精细化项目实验在PLC教学中的应用

蒋建明，朱正伟，马正华，徐守坤，史兵（1.常州大学怀德学院，江苏靖江，14500；. 常州大学信息科学与工程学院，江苏常州，13064）

精细化项目实验在PLC教学中的应用

蒋建明1,2，朱正伟1,2，马正华2，徐守坤2，史兵2
（1.常州大学怀德学院，江苏靖江，214500；2. 常州大学信息科学与工程学院，江苏常州，213064）

项目驱动教学可以激发学生学习兴趣和提高学生分析问题、解决问题的能力，更好地把理论知识与实践应用相结合。该教学是在项目任务已经实现的基础上，对软硬件进行优化控制，使软件更加简洁，运行速度更快，项目实现更加工程化。

精细化；项目实验；PLC

0 引言

可编程序控制器(Programmable Logic Controller,PLC)把计算机的计算功能、灵活性和通用性等优点与继电器接触控制系统操作简便、价格低廉等优点相结合，是一种适用于工业控制的通用装置。随着网络信息技术的发展，功能不断增强，已经从以前的单机控制发展到大型工业网络控制。传统PLC教学中主要以教师的上课知识传授为主，学生的被动接收为辅，学生学习的主动性和创造性动力受到压制，不利于培养学生的学习兴趣和钻研精神，张晓海等提出了教学要以人为本，充分发挥教师“主导”和学生的“主体”作用，PLC技术是一门实践性和应用型很强的课程，课程教学应尽可能为学生在校学习和企业工作创造无缝对接。精细化项目实验教学通过任务实现到精细化控制的过程进一步提高学生的动手能力。

1 例程分析

精细化项目教学首先采用基本指令和常规方法实现规定要求，然后从节约系统软、硬件资源和提高工作效率的角度不断优化程序。例如要求当按下启动按钮，每隔5秒顺序显示1、2、3、4、5，当按下停止按钮后，一直等到显示完“5”后才停止。

1.1 基本指令法设计

图1 顺序功能图

顺序功能图如图1所示，工作过程共分为6步（M0.0, M2.0~M2.4），其中在M2.0~M2.4各步中通过译码器分别显示0~5，该程序共消耗5个定时器（T37~T41），梯形图主干网络如图2所示，共使用10个网络，M0.0,M2.0~M2.4不同步时对应不同的网络。除控制开始、停止的网络以及为译码输出的三个网络外，还需要6个网络。

图2 主干网络的基本指令实现

1.2 转移指令法设计

在采用基本指令法完成要求功能的基础上，应用功能指令对程序进一步优化。转移指令法共采用7个网络完成了同样功能,主干网如图2所示。通过转移功能指令不仅节省了3个网络，而且节省了4个内部定时器（只用了1个定时器产生定时脉冲）。

图3 主干网络的转移指令法

1.3 触摸屏控制显示

触摸屏在工程实践中得到了广泛应用，它和PLC之间可以通过RS-485或以太网通信，除了可以直观显示数字、图形曲线外，还可以节省PLC的I输入寄存器触点和Q输出寄存器触点。本实验采用威纶MT6070ih触摸屏通过RS-485与西门子S7-200通信，实验中使用两个位状态切换开关作为启动和停止按钮，启动按钮设置如图4所示，开关类型选择复归型，分别写入S7-200的M0.0,M0.1位存储器位，节省了S7-200的2个I输入过程映象寄存器位。M0.0属性设置如图4所示。输出值直接输入MB2字节，节省了3个Q输出过程映象寄存器位。触摸屏实验结果如图5所示。

图4 触摸屏输入触点设置

图5 触摸屏实验演示

2 项目实验要求及分析

2.1 项目要求

为达到更好的实验效果，精细化项目实验教学必须具备一定的硬件及软件条件。

（1） 硬件设备条件：要求学校配备能完成实验教学任务的计算机、PLC、实验箱（或工作台）、触摸屏等设备，实验项目难易度适中，与生产实践相关联。

（2） 教师要求：精细化项目教学首先要求教师具备较高的专业知识和实践应用能力，教师需要根据电气控制技术的发展状况与趋势，设计合理的实验项目，引导学生不断优化项目设计方法。

（3） 学生要求：要求学生在实验之前根据实验任务要求，查阅相关资料完成程序设计，以三人为一小组，各小组成员进行讨论和完善优化程序，使学生带着疑问和迫切的求证心态参加实验，不仅提高了实验效率，而且巩固了知识点。

2.2 项目实验教学分析

在精细化项目教学过程中有两项影响教学效果的关键要素。

（1） 提高学生学习的主观能动性

PLC教学过程中多使用现场演示教学，一方面加深对新知识点的影响；另一方面增强学生自己动手实验的愿望，例题讲解过程中能讲解一些与生产实践紧密联系的实例，吸引学生注意力，提高学生学习兴趣。在此前提下，一些学生会产生提高动手能力，缩小课堂知识与工作实践距离的愿望。

（2） 项目分析

项目完成后，需要分析基本指令实现和不断优化程序的思路，逐步训练学生的思考方法，分析对项目的延伸和拓展。最后讨论不同分组实现项目任务的不同方法，比较不同设计方法的优缺点，改善学生优化程序设计的策略。

3 项目总结

PLC控制技术是一门实践性和综合性强的课程，学生只有在掌握理论基础的条件下，通过实验不断提高动手能力。在以教学为主的本科院校及高职院校，PLC的项目实验教学对培养当前紧缺的高技能电气应用型人才至关重要。对多次教学效果分析，在精细化项目实验教学中，学生学习的积极性得到激发，大多数学生求知氛围浓厚，部分学生确定了钻研PLC技术的目标，提高了学生发现问题、解决问题的能力。

[1] 张晓海.任务驱动法在PLC教学中的实践[J].实验技术与管理，2009,26(11):131-132.

[2] 孙朝晖.任务驱动教学应把握好的几个环节[J].教育革新，2007(8):25.

[3] 刁统山，王连飞，杨爱新，曹玉.改革PLC教学培养创新型人才[J].实验室研究与探索，2008,27(9):166-168.

[4] 余日东.PLC课程教学改革的探索与实践[J].职业教育研究，2007(5):81-82.

[5]刘国光.任务驱动法在单片机教学中的应用[J].高等教育研究学报，2004,27(4):74-75.

[6]何立新.PLC控制技术实践教学的改革[J].实验室研究与探索，2005,24(9):31.

[7]陈语林.改革实验教学方法培养学生创新能力[J].实验室研究与探索，2003(4):30-31.

Refinement of experimental projects in PLC Teaching

JIANG Jianming1,2，ZHU Zhengwei1,2，MA Zhenghua2，XU Shoukun2，SHI Bing2
(1.Huaide College，Changzhou University，Jingjiang Jiangsu，214500；2.School of Information Science＆ Engineering，Changzhou University，Changzhou Jiangsu，213064)

The project-driven teaching can stimulate student’ interest in learning and improve the ability to analyze and solve problems, and better integrate theoretical knowledge and practical application. The teaching is based on the realization of the task and optimal control hardware and software It makes the software easier, faster, more engineering project realization. Keywords: refine; experiment project; PLC

蒋建明(1970-，男，江苏丹阳，副教授，博士，主要从事计算机远程测量与控制研究。

江苏省高等教育资助项目（2015JSJG111），常州市应用基础研究计划（CJ20159035）