基于PLC控制技术在机电一体化专业教学中的应用研究

[摘 要]随着现代科学技术的飞速发展，对于职业院校机电类专业的学生而言，PLC控制技术已经不单单是一门学习课程，同时也是一项具备很强实用性的技术，掌握了这项技术，对学生日后走向工作岗位将会起到非常大的帮助作用。通过对PLC技术在机电一体化专业教学中存在的问题进行分析，进而有针对性地探究PLC控制技术在机电一体化专业教学中的应用策略，以此能够提升机电一体化专业课堂教学的质量。

[关键词]PLC控制技术;机电一体化;教学应用

可编程序控制器（ProgrammbleController，简称PLC）现如今已经在各种生产机械及生产领域得到了广泛运用。PLC控制技术在实践活动中的重要性也直接决定了PLC控制技术课堂在职业院校教学中的核心地位。对于PLC工程技术人员而言，掌握PLC控制技术并且为其编写适用的应用程序是其必须具备的基本能力。PLC控制技术课堂教学的基本目标可以培养学生养成这方面的专业能力。但是在具体的教学过程中PLC技术还存在诸多的问题尚待解决。因此，本文通过对相关问题进行分析并提出可行的教改建议，从而为社会培养出更多合格的PLC工程技术人才。

一、PLC控制技术在机电专业教学中的要求与应用

（一）PLC控制技术在机电专业教学中的新要求

目前，PLC技术已成为实现工业自动化的支柱。本课程为职业院校机电类专业开设，主要是为了培养专业的技术工人，有利于专业知识的比较研究和综合应用，提高机电专业学习的实用性。近年来，随着科学技术的发展，特别是可编程控制器（PLC）的发展，对能够熟练使用PLC控制技术的技术人员有着越来越高的要求。诸多企业开始为职业院校提供教学专业设备并且进行深度的开发与利用，这也为职业院校运用PLC控制技术实现机电一体化教学提供了充足的物质保障。对于职业院校而言，培养学生熟练地掌握PLC技术的安装、使用、维护以及应用开发工作是教学的基本要求，需要职业院校在教学过程中培养机电专业学生的综合素养。

（二）PLC控制技术在机电专业教学中的應用现状

PLC课程结合电力驱动和可编程控制器，通过对比两种控制模式从而在教学中选择最佳的教学模式来提升学生对相关知识的掌握，这也为今后电气控制的维护和技术创新奠定了基础。PLC控制课程集电气驱动控制电路和可编程控制器于一体，更加实用，避免了一些知识点的重复教学，在很大程度上提升了教学效率，为完成其他专业课程争取了更多的时间，有效地帮助机电专业学生达到机电专业技术人员需要掌握的水平。随着当前科学信息技术的不断发展，企业对于具备熟练技术能力的专业化人才需求日益增加，PLC控制技术可以有效地将传统机电控制与新一代自动化的控制设备相结合，具备优良综合性能的同时，也能够极大满足企业生产对专业人才的需求。

二、PLC控制技术在教学过程中存在的问题

（一）教学重点与企业岗位要求实际不吻合

传统模式下PLC控制技术的教学内容往往局限于一些简单的逻辑量的控制水平上，与实际工业控制相比有着明显的滞后性。比如说，高速脉冲信号的产生与接收、模拟控制、通信等内容在PLC工业控制的应用中占有很大比例，合理地掌握使用技巧并且将其灵活地加以运用是衡量一线工程技术人员解决问题能力的重要标准，但这部分内容不是本课程的教学内容。与基础知识相比，“高级功能”方面的知识更加复杂和难以理解。企业往往希望学生进入岗位后能迅速开展相应的工作，如果学生不能掌握学校实际应用中急需的内容，那么他们进入岗位后如果没有指导和培训设备，就更难学习和掌握这些内容。当前职业院校机电一体化教学在开展过程中受到时间、设备、教学人才等多方面因素的制约，使得一些较为复杂的教学内容无法得到很好的开展。教学需要与企业的需求保持一致，学生只有掌握了企业所需求的专业化技能后才能更好地进入工作岗位中，为企业的生产提供帮助。

（二）教学实训设备不能满足要求

第一，实训场地少，培训设备数量无法满足教育教学的需求。目前，大多数职业院校的教师都已经认识到PLC控制技术对机电教学的重要推动作用，并且经过几年的教学实践改革，任务型教学模式与“教学做结合”的教学效果已经得到了教师的普遍认可。因此，职业院校的机电教师也比较乐意利用多媒体技术实现课堂教学的改革。实践性和实训室的“教学做一体化”教学导致高校PLC实训室即使全天上课，也不能满足相关课程的使用要求。一些相关的课堂由于场地的不足只能选择传统的教学模式开展教学工作。第二，职业院校现有的实训设备与当前高级功能部分的教学内容存在不符的问题，只有配备相应的实训设备高级功能部分，教学才能够得以开展。

（三）教学缺乏编程算法方面的内容

事实上，除了硬件设计外，PLC在工业应用中的主要工作是对其进行逻辑编程。算法在编程中起到非常重要的作用。好的算法不仅使系统运行稳定，提高了效率，而且降低了系统的整体建设和维护成本。因此，在实际工作中，对工程师编程能力的评价取决于工程师是否能够灵活使用“数据结构+算法”进行编程。然而，在教学中，我们经常把重点放在PLC指令的学习上。除了PLC中常用的顺序控制编程方法外，很少涉及其他的编程算法。如何根据设计要求进行编程，如何在特定环境下编写程序以及使用什么算法在实际教学中涉及较少。对于机电专业学生而言，只有具备了扎实的基本技能和编程经验，才能够使用某些算法来编写优秀的程序。要想让学生成为专业人才，就必须把编程算法的内容融入教学中，培养学生使用算法的意识，让学生潜移默化地了解算法的重要性，并逐步学会使用一些基本的算法。为了培养学生的编程能力，有必要教授编程方法和一些常用的关键点算法。程序设计方法可以通过一定的练习逐渐被学生理解和掌握。对于算法的关键点，学生可以记住在哪里使用，如何使用，并且在以后的工作岗位中进行理解与感悟。

三、“PLC控制技术”课程教学改进意见

（一）合理分配各部分内容的学时

“PLC控制技术”本身有着很强的实践性要求，因此，针对当前职业院校场地与相关设备等实训资源短缺的问题，学校可以考虑对当前现有的教学资源进行充分利用。在实训场地与实训设备比较紧缺的情况下，可以使用回归教学方法。增设仿真教学环节，在日常教学过程中有意识地渗透PLC仿真训练。现阶段，“PLC控制技术”课程位于职业院校机电一体化实训基地的“智能控制综合实训室”，充分利用实训室的计算机资源进行仿真教学。例如，PLC指令教学主要可以划分为三个阶段，由于机电一体化实训基地自动化生产线综合实训室毗邻“智能控制综合实训室”，在使用时间与空间上都是比较宽裕的，因此这种教学资源需要教师在教学过程中充分加以利用，另外教师还需要鼓励学生使用PLC技术在自动化生产线上的培训设备上练习相应的知识点。例如，自动生产线上最简单的加料站可以向学生开放。在教学的第一或第二阶段，学生可以编写简单的程序来验证他们所学的指令的功能。最重要的是要学习先进的功能，如高速脉冲输出和高速信号输入、高速脉冲输出等，只有加强仿真学习手段的练习，对自动化生产线综合实训室教学资源充足利用才能最大限度保证控制技术课堂的有效开展。

（二）进一步提高教师的实践素质

当前由于部分职业院校条件有限，在师资力量上存在较为明显的不足之处。突出地表现为部分职業院校的教师缺乏PLC的一些算法、编程思想乃至部分复杂功能的运用等方面的实践经验。在开展机电一体化教学过程时，往往只是向学生讲解课本上已有的知识。学生未来走向工作岗位需要掌握的相关技能、技术，教师往往是不具备的。这也就直接导致教师无法给予学生正确的教学指导，职业院校机电一体化教学开展不顺利。教师需要进行专业化的一线实践锻炼，尽可能地增加自身的实践经验。职业院校教师可以借助快捷方便的网络信息技术来获取与PLC相关的知识信息，在学习的过程中不断强化自身的专业素养与教学能力，拓展自身的知识面，使用科学的教学方法，推动课堂教学丰富多样化。要尽可能地激发学生对PLC控制系统学习的兴趣。另外，教师还要重视在开展实践教学过程中对探究式教学方法的理解与掌握，将学生作为教学的主体，教师作为教学引导者开展课堂教学工作。在课堂教学中，教师可以选取典型的案例进行引导教学，学生们在课堂上学习专业的知识后可以在课后自主查阅相关的资料，并且进行分析与整理，更好地实现对相关技能的掌握，不断提升学生发现问题、分析问题以及解决问题的能力。

四、总结

职业院校对学生培养的核心目标就是培养出适应企业发展以及生产实际的需求专业化技术人才，培养学生熟练地掌握PLC控制技术，并且在岗位中可以灵活运用。职业院校需要按照教学大纲的要求，对学生相关知识与技能进行教授，从而帮助学生更好地适应岗位具体工作职能的需求。总而言之，随着当前科学信息技术以及计算机等技能运用的高速发展，PLC控制技能作为职业院校机电专业的必修课程同时是具备很强实用性的技术，职业院校机电专业的学生只有熟练地掌握这项技术才能够在未来的工作中发挥出它的作用，实现劳动强度的降低以及工作效率的提升。因此，职业院校需要加强基于PLC控制技术在机电一体化中的教学，采取多种科学合理的教学方法帮助学生掌握这项技术，在提升课堂教学质量的同时也为学生未来的发展打下坚实的基础。

参考文献：

[1]王海珍.任务驱动教学法在PLC控制技术教学中应用研究[J].东西南北，2018（11）.

[2]李言武.高职院校精品资源共享课建设方案研究与实践：以“PLC控制技术”课程为例[J].吉林省教育学院学报，2018（5）.

[作者简介]

曹海欧，女，1987年，讲师，机电一体化控制，江苏省南通中等专业学校。

[作者单位]

江苏省南通中等专业学校，江苏联合职业技术学院南通分院

（编辑：郑晓燕）