换成△形连接进入全压运行状态。此时KM△的互锁触点切断KT线圈回路。按下停止按钮，KM1及KM△断电，主触点断开，电机停止。很明显需要用到PLC的定时功能。

图2是完全通过符号替换由继电接触器控制原理图转换过来的PLC梯形图程序，原理分析与图1继电接触器原理图相同。

2PLC优化程序设计

学生通过符号替换的训练掌握了梯形图的常闭触点、常开触点、线圈、定时器的用法之后，逐渐就可以直接按照控制要求进行梯形图程序设计。图3是星三角启动控制的PLC优化程序，完全根据星三角启动控制的逻辑控制要求的设计的，控制原理分析如下：

按下启动按钮SB2时，输入继电器X001常开触点闭合，输出继电器Y000得电，接触器KM1闭合，常开触点Y000自锁，定时器T0得电延时工作，输出继电器Y001线圈得电，接触器KM2闭合，电动机星型启动。时间到，T0常闭点断开，Y001失电，KM1断开，T0常开点闭合，输出继电器Y002得电，KM3闭合，电动机转为角型运行。

由于在PLC中其辅助点，无论常开点还是常闭点，只要选定继电器，其辅助点可以任意使用，数量不受限制，这就给PLC编程带来极大方便。图3和图2相比明显简化，且可读性要好，图2和图3梯形图程序上机调试结果完全相同。这也让学生知道了，同一控制要求可以由不同的程序来实现。在PLC编程基本入门后，在后续课程讲解中，同样的星三角启动控制还可以由步进梯形图程序来实现，可以由功能指令程序来实现。PLC编程具有很强的灵活性，编程时，在完全实现其功能的同时，还要注重程序的可读性。

并不是所有的PLC指令都能与继电接触器控制线路的符号对应上，如PLC中的“SET”“RST”等指令，以及后续的功能指令，因为PLC毕竟是计算机，有着自己特有的指令。学习PLC初期，用PLC符号替代继电接触器线路图中的符号将继电接触器控制原理图转化为PLC梯形图，可以使学生学习PLC时快速入门，快速上手，并加强对PLC梯形图控制原理的理解。

3教学过程的实施

教学中树立以学生为主体教师为主导的教学理念，采用教、学、做一体化的教学模式，一边进行知识讲解和操作示范，一边让学生进行课程同步训练，符合学生认知规律。将知识点溶解到任务的实现中，完成学生对知识的理解和应用，能循序渐进地使学生最大限度地掌握知识。教、学、做一体化教学过程分几个阶段实施：

第一是课前准备，教师提出课程实施过程中的实训室纪律和安全注意事项；教学分组，每组一台实训设备；布置学习任务：异步电动机星三角降压启动PLC控制程序设计及接线调试。

第二是任务分析，此时以教师为主体，对任务进行详细分析，讲解星三角控制的工作原理，引出完成本次任务所需要的PLC相关知识点：输入继电器、输出继电器、定时器，讲解定时器的相关知识，讲解PLC定时器与时间继电器的相同之处和不同之处。而本次任务的主要学习内容之一就是学习PLC定时器的使用。

第三是实施阶段，任务实施阶段是学生学和做的阶段。学生有小组讨论，确定PLC的输入输出分配，列出I/O地址分配表，绘制出I/O接线图，用符号替换的方法将继电接触器原理图转换为梯形图设计，之后再完成优化的PLC程序设计。完成上述工作后，各组同学相互配合完成PLC的接线、程序录入、调试。遇到问题，学生自查，直到故障的解决，同时对两种程序的结果进行讨论对比。此时学生为主体，老师只起提示、指导、安全监督的作用。

第四，各组学生间相互展示交流，体现任务完成后的成就感。老师归纳PLC控制系统设计的一般流程[1]。

4参考书推荐

参考书，作为一种工具书，凝聚着许多从事具体技术工作人员的学习方法及经验技巧，不管对老师的授课还是对学生PLC技术的学习都有很大帮助。现在社会上有很多图文并茂的技术书籍，更贴近于实际应用，有很多知识、技术是学校老师讲不到的，而在参考书中都能看到，的确是辅助学习的好帮手，授课教师应时常将这些好的书籍推荐给学生。同时，通过看参考书，可以培养学生的良好自学习惯，开发学生的学习思路，增强学生的学习兴趣，也可以培养学生学会看技术资料。

PLC是一种依靠程序实现的工业控制系统，所以在“机电产品电气控制”课程的PLC部分项目化教学中要有理论讲解，注重理论和实践的有机衔接；以职业技能为重心，培养学生的电气控制技术应用能力；注重在课堂上启发学生的思维，提供思维方向和范围；激发学生的学习兴趣和积极性，使学生有意思有目的地进行思考。通过将继电接触器原理图转换为PLC梯形图，到简单PLC程序设计的训练，使学生具备了初步的PLC编程能力，提高了他们的职业岗位适应能力，达到了教学目的[2]。

参考文献：

〖1〗朱美霞，彭卫发“教学做一体化”在PLC课程教学中的应用〖J〗中学课程辅导（教学研究），2013，（20）：96.

〖2〗丁宗燕，卢明林PLC教学与实践相结合的探讨〖J〗现代企业文化，2008，（12）：183—184.