項目教學(xué)法在“PLC原理及應(yīng)用”課程中的應(yīng)用①

項目教學(xué)法在“PLC原理及應(yīng)用”課程中的應(yīng)用①工程教學(xué)法在“PLC原理及應(yīng)用〞課程中的應(yīng)用①

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

為了適應(yīng)湘西地區(qū)人才市場的需求，吉首大學(xué)2022年新開設(shè)了電氣項目及其自動化專業(yè)?！癙LC原理及應(yīng)用〞課程作為該專業(yè)的重要專業(yè)課程之一，被立為學(xué)校的新開課程。同時，本課程也作為電子信息項目、機械設(shè)計制造及其自動化等專業(yè)設(shè)置的新開選修課程。針對“PLC原理及應(yīng)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(xué)法，教學(xué)活動以工程模塊化進行發(fā)展。

工程教學(xué)法是以學(xué)生的自主性學(xué)習(xí)、探索性學(xué)習(xí)為根底，采用科學(xué)研究及實踐的辦法，促進學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)的一種的教學(xué)辦法。在教學(xué)過程中，任課教師將需要完成的任務(wù)或需要解決的問題以工程的形式布置給學(xué)生，在任課教師的指導(dǎo)下，學(xué)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(xué)中，學(xué)習(xí)過程是學(xué)生的一個發(fā)明實踐活動，我們注重的不是最終結(jié)果，而是完成工程的整個過程。在工程實踐過程中，要求學(xué)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(yīng)用。同時，工程教學(xué)法能夠培養(yǎng)學(xué)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(jié)合一些項目實踐，經(jīng)過課題組老師屢次的教學(xué)調(diào)研與實踐，我們制定了“PLC原理及應(yīng)用〞課程的教學(xué)大綱，確定了“PLC原理及應(yīng)用〞課程采用如表1所示的工程模塊與學(xué)時安頓。該課程總計36學(xué)時。

在工程教學(xué)執(zhí)行過程中，我們結(jié)合實際情況，通過圖紙設(shè)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(wù)。同時，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作能力，以適應(yīng)生產(chǎn)一線工作的需要。要求學(xué)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(xué)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(shè)計計劃，確定任務(wù)目標(biāo)。要求設(shè)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(fù)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(dāng)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(wù)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(shè)計計劃，確定任務(wù)的目標(biāo)，以設(shè)計出合理的仿真系統(tǒng)。

首先，應(yīng)該做上位機與下位機的任務(wù)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(shè)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(shè)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(shè)計工作。最后，進行上位機設(shè)計結(jié)果與下位機設(shè)計結(jié)果的配合工作，經(jīng)調(diào)試后完成整個工程的設(shè)計。

另外，上位機與下位機的設(shè)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(yīng)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(yīng)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(guān)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(shè)計。

2.4工程程序設(shè)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(wù)是仿真系統(tǒng)的上位機與下位機的程序設(shè)計，即在上述功能分析的根底上，有針對性地進行設(shè)計。

該設(shè)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(shè)計的過程中，并非孤立地分別進行上位機和下位機的設(shè)計工作，而是互相配合的。因此在設(shè)計過程中，并沒有將上位機與下位機的設(shè)計分開來寫，而是相互交替。

我們把程序設(shè)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(guān)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(yīng)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(shè)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(shè)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(fù)位，各模塊返回初始狀態(tài)。

每個模塊將所編寫的梯形圖轉(zhuǎn)換為STL程序模式，并且進行仿真。

2.5工程的總結(jié)與思考

完成工程以后，以小組的形式進行總結(jié)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(cè)面輔導(dǎo)和把關(guān)作用，主要注重培養(yǎng)學(xué)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(yīng)用〞課程考核方式要求滿足工程法教學(xué)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(gòu)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(xué)生的上課和情況和與同學(xué)的合作情況打分。依據(jù)是學(xué)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(xué)生的工程完功效果、學(xué)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(yīng)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(xué)生把工程的目的、實施、程序及總結(jié)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(zhì)量給出相應(yīng)的成績。

同時，我們激勵學(xué)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(guān)論文、加入與本課程相關(guān)的技能大賽的學(xué)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(jié)語

根據(jù)吉首大學(xué)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(shè)置了“PLC原理及應(yīng)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(xué)法模式，對