項目教學法在“PLC原理及應用”課程中的應用①

項目教學法在“PLC原理及應用”課程中的應用①工程教學法在“PLC原理及應用〞課程中的應用①

中圖分類號：G642文獻標識碼：A文章編號：1672-3791〔2022〕06〔b〕-0168-02

為了適應湘西地區(qū)人才市場的需求，吉首大學2022年新開設了電氣項目及其自動化專業(yè)?！癙LC原理及應用〞課程作為該專業(yè)的重要專業(yè)課程之一，被立為學校的新開課程。同時，本課程也作為電子信息項目、機械設計制造及其自動化等專業(yè)設置的新開選修課程。針對“PLC原理及應用〞課程實踐性強的特點，我們探討出此新開課程采用工程教學法，教學活動以工程模塊化進行發(fā)展。

工程教學法是以學生的自主性學習、探索性學習為根底，采用科學研究及實踐的辦法，促進學生積極主動學習的一種的教學辦法。在教學過程中，任課教師將需要完成的任務或需要解決的問題以工程的形式布置給學生，在任課教師的指導下，學生以小組工作方式完成。小組成員共同制定方案，共同或分工完成整個工程，要求小組按照實際工作的完整程序。在工程教學中，學習過程是學生的一個發(fā)明實踐活動，我們注重的不是最終結果，而是完成工程的整個過程。在工程實踐過程中，要求學生理解和把握課程要求的知識和技能，體驗專業(yè)知識在項目中的應用。同時，工程教學法能夠培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力及團隊合作能力等。

1工程內(nèi)容

借鑒許多高校本課程的工程模塊內(nèi)容，結合一些項目實踐，經(jīng)過課題組老師屢次的教學調(diào)研與實踐，我們制定了“PLC原理及應用〞課程的教學大綱，確定了“PLC原理及應用〞課程采用如表1所示的工程模塊與學時安頓。該課程總計36學時。

在工程教學執(zhí)行過程中，我們結合實際情況，通過圖紙設計、布線、程序調(diào)試、檢查和運行，完成每個工程所規(guī)定的任務。同時，培養(yǎng)學生的實際操作能力，以適應生產(chǎn)一線工作的需要。要求學生做到能檢查出錯誤，并且能夠熟練的解決問題。

2工程的實施

該工程教學法，一共分為十個模塊。以多種自動售貨機工程模塊為例，來具體表明工程的實施過程。

2.1工程目的

在分明自動售貨機運行工作過程的根底上，制定出工程設計計劃，確定任務目標。要求設計完整的售貨機工作控制程序，連接THSMS-1型可編程控制器實驗箱，通過模擬自動售貨機〔按鈕控制和二極管指示燈顯示〕正常工作，調(diào)試并完善PLC程序。

2.2工程要求

〔1〕要求用三個復位按鈕表示投入自動售貨機面值，找零按鈕表示貨幣指示，自動售貨機里有汽水〔3元每瓶〕和咖啡〔5元每瓶〕兩種飲料。

〔2〕要求當找零按鈕顯示值大于或等于這兩種飲料的價格時，一排中兩個發(fā)光二極管一個或兩個同時點亮，說明可以購置飲料；按下汽水按鈕或咖啡按鈕說明購置飲料，此時另外一排的兩個發(fā)光二極管中的一個或兩個同時點亮，出口處的發(fā)光二極管會點亮，說明飲料已從售貨機取出。

〔3〕要求按下找零指示按鈕表示找零，此時找零按鈕清零，延時0.5秒找零出口發(fā)光二極管點亮。

2.3工程任務確實定

在分明自動售貨機運行工作過程的根底上，制定出工程設計計劃，確定任務的目標，以設計出合理的仿真系統(tǒng)。

首先，應該做上位機與下位機的任務分工：上位機主要用來完成仿真界面的制作過程，而下位機那么主要用來完成PLC程序的編寫。其次，要分別對上位機和下位機進行資料的查找與收集。示例在進行仿真界面的設計時可以去觀看一下真正售貨機的外觀，必要時可以借助一些宣傳圖片來設計自動售貨機的外型；在進行PLC程序的編寫時需要先分配PLC的I/O點，確定上、下位機的接口。

然后，分別對上、下位機分別進行設計工作。最后，進行上位機設計結果與下位機設計結果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后完成整個工程的設計。

另外，上位機與下位機的設計工作是密切配合的。它們無論在通信中使用的變量，還是在仿真中控制的對象都應該是一致的?？傮w上講，仿真界面是被控對象，利用PLC來控制這個仿真的自動售貨機，仿真的自動售貨機接受PLC的控制指令并完成相應的動作；另一方面，仿真界面中的仿真自動售貨機的運行，都是由組態(tài)界面所提供的命令語言來完成的。這是整個仿真系統(tǒng)內(nèi)部各大部件之間的內(nèi)在關系。

該工程主要是對自動售貨機中的下位機，也就是對PLC在其中的程序進行設計。

2.4工程程序設計

這局部內(nèi)容是整個工程實施的主體局部。所要完成的任務是仿真系統(tǒng)的上位機與下位機的程序設計，即在上述功能分析的根底上，有針對性地進行設計。

該設計實驗裝置選用的主機型號為S7-200系列主機，下位機程序的編制那么是利用西門子PLC專用編程軟件STEP-Micro/WIN完成的。在設計的過程中，并非孤立地分別進行上位機和下位機的設計工作，而是互相配合的。因此在設計過程中，并沒有將上位機與下位機的設計分開來寫，而是相互交替。

我們把程序設計局部分成幾個程序塊：投幣模塊；購置商品模塊；退幣模塊。然后依據(jù)相互間關系進行系統(tǒng)組合，完成整個程序局部，實現(xiàn)全部功能。

〔1〕投幣模塊：在投幣的過程中，每投下一枚硬幣，投入顯示將增加相應的幣值，余額也增加同樣幣值。先制定投幣端口表，再編寫程序；〔2〕購置模塊：在購置過程中，僅設計汽水和咖啡兩種商品，商品選擇為輸入端，由購置按鈕輸入，輸出端分別為6種指示燈顯示；

〔3〕退幣模塊：本自動售貨機設計不辨別退幣幣值，以找零輸出簡化整個退幣過程，找零按鈕輸入退幣信號，輸出端為退幣出口顯示燈，貨幣指示LED余〔總〕額顯示清零，各定時器、計數(shù)器復位，各模塊返回初始狀態(tài)。

每個模塊將所編寫的梯形圖轉換為STL程序模式，并且進行仿真。

2.5工程的總結與思考

完成工程以后，以小組的形式進行總結與探討。撰寫工程實施報告，并找出工程實施中存在的一些問題，以便在今后工程實施中得到解決。在工程實施過程中，教師僅起側面輔導和把關作用，主要注重培養(yǎng)學生的綜合實踐能力與發(fā)明思維能力。

3工程的考核的評定

“PLC原理及應用〞課程考核方式要求滿足工程法教學的特點，采取的措施具體體現(xiàn)在考核成績的評定上，課程考核成績由十個工程考核成績來確定，每個工程占課程考核的10%。每個工程的成績評定采用百分制，由下列三局部構成：

第一局部：常規(guī)表現(xiàn)，占總成績的20%。常規(guī)表現(xiàn)成績由任課教師根據(jù)學生的上課和情況和與同學的合作情況打分。依據(jù)是學生出勤記錄登記及小組討論記錄本。

第二局部：工程執(zhí)行成績，占總成績的50%。每個工程完成以后，任課老師會根據(jù)學生的工程完功效果、學生的操作能力、解決問題的能力等進行綜合的評定，給出相應的成績。

第三局部：工程實驗報告的撰寫，占總成績的30%。實驗報告要求學生把工程的目的、實施、程序及總結闡述分明，并能夠提出新的問題。任課教師根據(jù)實驗報告的書寫質量給出相應的成績。

同時，我們激勵學生進行創(chuàng)新。對于在本課程整個實踐過程中有創(chuàng)新，積極協(xié)助教師完成PLC實踐環(huán)節(jié)、發(fā)表PLC相關論文、加入與本課程相關的技能大賽的學生，任課教師在總分不超過100分的情況下，可以給其酌情加分，最多加10分。

4結語

根據(jù)吉首大學新開電氣項目及其自動化專業(yè)的專業(yè)課程需要，我們設置了“PLC原理及應用〞新開課程，通過專業(yè)組老師的認真研究與探討，我們確定該課程采用的工程教學法模式，對