新冠疫情背景下合作式PLC实训课堂的建设策略探究

郦丽华

(绍兴市柯桥区职业教育中心，浙江 绍兴 312030)

0 引言

2020年年初，新型冠状病毒引起的肺炎疫情迅猛来袭。为有效防控疫情、确保师生生命安全和身体健康，国家教育部开启离校不离教、停学不停课的方式，进行网上授课。但这种线上教学方式有局限性，特别是对于操作性极强的专业，因无实验设备学生无法进行操作，教学效果很差。

自4月13日职校的学生陆续返校学习，专业操作教学刻不容缓。“可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)编程与应用”是电子电工专业学生的一门必修课，教学地点基本安排在PLC实训室。为使疫情防控常态化，在实训室教学的过程中保证“定点定位、错位就座”，采用两台PLC通信的方式增加学生合作的机会，相辅相成，提高学生的编程技能。

1 PLC通信的实现

1.1 PLC实训室安排

实训室的教学设备共有32台，每台设备包含电力拖动控制线路安装、FX系列可编程控制器和变频器等多种维修电工技能模块，适用于PLC的实训教学。

PLC实训采用项目式教学，每个班级分成两批，形成小班化，实验室一次教学最多可容纳16个学生。为了实现定点定位，实训室管理教师在课前为每台实训装置贴上工位标签，标明实训台号和学生姓名，让每个班级的每个学生都有固定的实训装置，方便7S考核和责任到位。

PLC实训课堂的学生工位安排实现错位就座，隔开相互之间的距离。在实训室，除了必要的开窗通风外，还要求学生在实训过程中尽量少走动，减少相互接触的机会。

1.2 PLC通信项目实施

PLC实训选用教材《PLC编程与应用(三菱FX2N)》，PLC通信知识点编排于最后一个任务，但实际通信可以融入任何项目教学中。所以，应用PLC通信功能不仅学习了通信的知识点，还能掌握PLC基本指令和功能指令。以一个简单的PLC通信任务来说明实施方法，这个任务实施需要3课时。

1.2.1 布置任务

有两台FX系列PLC(设置为A站和B站)互相控制LED灯的闪烁时间。(1)A站、B站LED闪烁时间均为1 s。(2)两台FX2NPLC实现互相通信。(3)A站控制B站的LED闪烁时间为3 s；B站控制A站的LED闪烁时间为10 s。

1.2.2 知识点学习

课前布置项目任务，学生做好预习工作，学习教材中的知识点，或扫描教材二维码进行线上学习。实训前教师讲解相应的知识点，这是实训前的第一次师生合作。

这次项目知识点主要有以下两个。(1)PLC与PLC之间的通信。这次通信采用的是1∶1的并行链接技术，使用RS-485通信适配器连接两台FX2NPLC，以实现两台PLC之间的信息自动交换[1]，其中一台PLC为主站，另一台PLC为从站。这种通信的优势是简单易懂，没学过通信知识的学生不需要编写通信程序，只需设置M8070和M8071继电器，选用一般模式，两台PLC之间就能自动地传送数据。(2)定时器。定时器是PLC中常用的重要元件之一，FX2NPLC定时器可设置控制器内1 ms，10 ms，100 ms等时钟脉冲，当达到设置值时，相应的触点动作[2]。定时器一般用到两种类型：一般定时器和累计型定时器，这次教学用到的是一般定时器100 ms型。

1.3 实训步骤

1.3.1 独立思考

在合作学习前，学生要做到独立思考。在确定主从站的情况下，教师要给予学生一个安静的时间点，每个学生独立做完以下任务。

(1)任务分析。对任务进行系统分析。以A站为例，明确需要实现的显示效果是：A站LED灯1 s闪烁，控制B站LED灯的闪烁时间为3 s。

(2)绘制输入、输出接口分配表。这一步明确此次任务需要的输入、输出接口数量，便于接线和编写程序。以A站为例，输入、输出接口分配如表1所示[3]。

表1 A站输入、输出接口的分配

(3)画出PLC外部硬件接线图。这个步骤为实训台接线作准备，要求学生必须画好元件符号、正确画连线，注意PLC输入、输出接口的电源。

(4)编写程序。这是PLC项目实训中的核心步骤，要求学生对GX Developer编程软件有一定的认识，能根据任务的要求编写梯形图。

(5)程序下载。接通PLC电源，梯形图经过变换后即可在线写入PLC。当程序下载成功后，A站、B站学生可以在PLC模块中调试本站的控制程序。

1.3.2 合作调试

合作调试是教学中的第二次合作，学生通过喊话的形式确认操作内容和显示的结果，A站、B站的梯形图除了主从站的辅助继电器和数据寄存器[4]及定时时间不一样，其他相差无几，所以可以通过错误的显示指出对方的程序问题。

通信调试过程如下。(1)连接A站和B站PLC的通信电缆。(2)将两站的PLC均置于“RUN”状态，开始运行程序。(3)按照电路的控制要求拨动面板上的按钮，告诉对方实验现象并记录表2，判断是否实现控制程序功能，若不能，则让对方检查程序并修改，直到正确为止。

表2 LED等显示工作情况

1.3.3 任务拓展

任务拓展是针对学习能力较好的小组，在实现通信的基础上提高显示的多样性，比如灯闪烁5次后停止，增加了计数功能。

2 结语

这次PLC实训项目以简单地显示作为通信控制的内容，通信的方式也是学生最容易接受的一种，在特殊的环境下选择一种特殊的控制方式，让学生在隔开距离的情况下依旧能通过合作完成项目教学。