关键词：PLC控制技术 一体化教学 方法研究
中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-0-01
教学是教师的教育和学生的学习所组成的一种人类特有的人才培养活动。PLC控制技术一体化教学，为了使受教育者更好地掌握知识和技能，教师在选择教学方法时要考虑学生心理发展的一般规律和个人能力的实际情况，也要考虑教学内容的特点。PLC 实验通过把理论教学和实践教学有机结合起来，改变了传统的教育模式。笔者以PLC控制技术一体化教学方式作为研究的课题，致力于加深学生对理论知识的理解，提高学生动手能力和分析解决问题的能力。鉴于此，对PLC控制技术一体化教学方法进行了初步探讨。
1 概述PLC控制技术的应用现状
可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，是专门为工业环境下应用而设计的工业控制器。可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机，可编程逻辑控制器其硬件结构基本上与微型计算机相同。它的功能强，可靠性高，编程简单，体积小，因此在工业控制领域的应用越来越广泛，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。随着现代通信技术的快速发展，在现代工业自动化研发与制造领域中，PLC装置的联网与通信能力将不断增强，所以PLC控制技术的发展有着广阔的前景。
2 PLC控制技术一体化教学方法
一体化教学法即理论实践一体化教学法，是打破理论课、实验课和实训课的界限，将某门课程的理论教学、实践教学、生产、技术服务融于一体，教学环节相对集中，师生双方边教、边学、边做，理论和实践交替进行，直观和抽象交错出现，没有固定的先实后理或先理后实，而是理中有实，实中有理，突出学生动手能力和专业技能的培养，充分调动和激发学生学习兴趣的一种教学方法。这是对传统教学形式提出的挑战。由于传统的教学模式以“填鸭式”为主，理论和实践相分离，课程安排时间跨度大，学生积极性不高，教学质量不高。
可编程控制器PLC是一门实践性很强的课程。在PLC控制技术教学过程中运用了理论与实习操作一体化的教学方法，主要把理论课程的设置和技能训练两个板块相糅合，同时在教学方式上作进一步合理的调整。
（1）合理改革教材
在PLC控制技术一体化教学中，合理改革教材至关重要。就PLC控制技术一体化教学的现状而言，当前使用的PLC课程教材分为四大部分，分别是是按照基本原理、基本指令、基本应用、基本操作，这样的教材组合形式使得PLC课程教师按顺序进行教学，无法满足PLC课程实践性的要求，往往在学完PLC课程之后，学生不能有效地将PLC理论知识与实际操作联系起来，无法实现PLC课程教学目标，学生对PLC课程的实际技能的掌握更是无从谈起。因此，合理改革教材非常有必要。对PLC课程教师而言，在进行PLC课程教学过程中，应结合教学的实际情况，合理调整课程内容，改革现有教材的局限性，把理论和实践内容结合在一起，相互交错，反复练习，遵循这样的教学思路来安排教学内容。
（2）设置专业技能训练室
设置专业技能训练室，也是实现PLC控制技术一体化教学方法的有效途径之一。实验设备和实验中的相关软件是PLC 实验课必不可少的教学条件，设置专业技能训练室，为学生提供一个进行PLC控制技术训练的场所，对于学生熟悉和掌握PLC控制技术具有重要的作用。对PLC控制技术课程教师而言，设置专业技能训练室，可以通过集中在专门的实训室开展教学来完成。与此同时，一方面PLC控制技术课程教师在发挥学生主观能动性的时候，应适当予以指导，帮助学生理解PLC控制技术理论知识与实际技能的结合。如利用实际简单电路进行直观演示，将电机用实物模型展现在学生面前，以激发学生的学习兴趣，缩短认识学习的过程。
（3）改革教学方式
在PLC技术一体化教学中，教学方式是影响教学效果的重要因素，改革PLC课程的教学方式对于提高PLC课程教学水平也不容小觑。具体说来，改革PLC课程教学方式，可以通过采用模块式教学方式和分层教学来实现。其中，采用分层教学方式方面，PLC课程教师应根据学生的实际情况，对学生进行分类，因材施教，这样才能有针对性地进行PLC课程教学。此外，充分利用现代教育技术，将理论、实验、实训等教学内容一体化设置，有利于PLC控制技术一体化教学水平的提高。
3 结语
总之，PLC控制技术一体化教学是一项综合的系统工程，具有长期性和复杂性。作为一名PLC课程教师，在进行PLC控制技术一体化教学过程中，应合理改革教材、设置专业技能训练室、改革教学方式，不断探索PLC控制技术一体化教学方法，只有这样，才能提高PLC控制技术的教学水平，实现教师一体化、教材一体化、教学过程一体化。
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关键词：PLC 工业自动化 发展趋势 应用前景
中图分类号：TP342 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）01（b）-0094-01
在当前工业自动化发展背景下，PLC控制手段的出现加快了工业自动化的发展进程，从其当前发展趋势我们不难预测PLC技术的应用前景是极其广阔的。系统控制方面，多样化的系统控制功能使得PLC系统兼具信号采集、信息输入、数据运算、逻辑信息处理、定时存储及网络通讯等功能，这些功能为实现国内工业系统的远程化、智能化和自动化提供了可能。从可靠性和安全性角度来看，PLC在电气设备可靠性方面越发强调抗干扰能力的体现，无论置于何种环境之下它都可以持续工作。行业化的PLC技术应用从硬件集成和软件控制的角度突出了自身的技术优势，使得工业控制范围不断扩大。
1 关于PLC的发展
1.1 PLC的概念和特点
PLC，意指可编程逻辑控制器，其核心配置以微处理器为主，是一种融合了电子通信技术、网络控制技术、自动化电器处理技术的新型电子装置设备。PLC主要应用于我国的工业生产领域，为工业生产的自动化发展创造了无限可能。关于PLC技术的应用特点，主要表现在以下五个方面：第一，PLC技术具备了高可靠性与抗干扰性的双重特点，从工业控制角度提升了生产工艺的制造水平，延长了元件的使用周期；第二，简单易学的编程是PLC技术的功能性体现，无论是数据处理还是逻辑运算都能够在网络技术的辅助下得以优化，实现工业生产的过程性控制；第三，PLC技术的通用性使得工业产品生产方面已经具备了标准化与模块化的系统方案，接口控制更加易于操作；第四，从设计与调试的工作量方面也相对变少，利于器件的使用与维护；第五，PLC在使用能耗方面也相对节能，这不仅节省了控制系统的所占面积，在资源利用方面也更加高效。
1.2 PLC的发展趋势
在工业应用过程中，PLC的发展受到了业界人士的一致好评，无论是工业生产的自动化还是制造系统的控制都得到了广泛应用。开关量逻辑控制方面，PLC的出现替代了原有的继电器控制设备，从逻辑控制角度提升了工业系统的可靠性与安全性。类似机电设备中的冲床、运输带或是化工设备中的电磁阀等都突出了PLC技术的使用优势，就连当前的核心站系统也与PLC技术之间有着密切联系。运动控制领域，PLC技术主要应用于金属的成型机械或是配装设备。闭环过程控制领域，主要运用PLC技术来处理锅炉或是热炉装备，以提高温度的可控性。数据处理领域，PLC技术还有类似数学运算的查表与排序功能，这对提升柔性制造系统的可靠性大有裨益。除此之外，PLC技术还实现了对工业机器人的系统控制和处理，提高了自动化控制的有效性。
2 关于PLC的应用前景
我国当前的制造业发展与国外相比尚存在一定差距，这主要是由于国内工业生产的自动化水平还有待提高，与国际标准之间还有距离。工业领域的自动化生产推动着PLC技术在我国的应用和普及，无论是产品类型还是市场需求都亟需从技术革新角度来体现科技为工业生产领域带来的发展优势。
2.1 我国PLC技术的应用前景
纵观当前国内的工业自动化发展水平，无论是控制系统的技术处理还是网络化模式的应用程度都处于发展阶段，其自动化水平与发达国家之间还存在着明显的距离。甚至在我国的机械行业仍然采用的是传统的继电器设备，工业生产的自动化亟需技术革新。对于制造业的自动化控制来说，PLC技术的应用显然是劳动生产率及产品自身质量的根本保障，在离散控制过程中为PLC技术的应用与推广创设更加广阔的发展空间。此外，PLC技术崇尚的低碳理念也是今后工业发展的主流方向，生产效益的提升必须建立在必要的环境保护基础之上，无论是化工行业领域还是交通运输业的应用都需要从根本上突出PLC的环境保护优势，体现PLC应用于工业制造业的技术发展优越性。从目前的发展趋势来看，PLC技术在我国的应用还有广阔的空间亟待挖掘，只有真正从市场发展与经济效益提升的双重角度来凸显PLC的技术革新才能从根本上发挥PLC技术的系统功能。
2.2 PLC在发展过程中的注意事项
关于PLC技术在今后发展过程中的注意事项主要表现为以下几点：其一，突出PLC技术在行业应用中的重点。专业化的PLC技术革新需要从行业特点及行业优势出发切实保证行业发展重点的突出，而稳定的行业客户就成为了PLC技术发展的根本保障。其二，从产品使用优势角度来拓展PLC技术的定制需求，产品优势的突出依赖于必要的市场需求，这就需要PLC使用主体能够从个性化定制角度来提升产品的市场影响力。其三，在PLC软件开发力度方面也应做到切实满足市场需求，PLC软件使用过程中的一些复杂控制程序都源于基本软件的开发，这也需要在今后的PLC发展及应用过程中得以体现。
3 结语
从当前PLC技术的应用趋势我们不难看出，今后PLC的发展前景主要集中表现为三大方向。其一，PLC技术的专业化发展。伴随工业系统的自身功能不断增强，PLC技术能够根据行业特点来合理调整自身的产品建设，从产品性能与系统成本的双重角度来体现PLC技术与应用系统的专业化特征；其二，PLC技术的规模化发展。这一规模化发展进程既包括了小型系统化发展又涵盖了大型应用领域系统的研究，从根本上保障了所有客户的使用需求；其三，PLC技术的标准化发展。标准化的PLC技术接口从全新开发平台的角度出发体现了结构系统的开放性特征，标准化发展更趋全面。可见，PLC在工业应用领域的拓展与深入是实现工业自动化的必然要求，同时这一技术革命也为网络时代的到来做好了技术铺垫。
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努力提高教师的PLC技术理论与实际操作技能水平。教师是培训教学主体，是学校教学工作成败的关键。开展PLC培训教学就要有一支勇于钻研、善于学习，敢啃骨头，敢打硬仗的专业教师队伍。扎煤培训中心是一家具有着50多年办学经验的教育培训单位，教师队伍基础理论教学经验丰富，技术培训教学特别是针对煤矿职工的变频器、PLC技能培训教学起步较晚，如要开展PLC教研、教学工作，师资力量明显不足，师资队伍建设仍需继续完善。
2009年面对企业内部急需的PLC、变频调速应用维护技术人员培训工作的现实需求，中心领导开始筹划以PLC、变频调速教学为重点的机电实验室建设。2010年初，中心一次选派5名专业教师前往呼伦贝尔大学工程技术学院机电专业进修学习。2011年初由3名教师组成的PLC课题组时常深入矿井一线了解设备使用情况和现场职工的技术需求。结合实际需要中心领导相继安排教学人员先后走访北京、洛阳等设备厂家进行技术咨询与学习。还适时地安排相关教师参加国内知名的PLC、变频器应用技术学习班，进一步提了高教师的技术技能水平。经过两年多的精心准备与教学实践锤炼，机电实验室全体教师的专业技术理论与PLC、变频器实训操作技能水平得到全面提高，为深入开展PLC实践教学奠定了师资基础。
二、增添教学设施有针对性的开展教学研讨活动
教学实验设施建设是开展技能教学活动的首要条件。为了建好用好机电实验室，并且最大限度的发挥其教学作用，先期我们在走访了基层各生产单位，开展了广泛的设备使用情况的调研工作。有针对性的提出了实验室建设意见，选定了PLC、变频器的具体型号，如西门子S7―200、S7―300、三菱FX2N、欧姆龙、松下等PLC教学实验装备。这些教学设备各种功能扩展模块、传感器和相应的编程软件齐全，方便学员学习PLC基本指令和功能指令有着较好的实用性。
在教学研究方面，要确定实验室学科带头人，并结合教师各自特点安排教师任课。搞计算机程序的教师负责PLC编程软件的应用研究和教学，有自动化学科教学经验的教师负责PLC编程指令和控制项目的程序设计教学研究，有维护检修经验的教师负责变频器、PLC及器件的检测维护实训技能的授课。三名教师各有所长综合发挥，有针对性的提高能力，弥补了中心缺少专职教师的不足，教学教研工作得以顺利开展。
体教室。它不仅让我们了解什么是PLC，PLC能做什么，更为我们提供了学习PLC最好的教学手段。从PLC原理，组成，指令到编程软件的授课都要用计算机通过大屏幕来进行。课件教学的便捷，直观，学员容易理解的特点对提高教学效果有很大的帮助。
三、结合实例开展PLC教学能够取得事半功倍的学习效果
关键词：电气设备；自动化控制；PLC技术
一、PLC技术介绍
（一）PLC技术
PLC，可编程逻辑控制器，该技术将程序进行预先存储，然后再系统软件操作控制下进行工作命令完成。CPU是发出命令的用户程序主体。PLC的输入端和输出端通过软件连接，内部的各个线路也是该连接方式，在PLC控制要求改变时，存储程序则需要改变，但不需要对接线进行改变。
PLC主要包括电源、CPU、通信模块、功能模块、程序储存器以及接口电路。在结构构成中电源是整体系统的基础，若电源出现故障则会造成其他任何环节无法进行继续工作。电源除了保证整个系统的可靠性，同时还保证与交流电网的有效融合[1]。PLC的核心关键是CPU，主要是对系统运行程序进行控制，同时包括数据处理以及其他流程的控制。通信模块主要包括三个任务，对采样进行输入，进行用户程序执行，以及输出刷新。功能模块具有技术以及定位等功能。程序储存器主要是对软件进行存放功能。接口电路则是对数据的输入输出控制。
（二）PLC优势
PLC即可编程逻辑控制器，在工业及电力等行业中广泛应用，主要因其自身优势明显：①便利性。PLC主要采用的编程语言为梯形图、语句表等，对计算机专业知识要求较少，使系统周期不长，调试较为便利。同时修改程序可在线实现，无需拆动硬件。②功能性。PLC内部具有上千个编成元件，功能强大，能够实现复杂控制功能，且性价比价高。PLC能够实现通信联网，达到集中管理目的[2]。③适应性。由于PLC产品已实现其标准化，且各类型硬件装置齐全，用户选择性较强，便于系统配置，使其满足不同功能和系统，适应性较强。PLC安装便利，可通过接线端子进行接线。其负载能力强，可驱动交流接触器。④维修性。PLC出现故障的几率较小，并且具有较为完善的自行诊断功能及显示功能，使其维修十分便利。PLC与外部执行机构出现故障时，能够通过PLC发光二极管所提示的信息进行及时故障诊断和排查，并通过更换模块方式实现快速排除故障。
二、PLC技术在电气设备自动化控制中的应用
科技的不断发展和创新，使PLC技术应用越来越广泛，在电气设备自动化控制中取得了良好的应用效果。在现阶段的工业生产环节中PLC技术占据着重要位置，能够替代工业控制计算机主控，以促进设备自动化控制任务的完成。PLC技术具体应用在以下几个方面：
（一）顺序控制应用
电气设备自动化控制的顺序控制是电气辅助系统的控制方式，而PLC技术在该控制系统中的作用较大。在可持续发展经济条件下，市场经济以及工业生产更加注重能源消耗问题，因此在电气设备控制中需要创新技术以达到良好的能源节约目的，在降低能耗的同时提高电气企业的经济效益和社会效益。
在顺序控制中应用PLC技术能够加强工艺流程单项控制，通过PLC技术对通信模块实现共同协作，促进电气设备自动化控制能力的提高。不管是人力控制还是强电控制都与计算机自动控制有着紧密联系[3]。PLC技术在设备的自动控制中有着重要影响，技术自身优劣势对控制能力的强弱有着直接影响。通过PLC技术将系统集控内部主站层进行通信总线连接，与远程IQ站连接成功，实现IQ站和传感器的进一步连接。而设备的自动化控制只需要及控制内的操作员进行简单操作，即通过显示屏进行PLC技术系统操作。
（二）开关量控制应用
在传统电气设备的自动化控制中存在着稳定性故障问题，主要是由于应用点磁性继电器，使整个控制系统实际运行存在大量出点故障问题，直接降低系统的可靠性。同时，在控制系统运行中还包括相应接线复杂现象引发的问题。应用PLC技术则能够很好的解决这些问题，促进自动化控制系统运行良好。PLC技术的应用只是通过对软继电器实物元件取缔方式进行实现的。这种方式对系统完善有着重要作用，在完善系统性能的同时促进系统平稳性和可靠性的提高[4]。PLC技术在开关控制量中的应用能够减少辅助开关数量，此外，能够对数台断路器同时控制，将其显示的信号进行集中控制。在发电系统中，通过对备用电源的自动控制能够使对系统起到积极作用，促进系统稳定运行。同时，PLC技术应用过程中还能够对数据进行高效处理，通过有效的逻辑推理使自身抵抗干扰性能大大提高，也促进适用范围的有效拓展。
（三）闭环控制应用
系统当中所使用的泵类电机往往有着多种启动方式，例如，自动启动以及现场控制箱手启动等。在电气系统运行过程中，应用PLC技术则可以实现对泵类电机的自动启动。此外利用机旁屏的手动启动方式，只需在泵机启动时对现场开关进行调节即可，同时依据每台泵在运行过程中所持续时间的长短来决定是启动还是关闭备用泵。现阶段将PLC控制同传统的常规控制系统相结合使用是当前电气自动化系统中比较常见的控制方式[5]。同时也是对泵类电机进行控制的一种安全回路，换言之，就是指系统运行过程中，一旦PLC发生某些故障而停止作业之后，也会有相应的常规控制系统来确保泵类电机的正常稳定运行。应该说，自从调制解调器应用到电气自动化系统之后，就极大的提供了电气系统运行的稳定性以及可靠性。而应用PLC技术的电气控制系统，主要由以下三个单元构成，电子调节单元以及电液执行单元还有转速测量单元等。在系统运行过程中，这三个单元有效协调和配合实现对了系统的闭环控制。
三、PLC技术在电气设备自动化控制中未来发展趋势分析
经济的不断发展与科技的不断进步，将推进PLC技术在电气设备自动化控制中的更加高效利用，且PLC技术的应用范围也将越来越大。PLC技术水平不断提高的过程中，在电气自动化领域中发挥出的功能作用也越来大，下面是对PLC技术的未来发展展望。
（一）电气设备自动化控制的数字化
现阶段电气自动化中主要采取集散型控制系统，目前该系统的应用已具有较丰富的经验，同时应用较成熟。由于技术的不断创新该控制系统已经不能满足电气设备的发展需要。因此加强集散型控制系统的控制能力至关重要，这也是PLC技术发展中的重要问题。新型集散控制系统的研发，即总线控制系统fcs，将PLC技术于传统集散型控制系统优势有机结合，促进电气自动化控制走向数字化[6]。
（二）增强自控控制系统抗干扰性能
PLC技术在目前的应用过程中存在着电磁干扰较强问题，会造成信息操作异常，出现程序错误。在未来PLC技术研究中，将增强对PLC技术抗干扰能力研究，在保证PLC技术正常使用的过程中，促进生产设备的稳定。保证控制系统的可靠性能够完善电气设备自动化控制，促进电气设备整体运行效率的提升，促进电气企业效益的提高。
综上所述，PLC技术在电气设备自动化控制中有着重要作用。通过本文对PLC技术的简要分析，以及对PLC技术的三种自动化应用形式和未来发展趋势分析，总结出PLC技术的重要应用作用和发展前景。在未来应用中，要不断加大研究力度，以促进PLC技术水平的进一步提升。
关键词：PLC技术；师资；设备；教材；实例教学
一、搞好师资队伍建设是开展PLC教学的关键
努力提高教师的PLC技术理论与实际操作技能水平。教师是培训教学主体，是学校教学工作成败的关键。开展PLC培训教学就要有一支勇于钻研、善于学习，敢啃骨头，敢打硬仗的专业教师队伍。扎煤培训中心是一家具有着50多年办学经验的教育培训单位，教师队伍基础理论教学经验丰富，技术培训教学特别是针对煤矿职工的变频器、PLC技能培训教学起步较晚，如要开展PLC教研、教学工作，师资力量明显不足，师资队伍建设仍需继续完善。
2009年面对企业内部急需的PLC、变频调速应用维护技术人员培训工作的现实需求，中心领导开始筹划以PLC、变频调速教学为重点的机电实验室建设。2010年初，中心一次选派5名专业教师前往呼伦贝尔大学工程技术学院机电专业进修学习。2011年初由3名教师组成的PLC课题组时常深入矿井一线了解设备使用情况和现场职工的技术需求。结合实际需要中心领导相继安排教学人员先后走访北京、洛阳等设备厂家进行技术咨询与学习。还适时地安排相关教师参加国内知名的PLC、变频器应用技术学习班，进一步提了高教师的技术技能水平。经过两年多的精心准备与教学实践锤炼，机电实验室全体教师的专业技术理论与PLC、变频器实训操作技能水平得到全面提高，为深入开展PLC实践教学奠定了师资基础。
二、增添教学设施有针对性的开展教学研讨活动
教学实验设施建设是开展技能教学活动的首要条件。为了建好用好机电实验室，并且最大限度的发挥其教学作用，先期我们在走访了基层各生产单位，开展了广泛的设备使用情况的调研工作。有针对性的提出了实验室建设意见，选定了PLC、变频器的具体型号，如西门子S7―200、S7―300、三菱FX2N、欧姆龙、松下等PLC教学实验装备。这些教学设备各种功能扩展模块、传感器和相应的编程软件齐全，方便学员学习PLC基本指令和功能指令有着较好的实用性。
在教学研究方面，要确定实验室学科带头人，并结合教师各自特点安排教师任课。搞计算机程序的教师负责PLC编程软件的应用研究和教学，有自动化学科教学经验的教师负责PLC编程指令和控制项目的程序设计教学研究，有维护检修经验的教师负责变频器、PLC及器件的检测维护实训技能的授课。三名教师各有所长综合发挥，有针对性的提高能力，弥补了中心缺少专职教师的不足，教学教研工作得以顺利开展。
体教室。它不仅让我们了解什么是PLC，PLC能做什么，更为我们提供了学习PLC最好的教学手段。从PLC原理，组成，指令到编程软件的授课都要用计算机通过大屏幕来进行。课件教学的便捷，直观，学员容易理解的特点对提高教学效果有很大的帮助。
三、结合实例开展PLC教学能够取得事半功倍的学习效果
PLC技术对煤炭企业来讲是一个新的技术领域，在企业职工中开展PLC等新技术、新技能的培训教学工作，必须有一套适合企业职工学习特点的教学方法。在实践中我们的做法是：首先，要通过详尽讲解让学员知道什么是PLC，PLC到底具有怎样的内部结构，在PLC家族中不同系列，不同型号的产品各自都有哪些功能与特点。PLC教学培训要面对的对象主要是机电方面的一般工程技术人员和机电设备的操作维护技术人员。而且这部分人大多年龄偏高，且多数人没有系统的学习过PLC基础技术理论，但他们对模拟电路的理解深刻有技术基础，经过指点看懂简单的PLC梯形图没有问题。这一点对他们学习PLC并利用梯形图编写简单控制程序有帮助。第二，要把教学重点放在对PLC编程软件的学习上，要指导学员学会编程软件具体使用方法。学习编程软件应该是个较为复杂的过程。比如编程软件在计算机上的正确安装、建立PLC与计算机连接与通讯，其中包括硬件连接、参数设置、建立修改PLC通讯参数等。这些基本技能只有通过反复的经常地练习才能获得并巩固。另外，为了帮助学员学习编程软件，我们主要结合做一些较小的，简单的控制项目即开展实例教学来实现。结合项目开展教学，也要循序渐进。比如说：三相异步电动机的基本控制程序就包括单向电动控制程序、单向连续控制程序和连续带点动控制程序、顺序控制程序、正/反转控制程序及单键控制电动机的启停程序等。教学中还要结合项目实际教会学员如何选择确定PLC的具体型号，PLC与编程器与电源与输入/输出设备的硬件连接，以及PLC使用注意事项等问题。结合项目实例开展教学的优点是能够使学员全面系统的学习PLC技术基础，提高学员今后自主学习PLC相关技术的能力，有利于企业维护检修技术人员的技能提高。能够起到了事半功倍的教学效果。
随着煤炭企业设备更新，技术进步PLC控制技术培训工作将企业内部持续开展。就煤炭企业如何搞好PLC应用技术教学工作展开讨论，结合自身情况探索出适合本企业职工特点的PLC技术技能培训的规律，有助于企业培训工作的发展。由于本人能力有限文中有不到之处敬请批评指正。谢谢！
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关键词：PLC；组态软件；PLC教学；双师型；理实一体教学
中图分类号：TP273.5文献标识码：A文章编号：1007-9599 （2010） 14-0000-01
Discussion on Education Reform of PLC Courses Using Configuration Software and New Measures
Zhuo Min
(Zhenjiang Electrical and Mechanical Branch of Jiangsu Union Technical Institute,Zhenjiang212016,China)
Abstract:This article aims at the problems in higher vocational PLC(Programmable Logic Controller)teaching and puts forward adjusting the content of class hours,using new measures of reformation such as configuration software combining PLC teaching and rational configuration of training equipment,in order to adapt PLC courses in current new technology environment.
Keywords:PLC;Configuration software;PLC teaching;Double-master pattern;Theoretical and practical teaching
高职的《PLC控制应用技术》课程教学内容多且抽象，而学生存在实践基础薄弱，理解和掌握比较困难等问题。再加上工控设备品种繁多，各校设备条件有限，因此就如何利用现有资源，理论联系实际，讲授好这门课程，谈一下我校的做法。
PLC（可编程控制器）是综合计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型自动控制装置。由于当前企业应用普遍，故该课程在高职院校广泛开设。组态软件是一种工控软件，具有动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出工程报表、数据与曲线等强大功能，其已逐渐成为工业自动化的灵魂。
进行PLC教学时，教师可以利用组态软件很容易地实现文字录入、图形绘制、动画连接、程序编写、视频输出等功能。因此组态软件除了具有实时监控PLC工作，实施信息交互的工程价值外，还有利用其仿真模拟PLC系统输入、输出设备，辅助PLC教学的应用价值。
下面，就教学实际情况，来谈谈我校的PLC课程教改的一些新举措。
一、调整PLC课程学时，增强实践环节
课程学时进行改进：
理论授课学时和实践教学学时比例要达到1：1。从以下几个方面做好学生实践动手能力的培养工作：
（一）加强实验学时的教学效果与质量。专业教师要能利用PLC软硬件工具设计改进实验实训项目。将教学内容带入实验室，要求“（实）训”即是“教”，严格保证“训”的课时。
（二）实训内容要和实际工作环境的相适应。实训时，在教师的指导下，学生要能够及时分析、解决现场出现的问题。实验室采用工厂化管理制度，严格规范操作。
（三）注重实践教学内容的设计编排。我们对《PLC控制技术》教学大纲做出了调整，适当减少理论授课学时，增加实践学时，并特别注重实验、实训课程设计。应用知识要求在实践操作现场讲授。在人才培养方案中，实施“以训代教”的原则，突出能力培养的教学内容，并制定了学生所要达到的能力标准和要求。
二、用新技术，新手段，改进PLC课教法
授课教师要是“双师型”教师，要能在实训室、实验室、实际工作现场上课。
（一）采用理实一体化教学模式，理论要和实际应用相结合。授课要多在实践现场进行。例如在讲PLC控制机床电动刀架换刀时，教师就到机床车间开展教学，和学生一起边拆卸边讲解，大大提高了学生的动手能力，锻炼了他们的实战技能。
教学内容要有工程实际意义。例如我校组织教研室教师到电厂仪电部等有关企业部门开展教研活动，根据岗位操作项目编写教学讲义。进行课程设计时，教师要能指导学生完成一些工程实用项目，并辅导操作实践。做到教师“拿做来教”，学生“用做来学”，培养出了具有较强实际动手能力的学生。
（二）采用模拟情境教学，以增强教学的趣味性。PLC实验设备不满足教学时，我们用组态软件结合PLC在线运行制成动画，模拟自动设备系统的现场工艺流程，让学生深刻领会控制的现场工艺要求和生产过程。例如在PLC步进控制课上，我们使用KingView组态王软件来制作电镀工艺流程：首先电动机M1牵引输送带1启动，输送镀件，电动机M2，拖动提升机构左移，到达镀件位置上方，电动机M3拖动抓子下移，至镀件位置时，抓住镀件上移一定距离后，右移一定距离，下放镀件至镀液中，滞留一定时间后，爪子抓住镀件至输送带2上方，放下镀件，同时启动输送带2电动机M4，将镀好的工件送走。这个工艺过程，如果仅仅课堂授课，没有工程经验的学生很难听懂，更谈不上顺利地编写程序，调试、监控、下载、接线等技能的培养，而采用组态王模拟现场的动画，讲解PLC顺控指令，就非常直观，学生很容易理解掌握。
（三）采用理论和实践双向的考核方法。我们改进了《PLC控制技术》课程的考核方法：理论答卷占50分，专业的实践技能考核占50分，专业实践技能考核的内容要求学生针对具体工艺，进行PLC的程序编写、下载、调试、监控、实际接线，以能力体现考核学生是否达标。
三、授课教师要有先进的教学理念，自身综合素质要高
（一）教师需要具备机电一体化应用能力，综合全面的专业素质。PLC课程不能只单讲PLC本身。比如，在讲解PLC在机床电气控制上的应用时，我们要求教师在讲授电气控制内容的同时，还要讲授机床相关知识，并且要能操作机床。这需要教师备课综合几门课的知识，授课内容大大超出了PLC本身。这对教师自身的知识能力要求很高。只有具备这样综合素质，PLC授课才有实际教学意义。
（二）授课教师要不断补充新知识，适应新技术的发展。授课教师要多关注PLC应用技术新进展，要有能服务社会的科研内容或项目，要经常和兄弟院校企业单位进行教研和交流。要保持自己的专业知识不与社会脱节。例如组态软件的应用就是工控技术的一个重要发展，PLC如何适应这一发展，这就很值得我们去研究。
总之，随着当今科技的快速发展，像组态软件等新技术的应用正促使PLC教学的内容、方法、手段不断发生着变化，我们只有尽快适应这一变化，才能培养出符合专业培养目标和社会需求的高职毕业生。
参考文献：
[1]霍俊仪.电气控制与PLC技术运用仿真教学探讨.中国科技信息,2005,12
【关键词】PLC技术 PLC软件 试验台 任务驱动
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）06-0229-02
可编程序控制器（PLC）原理及应用是自动化专业的一门实践性较强的专业课。PLC 是以微处理器为基础，综合了计算机技术、半导体集成技术、自动控制技术、数字技术和通信网络技术发展起来的一种通用工业自动控制装置， 是现代工业自动化的四大支柱之首。本课程的目的是使学生掌握三菱PLC 仿真软件及其编程技术，通过相应的实训项目操作，能够熟练地进行系统配置、程序输入、显示、修改、测试、故障诊断和系统调试。课程对学生的专业理论知识的提高和实操能力的培养起着举足轻重的作用。以下将结合任务驱动教学的特点及其方法，分析PLC 课程教学[1]。
1.三菱PLC的编程软件――GX Developer
GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、 ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。由于运用了梯形图逻辑测试功能，使得该软件具有丰富的调试功能，能够更加简单的进行调试作业。因此，在对PLC外部接线熟悉的情况下，只是进行程序的编辑与调试，为了节省时间，提高学习效率，没有必要再和可编程控制器连接，三菱PLC的编程软件使同学们学习PLC更加便捷、快速。
利用三菱PLC仿真软件学习，需注意两点：1）仿真不能代替实际调试。虽然仿真软件能够模仿大多数指令的工作结果，但受软件的局限，有的指令不能完全模仿。而且，仿真结果会受到软件版本的影响；比如较早的版本，可能对有的指令就不能取得与PLC 一致的结果。还有扫描周期的影响，比如GX 仿真软件的扫描周期就固定为100ms，这样对于100ms 以下的时钟计数，当PLC 的扫描周期远小于100ms 时，仿真结果就可能会与PLC 的实际运行结果不一致。2）仿真软件仅是学习的辅助手段。用仿真软件学习，终究有纸上谈兵的感觉。所以，有机会应当用实际的PLC学习，或编写实际的应用程序，这样才能形成良好的思考习惯，做好实际应用。因为现场的情况，与试验的环境有区别，甚至有很大的区别。所以前面提到，仿真的“使用效果与实际工作经验很有关系”。学习、试验或工作中，通过两者的比对，总结出软件仿真与PLC 现场运行的异同，积累经验，则能够更好地使用仿真功能，减少现场调试时间[2]。
2.例说项目引领、任务驱动教学过程
一般说，任务驱动教学的实施过程可以分四个过程或阶段，它们是：任务提出、任务分析、完成任务（任务设计与制作）和交流、评价与总结[3]。由于任务的大小与复杂程度有很大差异，有的任务可以在一次课完成，有的需要一个阶段才能完成，每次课只能完成其中部分子任务，因此，在设定任务时，尽量做到一次课（可以是几节）完成一个任务。下面以《PLC技术及应用》教学过程中的项目二为例，详细说明基于PLC编程软件和试验台的教学过程的实施。
通过以上教学过程可以看出：将LD、LDI、OUT等基本指令的学习融合到三个任务中去。任务一为常用电路――起保停电路的编程，教师分析控制要求，分配I/O，画出PLC外部接线图，编制PLC程序，利用三菱PLC的编程软件编辑、调试和修改，然后根据外部接线图把按钮板和PLC输入端连接，把输出端接到继电器模块，再接到步进电机上，通过通信电缆把PLC程序从计算机传输到PLC，然后运行PLC，按外部按钮观察电机点动和连续运行的区别。从实际按钮调试来体会编程软件和实际操作的异同，总结积累经验。任务二和任务三由学生分组讨论完成，从而实现本次教学的能力目标：1）能够利用所学的基本指令编程实现简单的PLC控制；2）熟练使用手持编程器和编程软件进行程序的输入；3）能够识别PLC的外部结构；4）能够根据接线图进行PLC外部连线；知识目标：1）熟悉梯形图的特点和设计规则；2）掌握LD、LDI、OUT、AND、ANI、OR、ORI、SET、RST指令；3）掌握编程元件输入继电器（X）、输出继电器（Y）；素质目标：1）培养学生分析问题和解决问题及工程实践能力；2）培养学生基础编程和调试能力；3）培养学生知识创新和技术创新能力。
3.PLC软件与试验台在任务引领教学中的运用
《PLC技术及应用》这门课的基本指令和功能指令很多，如何有效的学习和掌握这些指令的用法，达到会用指令设计简单的PLC程序显得尤为重要。下面以电机循环计数正反转控制这个任务为例，来说明PLC软件与试验台的应用。
3.1提出任务
设计一个用PLC的基本逻辑指令来控制电动机循环正反转的控制系统，其控制要求如下：按下起动按钮SB1，电动机正转3S，停2S，反转3S，停2S，如此循环5个周期，然后自动停止；运行中，可按停止按钮SB2停止，热继电器FR动作也应停止。
3.2分析任务
3.2.1 知识链接
本次任务涉及的相关知识有：定时器（T），计数器（C），延时电路与计数电路。
图1 得电延时合电路
图2 计数器（C）电路
通过图1的得电延时电路和图2的计数器（C）电路来说明用法，用仿真软件中强制接通输入继电器的功能，很直观的看到定时器必须计时达到设定值，计时器（T）的常开触点才会闭合；强制接通计数器前面的输入继电器，然后再强制关，再强制开，反复开关，即可看到计数器（C）当前值在不停的计数，达到设定值，计数器触点就动作。通过仿真软件，同学们既可以加深对定时器（T），计数器（C）两个元件用法的理解，又温习了延时电路和计数电路，可谓事半功倍。
3.2.2 任务实施――I/O分配
分析上述控制要求可确定PLC需要3个输入点，2个输出点。
3.2.3 任务实施――硬件接线
图3 PLC外部接线图
3.2.4 任务实施――梯形图设计
编程软件编辑调试后，再根据外部接线图连接试验台PLC的外部连线并调试程序。
4.结论
教师示范一个任务的分析、PLC程序编制与调试，同学独立完成几个难度类似的任务，通过具体任务，在PLC软件在线调试中学习基本指令、功能指令的用法，再利用这些指令在软件中编制PLC程序，完成程序的模拟运行调试后，再下载到试验台PLC中进行外部连线进行驱动实际负载的调试，每个任务都如此进行，这样，学生不仅熟练掌握了编程软件，而且能熟练运用真实的PLC控制被控负载；当学生熟练PLC的外部接线并且弄清楚模拟软件和真实PLC的区别之后，若只是验证程序是否能够实现控制要求，就不必每次都进行真实PLC的外部连线，这样不仅可以提高学习PLC的效率和热情，也降低了实验室的成本。
参考文献：
[1]陈苏波等编著. 三菱PLC 快速入门与实例提高[M]. 人民邮电出版社，2008.8：98.
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