“PLC应用”课程的小型教学实训系统开发

池雄飞+张科强

摘 要：高职高专“PLC应用”课程教学采用企业开发的实训设备，这类型设备往往不能切合高职学生学习特点，实训内容少，功能不强，设备相对落后，操作复杂。结合高职学生学习特点开发“PLC应用”课程的小型教学实训系统，可强化教学效果，提高学生实训效果，为高职学生开展“PLC应用”课程学习提供了一种新的实训平台。

关键词：PLC应用；实训项目；开发

“PLC应用”课程是高职院校机电一体化技术和电气自动化技术专业课程体系中的一门核心课程，为了让学生掌握专业核心知识，高职院校的教师常采用理实一体化教学方法，但基于该课程逻辑性较强，企业开发的实训设备内容少，功能不强，操作繁杂，且实训设备往往不能切合高职院校学生学习特点，教学效果不能达到预期要求，学生实训过程不能顺利完成。

基于此，鄂尔多斯职业学院结合高职院校学生实际情况，开发了“PLC应用”课程的小型教学实训系统，有效解决了高职院校开展“PLC应用”课程实训过程难的问题，增强了学生实训兴趣，提升了教学效果。

1.开发调研

教学实训系统充分考虑到高职高专学生特点和需求，开发团队教师共同设计了高职高专“PLC应用”课程实训项目和设备改进调查问卷，并分发给鄂尔多斯职业学院、鄂尔多斯生态环境职业学院等周边多所职业院校的机电一体化技术、电气自动化技术专业教师和学生，同时团队教师到鄂尔多斯多家企业邀请专业技术骨干填写调查问卷，并及时回收问卷。

2.实训项目确定

通过详细统计调查问卷，团队教师设计了逐步递进的三大类实训项目，分别为认知实训项目、基础实训项目和综合实训项目。

（1）认知实训项目。实训本项目内容包括以下内容（以SiemensPLC为例）：PLC基本输入输出编程元件，如基本编程元件I、Q、M、C、T、DB等的应用；PLC常用编程语言，如梯形图（LD）、指令表（IL）、功能模块（FBD）、顺序功能流程（SFC）等的编程语言应用；PCL基本指令，如LD、LDI、OUT、AND等的应用。

（2）基础实训项目。基础实训项目要求学生掌握设备自锁互锁定时计数电机正反转控制，掌握外围电路设计和元件的选用，同时培养学生的基本接线能力。实训项目如下。

大楼内走廊灯多地控制：可实现走廊东段开灯和关灯控制、走廊中段开灯和关灯控制、走廊西段开灯和关灯控制。电机正反转控制：可实现电动机互锁启动、运行、停止控制，电机正转—运行—停车—反转，反转—运行—停车—正转。汽车转弯灯模拟控制：汽车左转弯时， 驾驶员将开关扳向左边，左灯闪亮（亮、灭各1秒）；当汽车右转弯时，驾驶员将开关扳向右边，右灯闪亮（亮、灭各1秒）；当汽车直行时，驾驶员应将开关扳向中间，关左、右灯，若驾驶员忘记关灯，则过10秒钟自动停止闪亮。

（3）综合实训项目。学生在完成认知实训项目和基础实训项目后，参加综合实训项目训练，此实训项目包括常用传感器检测和基于Wincc组态控制技术。项目内容包括水箱液位控制、锅炉温度PID参数整定、交通信号灯控制、四层电梯上下控制和变频器控制等。

3.实训设备硬件安装，项目编程

设计好实训项目后，系统开发团队根据项目内容设计硬件需求点数并购买相应的硬件模块，包括实训项目使用的温度、流量、压力、液位等传感器，数字量输入SM321和输出SM322模块，模拟量输入SM331和输出SM332模块，网络通信CP模块等。被控对象设备包括三相电动机、变频器、信号灯、不锈钢瓶、盛水容器等相关硬件。项目设备按照项目要求，由硬件开发教师装硬件系统。软件开发教师按照每个项目逻辑需求开发相应的梯形图程序，调试完成后下载程序到PLC硬件中，完成小型教学实训系统的组装。

4.系统综合调试

小型教学实训系统硬件和软件安装完成后，便可开展综合调试过程，此过程主要分为硬件调试和软件调试，主要包括调试硬件安装是否合理到位，模块功能能否实现，程序逻辑是否正确，每个项目是否可顺利完成等。每个实训项目都要按照设计完成每个环节测试，在教学系统调试结束后，开发团队教师要评估系统的安全性、健壮性和稳定性，以便进一步完成综合调试。

参考文献：

[1]廖常初.S7-300/400 PLC应用技术[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]李 伟.电气控制与PLC（西门子系列）[M].北京：北京大学出版社， 2009 .