馮軍

摘 要：PLC課程是工科院校機(jī)電類專業(yè)學(xué)生的一門必修專業(yè)課，針對(duì)PLC理實(shí)一體化教學(xué)中硬件設(shè)備的限制，應(yīng)用三菱PLC仿真軟件FX-TRN-BEG-C來(lái)輔助教學(xué)，以提高教學(xué)效果，具體闡述了仿真軟件在校本學(xué)材編寫(xiě)及一體化教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：仿真軟件 PLC 一體化教學(xué)

PLC是一種以CPU為核心的計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置，由于其良好的性價(jià)比，穩(wěn)定的工作狀態(tài)以及簡(jiǎn)便的操作已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。目前PLC課程已被列為工科類院校機(jī)電類專業(yè)學(xué)生必修課之一，我院機(jī)電一體化專業(yè)開(kāi)設(shè)了《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程，以三菱FX2N型PLC為學(xué)習(xí)對(duì)象。

一、FX-TRN-BEG-C仿真軟件簡(jiǎn)介

FX-TRN-BEG-C軟件是日本三菱電機(jī)公司為FX系列PLC產(chǎn)品而專門設(shè)計(jì)的仿真模擬訓(xùn)練軟件，該軟件將虛擬設(shè)備及控制臺(tái)、教師操作指導(dǎo)、梯形圖編程調(diào)試集成在一起。虛擬設(shè)備及控制臺(tái)以其三維造型的實(shí)物模型，加上逼真有趣的聲、光多媒體效果，能使學(xué)習(xí)者有如操控各種自動(dòng)控制設(shè)備的感受[1]。

PLC應(yīng)用范圍廣，控制對(duì)象多，學(xué)院不可能將所有設(shè)備配齊配全，在教學(xué)中較多采用指示燈來(lái)模擬實(shí)際被控對(duì)象，缺乏直觀性，一定程度上影響了學(xué)習(xí)的效果。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，將FX-TRN-BEG-C仿真軟件應(yīng)用到一體化教學(xué)中去，可以彌補(bǔ)教學(xué)設(shè)備中的一些不足，提高教學(xué)效果。

二、編寫(xiě)校本學(xué)材引入仿真軟件內(nèi)容

“學(xué)材”是廣義的教學(xué)材料的重要組成部分，與傳統(tǒng)教科書(shū)相比，是用于“直接幫助學(xué)生學(xué)習(xí)”的教學(xué)材料[2]。根據(jù)一體化教學(xué)的特點(diǎn)結(jié)合我院的實(shí)際情況，組織教師開(kāi)發(fā)一體化校本學(xué)材，精心安排一系列的項(xiàng)目任務(wù)，從易到難，將PLC基本知識(shí)點(diǎn)逐一化解到每個(gè)任務(wù)中，安排的知識(shí)點(diǎn)是完成本次任務(wù)需要用到的知識(shí)，讓學(xué)生用多少，就學(xué)多少，再去解決問(wèn)題，完成任務(wù)，體現(xiàn)“做中學(xué)、學(xué)中做”的思想。

在編寫(xiě)項(xiàng)目任務(wù)時(shí)，為了不受硬件條件的限制，提高任務(wù)的直觀性，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，利用仿真軟件提供的虛擬設(shè)備，來(lái)編寫(xiě)項(xiàng)目任務(wù)，項(xiàng)目任務(wù)可以根據(jù)虛擬設(shè)備結(jié)合教學(xué)需要來(lái)給定。例如軟件中D-6輸送帶虛擬設(shè)備，創(chuàng)設(shè)情境：我們接到某公司一條輸送帶的控制任務(wù)，要求實(shí)現(xiàn)以下功能：

1.將開(kāi)關(guān)SW1置于ON狀態(tài)，系統(tǒng)啟動(dòng)，PL1燈亮。

2.按下系統(tǒng)運(yùn)行按鈕PB1后，機(jī)械手開(kāi)始送料，同時(shí)PL2燈開(kāi)始閃爍。

3.傳感器X0檢測(cè)到物料1秒后，上段輸送帶開(kāi)始正轉(zhuǎn)。

4.傳感器X1檢測(cè)到物料，上段輸送帶停止，1秒后中段輸送帶開(kāi)始正轉(zhuǎn)。

5.傳感器X2檢測(cè)到物料，中段輸送帶停止，1秒后下段輸送帶開(kāi)始正轉(zhuǎn)。

6.盒內(nèi)傳感器X3檢測(cè)到物料后，下段輸送帶停止，PL2燈滅，2秒后，機(jī)械手再次送料，重復(fù)完成上述過(guò)程。

7.按下停止按鈕PB2，系統(tǒng)必須完成當(dāng)前過(guò)程后停止。公司方要求出具主電路圖、PLC接線圖、I/O分配表以及梯形圖等書(shū)面資料。

校本學(xué)材每個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)具體按三個(gè)大部分安排：一、學(xué)習(xí)目標(biāo)；二、工作情景描述；三、學(xué)習(xí)活動(dòng)。學(xué)習(xí)活動(dòng)又可以分五個(gè)步驟，學(xué)習(xí)活動(dòng)1：知識(shí)準(zhǔn)備；學(xué)習(xí)活動(dòng)2：任務(wù)實(shí)施；學(xué)習(xí)活動(dòng)3：知識(shí)進(jìn)階；學(xué)習(xí)活動(dòng)4：總結(jié)評(píng)價(jià)；學(xué)習(xí)活動(dòng)5：研討與訓(xùn)練。仿真軟件D、E、F部分中的項(xiàng)目可以根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行挑選，設(shè)計(jì)任務(wù)，安排到校本學(xué)材中去。

三、應(yīng)用仿真軟件幫助學(xué)生輕松入門

俗話說(shuō)“萬(wàn)事開(kāi)頭難”，學(xué)生剛剛接觸PLC時(shí)，對(duì)一些基本指令和編程元件的學(xué)習(xí)，如脈沖指令、脈沖輸出指令，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的掌握，存在比較大的困難。單純的講授效果很不好，學(xué)生并不能充分理解，根據(jù)教學(xué)需要，設(shè)計(jì)不同的小任務(wù)，讓學(xué)生利用仿真軟件B、C兩個(gè)基礎(chǔ)單元進(jìn)行編程、調(diào)試，通過(guò)完成一個(gè)個(gè)的小任務(wù)，體會(huì)指令、程序的使用方法。由于仿真軟件中的虛擬設(shè)備直觀性強(qiáng)，程序編寫(xiě)正確與否，被控設(shè)備的動(dòng)作讓人一目了然，能夠幫助學(xué)生更快的掌握住PLC基本知識(shí)。

四、應(yīng)用仿真軟件實(shí)施項(xiàng)目式教學(xué)

一體化教學(xué)模式中，項(xiàng)目式教學(xué)作為重要的教學(xué)形式之一，是通過(guò)共同實(shí)施一個(gè)完整項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，使“教、學(xué)、做”融為一體。

[JP+1]仿真軟件中D、E、F等單元提供了很多可以用來(lái)實(shí)施一個(gè)完整項(xiàng)目的虛擬設(shè)備，教師根據(jù)一體化學(xué)材中的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生分析任務(wù)要求，學(xué)習(xí)新知識(shí)，利用仿真軟件所提供的虛擬設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)、調(diào)試、總結(jié)評(píng)價(jià)等一系列學(xué)習(xí)活動(dòng)。當(dāng)學(xué)生對(duì)PLC的基礎(chǔ)知識(shí)等事實(shí)性的問(wèn)題不清楚時(shí)，教師可給予直接正面指導(dǎo)，將正確答案告知學(xué)生；當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)與設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的問(wèn)題或邏輯性問(wèn)題時(shí)，教師可以給予間接指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生思考尋求解決問(wèn)題的途徑，也可以采用小組討論的方式，使學(xué)生之間通過(guò)互相啟發(fā)來(lái)解決問(wèn)題[3]，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神。

五、教學(xué)中應(yīng)用仿真軟件的注意點(diǎn)

教學(xué)實(shí)踐表明，利用仿真軟件來(lái)進(jìn)行PLC一體化教學(xué)，能夠克服PLC硬件條件的限制，為學(xué)生提供一個(gè)直觀的虛擬環(huán)境，便于理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)相融合，激發(fā)學(xué)生的興趣，有效幫助學(xué)生學(xué)習(xí)PLC課程。但也要注意，不能讓仿真軟件完全代替實(shí)際PLC應(yīng)用教學(xué)，一是仿真軟件提供的虛擬環(huán)境數(shù)量畢竟有限，不能完全滿足教學(xué)中的需要，二是仿真軟件僅僅是模擬了PLC編程、調(diào)試的過(guò)程，真正的PLC系統(tǒng)還需要安裝、接線，另外虛擬設(shè)備和真實(shí)設(shè)備在調(diào)試過(guò)程中也必然會(huì)存在一定的區(qū)別，所以應(yīng)將PLC實(shí)際應(yīng)用與仿真軟件相結(jié)合進(jìn)行一體化教學(xué)，幫助學(xué)生更好的學(xué)好PLC課程。

參考文獻(xiàn)：

[1]王盛.FX-TRN可編程控制仿真軟件在中職PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].中等職業(yè)教育（理論），2008年07期.

[2]毛時(shí)亮.基于工學(xué)一體化的高職學(xué)材建設(shè)研究[J].職業(yè)教育研究，2011年第4期.

[3]羅艷麗.項(xiàng)目教學(xué)在高職院校PLC課程教學(xué)中的實(shí)踐[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2011，（3）：198-199.