浅谈职业院校电气专业PLC教学

倪涛轶

摘要：可编程序控制器（PLC）是以微处理器为核心的通用工业自动化装置，近年来在工业自动控制、传统产业改造升级方面得到广泛应用，被誉为现代工业生产自动化的三大支柱之一。随着集成电路的发展和网络时代的到来，PLC将会获得更大的发展空间。本文就职业院校电气专业PLC教学从教材选择、内容安排、教学方法等方面进行分析阐述。

关键词：PLC 职业院校 自动化

现在职业院校电气专业都开设了PLC技术应用课程，通过（PLC）技术课程的学习，学生基本能够掌握其基础知识和技能，也能依据要求进行较简单的电路控制设计、会编制一些难度不大的PLC应用程序，但是学生还不能熟练应用PLC技术，解决较复杂的实际问题。

技术的语言是相通的，一个品牌只不过代表一种技术语言。因此各品牌PLC在硬件種类、功能、软件指令、操作方法等方面内涵和实质是基本是相通的，但是各品牌又有各自特点。学习某个品牌的PLC只要抓住它们各自的特点，就能够很快掌握，进而推广到其他品牌的PLC应用上。

笔者曾在自动化领域，进行自动化项目电气设计近二十年，结合多年的设计PLC程序以及在生产实际中使用多品牌的PLC的经验，就目前的PLC教学工作谈一点自己粗浅的想法。

一、优选教材

要使学生在短时间内掌握大量的可用经验，必须优选教学内容。选择的教材应该包涵PLC的基本知识、技能。还应该包括PLC基本而又典型的材料。以具体任务为载体，以PLC程序范例为指导，以“适用、够用、实用”为原则，注重培养学生职业能力，适应企业对学生“零距离上岗”的要求，同时突显职业教育特点的教材。具体任务要以企业真实应用为基础，以指令为脉络，由浅入深讲解指令，同时要求学生完成学习同一指令的相关任务，巩固学习效果，达到充分理解应用指令的目的。

二、合理编排教学内容

精选的教材只有通过合理的编排才能充分发挥迁移的效果，否则迁移的效果小，甚至影响迁移的产生。

多年的多品牌的PLC设计，维修自动化设备的经验告诉笔者，学生要“零距离上岗”，教师就要按顺序，循序渐进，由浅入深地教会学生以下几方面的内容，以三菱FX2N-48MR为例。

1.PLC的基本结构，重点是PLC的循环扫描工作原理

只有学生理解了PLC的循环扫描工作原理，才能设计或读懂PLC程序。

对于PLC的循环扫描工作原理，教师首先要强调其工作方式与传统继电器控制的不同。传统继电器控制，采用的是硬逻辑同时运行的工作方式，即这个继电器、接触器的线圈通电或断电，该继电器的全部触头，无论在控制电路的哪个位置都同时会立即动作。

PLC的工作原理是采用循环扫描技术，即线圈得电或断电，该线圈的全部触头不会马上动作，只有扫描到该触头才会动作。

2.PLC的软元件

不同厂家、不同系列的PLC，其内部的软继电器（编程元件或软元件）的功能和编号不相同，因此学生在编制程序时，必须熟悉所选用PLC的指令所涉及软元件的功能和编号。只有明白软元件的功能和编号，才能在PLC程序中使用，这是设计或理解程序的基础。例如FX2N系列软元件指X、Y、M、T、D、C等。

软元件贯穿于整个PLC，因此教师应在教学的不同阶段反复讲解，使学生正确使用。特别是软元件普通编号与掉电保持的编号不同，用错会产生怎样的后果。教师可以用一个指示灯的熄和亮，让学生对比软元件普通编号与掉电保持的编号，用在程序中产生怎样不同的效果。

3.输入/输出电路的接线

在讲解输入/输出的接线前，要给学生讲解清楚输入/输出的接口电路的原理，以便学生理解为什么这样接输入/输出，这是PLC硬件的基础。

4.编程软件的使用

现在PLC的编程，大都使用计算机作为编程的工具。因此要特别注意PLC与计算机的通讯内容，这是好多教材都忽略的。这一部分内容，也是调试PLC程序必不可少的关键步骤之一。如果不能与计算机通讯，PLC程序不能上载到计算机，编好的程序也不能下载PLC，那么就不可能设计正确的程序，PLC中也没有可运行的程序。

5.基本指令的学习

通过学校现有的实训设备，学生可一边学习硬件的地址分配、接线，一边通过项目教学法完成基本指令的学习。

定时器是PLC程序里使用频率非常高的指令，不同的PLC定时器的使用方法和种类不同，使用时注意区分，在教学时多使用变式，以便学生灵活掌握定时器的用法，学懂会用。

计数器也是一个非常有用的指令，在教授时提醒学生注意计数器的初始状态，怎样使用加计数和减计数，以及掉电保持计数器及普通计数器的区别。

上升沿和下降沿指令的用法，用按键一直按着来体会上升沿和下降沿指令与电平指令的不同。

有的教材使用大的篇幅进行梯形图转换为语句表的教学，笔者认为没有这样的必要，梯形图与语句表的转换通过软件功能就可以实现。

b.功能指令的学习

对于功能指令的学习，本着“必需，够用”的原则，学生只要学习传送指令、加减指令、移位指令以及加一减一指令，对于“零距离上岗”已够用。

选择以上几方面的内容，是学生学好用好PLC的基础。

三、教学方法

1.采用“一体化”的教学模式

PLC课程具有硬件接线少、软件灵活多样、通用性强、实用范围广等特点。在教学中，首先充分分析学生的学情。职业院校的学生普遍。理论知识稍欠缺，喜欢动手的直观教学方式。其次PLC课程的特点是既有其特殊的工作原理，又可以与传统继电器知识相联系，既要讲授理论也要进行实训操作。这就要求职业院校的教师一定要因材施教。因此在PLC课程教学中，最适宜于采取一体化模式项目教学方法。边讲解理论边实践，以学生为主体，以任务为引领，多给学生动手的机会，告别单纯枯燥乏味的理论，教学效果更好，学生掌握知识也更容易。

2.采用项目教学法

“项目学习”即学生围绕某一个具体的项目进行学习，充分选择和利用最优化的学习资源，在实践体验、内化吸收、探索创新中获得较为完整而具体的知识，形成专门的技能并获得发展的学习。项目教学中的任务，是一个完整的、综合性的工作任务;“项目”既是一种课程模式，也是一种教学方法，只是认识问题的角度不同;严格意义上的项目教学，都是实践导向和任务引领式的，也是基于案例的，但是對实践的质量和完成任务的过程有更严格的要求。

3.教学的评价

教学评价的目的是对学生培养方案、课程、教学方法进行分析，做好决策。教学内容和模式的转变必然带来考核评价方式的转变。一体化教学要有与之相适应的考核。传统课程的考核只能评价学生对知识点的理解和应用，对学生综合素质不能很好地考核。一体化教学的评价应将能力、知识、素质等方面，作为评价的内容进行考核。考核评价的内容应有职业素养、专业能力、创新能力等。

4.在PLC课程一体化教学中应注意的问题

学习PLC应该注意以下几点。

（1）要注意与传统的继电器控制电路的区别与联系。中职院校的学生大都有电力拖动传统继电器控制理论的基础，因此学习PLC这门课要注意二者的区别与联系。

特别是在在输入/输出点的分配上，学生一开始容易把接触器的辅助触点作为输入，画在输入电路端。要使学生分清哪些是PLC输入信号，哪些是PLC输出信号。

还有的学生设计逻辑控制系统时，不在PLC内部实现，而是用外部的继电器或接触器来实现，这样做是多此一举。还有的学生不用PLC内部的定时器，而是习惯性地用外部时间继电器来实现。这些都是学生初学时容易犯的错误。针对这种情况教师应该提供多种变式，使学生多锻炼多体会，自然就能避免类似的错误。

（2）不要单纯注意指令的学习。很多学生花费了大量的时间在学习梯形图、顺序功能图或者应用指令上，这是没有必要的。对于指令的学习只要“必需”“够用”就可以了。技校的学生起点相对低一些，而设计一个PLC系统是相对复杂的。而且一个工程中设计好的PLC程序在出产前要经过试运行检验，基本无问题才能交付用户使用。而在自动化生产线上，比如烟厂、制药厂、电梯公司，相关工作人员从事维修工作的较多，只要能看懂PLC程序，进行维修就能如虎添翼了。

（3）增加实际的硬件接线。现有的PLC大多采用插孔式试验台，PLC及其输入/输出都封装在试验台内部，在试验台正面只有一些指示灯及图形。这样做的好处是可以安全使用实验设备，对指令的学习有好处，但是不利于硬件的学习，与工厂实际脱节。

为了消除这样的弊端，最好学生亲自动手接好每一个硬件电路，这样可增加学生的感性认识，便于学生对硬件的学习掌握。

总而言之，PLC是一种工程技术，通过以上选取适合的教材、组织好教学内容、采用“项目教学”法、完成课程的理论技能一体化教学，学生能够系统地掌握PLC应用技术，学生到了实际工作岗位，能够迅速掌握工作中所使用的PLC品牌的硬件及软件的特性。也能够迅速使用新的 PLC品牌进行编程。经过教学实践发现，这一教学方法切实可行，能够达到预期的教学目标。

（作者单位：昆明高级技工学校）