吳國強(qiáng)

摘要：“電氣控制與PLC技術(shù)”是一門職業(yè)教育和應(yīng)用型本科教育理論與實(shí)操性相結(jié)合的基礎(chǔ)性課程，為結(jié)合時(shí)代需求達(dá)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才的課程教育目標(biāo)，有必要對PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行改革。本文在實(shí)驗(yàn)室配套柔性自動(dòng)生產(chǎn)線條件下提出PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一些改革措施，融理論教學(xué)于實(shí)驗(yàn)中，達(dá)到教與學(xué)的相互促進(jìn)。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才;PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué);柔性自動(dòng)生產(chǎn)線

職業(yè)教育與應(yīng)用型本科教育旨在為現(xiàn)代大工業(yè)培養(yǎng)應(yīng)用型人才，應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)要求學(xué)生掌握扎實(shí)的理論知識(shí)，同時(shí)具備實(shí)踐基礎(chǔ)與創(chuàng)新能力?！半姎饪刂婆cPLC技術(shù)”融合現(xiàn)代制造業(yè)最常用的自動(dòng)化生產(chǎn)中電氣控制PLC技術(shù)，該課程強(qiáng)調(diào)實(shí)操性，實(shí)現(xiàn)控制專業(yè)人才的學(xué)與用的無縫銜接。

1、電氣控制與PLC技術(shù)教學(xué)特點(diǎn)

1.1知識(shí)點(diǎn)多

當(dāng)前“電氣控制與PLC技術(shù)”的教材常規(guī)教學(xué)內(nèi)容包括低壓電器、電氣控制線路的基礎(chǔ)、電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、可編程控制器的產(chǎn)生及發(fā)展、西門子系列與三菱系列可編程控制器的原理及基本指令的應(yīng)用等，知識(shí)點(diǎn)繁多。作為一門完整性的理論與實(shí)踐課程，按照系統(tǒng)完整性，客觀上也需要有足夠的知識(shí)體系來支撐。從理論應(yīng)用角度而言，電氣控制與PLC這門課的知識(shí)點(diǎn)輸入與產(chǎn)出比還是教高，體現(xiàn)出應(yīng)用型教學(xué)實(shí)用性的特點(diǎn)。

1.2實(shí)驗(yàn)教學(xué)薄弱

（1）重理論輕實(shí)驗(yàn)

電氣控制與PLC技術(shù)這門課普遍存在重理論輕實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，一方面，課程知識(shí)點(diǎn)多決定了教師需要在理論教學(xué)安排大量時(shí)間，結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，也需要有一個(gè)理解的過程。如此教學(xué)模式下，難免出現(xiàn)教師講課枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)也抽象。另一方面，相當(dāng)部分的理論教學(xué)任課老師是從高校碩士研究生或博士研究生畢業(yè)直接進(jìn)入高校教學(xué)，教師缺乏工廠實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，決定了教師只能將大量課時(shí)進(jìn)行照本宣科的理論教學(xué)。

（2）實(shí)驗(yàn)師配備少

課程理論課多實(shí)驗(yàn)課少的特點(diǎn)，決定了一些院校配備少甚至不配備專門的實(shí)驗(yàn)師，與此同時(shí)，基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)相對簡單的情形，理論教學(xué)的教師親自帶實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象普遍，惡性循環(huán)，專業(yè)的實(shí)驗(yàn)師配備更加少，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

（3）實(shí)驗(yàn)設(shè)備更新慢

在當(dāng)前信息化與智能化的時(shí)代，工業(yè)生產(chǎn)中技術(shù)裝備更新很快，而學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備作為固定資產(chǎn)采購，購置后更新緩慢，從而造成實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后，尤其是PLC技術(shù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。學(xué)校的PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本都是采用電腦輸入的方式下載PLC程序，在企業(yè)中基本都是工業(yè)觸摸屏直接輸入。

2、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線下的PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)

2.1柔性自動(dòng)生產(chǎn)線介紹

柔性自動(dòng)生產(chǎn)線是將微電子學(xué)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、控制技術(shù)、機(jī)械制造和系統(tǒng)工程有機(jī)地結(jié)合起來，是一種技術(shù)復(fù)雜、高度自動(dòng)化系統(tǒng)，柔性制造技術(shù)更是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)適應(yīng)市場動(dòng)態(tài)需求及產(chǎn)品不斷迅速更新的主要手段，是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)。

作為教學(xué)設(shè)備研制的自動(dòng)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)機(jī)電類、自動(dòng)化類、先進(jìn)制造類行業(yè)、企業(yè)中工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用的特點(diǎn)，對各類自動(dòng)生產(chǎn)線的工作過程和相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行研究，對工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行提煉和濃縮，并針對實(shí)訓(xùn)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，融機(jī)、光、電、氣于一體，包含了PLC、傳感器、氣動(dòng)、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制、計(jì)算機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等諸多技術(shù)領(lǐng)域，主控PLC和下位PLC通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)構(gòu)成一個(gè)完整的多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通過訓(xùn)練，能強(qiáng)化了學(xué)生對復(fù)雜柔性自動(dòng)生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、安裝、接線、編程、調(diào)試、故障診斷與維修等綜合職業(yè)能力。

2.2柔性自動(dòng)生產(chǎn)線條件下PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備具體化

傳統(tǒng)PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)掛件是信號(hào)模擬模塊，學(xué)生通過下載運(yùn)行PLC程序，整個(gè)過程只有信號(hào)燈的變換，及其簡單、抽象。柔性自動(dòng)生產(chǎn)線由上料單元、五軸機(jī)器人單元、工業(yè)機(jī)器人單元等17個(gè)模塊單元組成。上述機(jī)構(gòu)單元均安裝在工業(yè)型材桌面上，系統(tǒng)中的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣控制回路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)完全獨(dú)立，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)件設(shè)計(jì)，每個(gè)操作模塊形象具體，更能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型教學(xué)的目標(biāo)。

（2）對實(shí)驗(yàn)師要求高

柔性自動(dòng)生產(chǎn)線與實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)線結(jié)合度高，模塊多，要求實(shí)驗(yàn)師能夠系統(tǒng)學(xué)習(xí)、掌握生產(chǎn)線的各個(gè)模塊工作機(jī)理。與此同時(shí)，作為教學(xué)設(shè)備，面向?qū)ο笫菍W(xué)生，學(xué)生在使用過程中會(huì)遇到各種操作上的問題，由此帶來設(shè)備的故障。因此，要求實(shí)驗(yàn)師能夠在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，既要深入淺出的帶學(xué)生進(jìn)入正確的實(shí)驗(yàn)操作方式，也要及時(shí)解決學(xué)生操作過程中出現(xiàn)的硬件、軟件故障問題。

（3）提升學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果

柔性自動(dòng)生產(chǎn)線應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，告別過去PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)中掛件模塊簡單的問題，同時(shí)也對學(xué)生提出了更高的要求，單機(jī)與聯(lián)機(jī)運(yùn)行有助于學(xué)生掌握PLC應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的整個(gè)過程的同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神，極大提升了課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

從整個(gè)生產(chǎn)線原理看，其控制系統(tǒng)主站采用西門子S7-300（CPU315-2DP），從站采用西門子S7-200（CPU226），各站之間使用ProfiBus-DP總線進(jìn)行通訊，S7-200從站主要用于控制與驅(qū)動(dòng)設(shè)備層，并對現(xiàn)場反饋的信號(hào)進(jìn)行采集，S7-300主站采集各從站數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各站運(yùn)行，并為上位機(jī)的監(jiān)控程序提供數(shù)據(jù)，同時(shí)系統(tǒng)還配有工業(yè)以太網(wǎng)通信模塊和10.4英寸彩色工業(yè)觸摸屏，可以完成系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可以現(xiàn)場感受一個(gè)現(xiàn)代工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的魅力，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性、積極性、創(chuàng)造性。

3、柔性自動(dòng)生產(chǎn)線條件下PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革措施

在配置柔性自動(dòng)生產(chǎn)線設(shè)備的條件下展開“電氣控制與PLC技術(shù)”課程教學(xué)，在達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)的情況下，可以進(jìn)行如下PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)調(diào)整：

（1）增大實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)

柔性自動(dòng)生產(chǎn)線教學(xué)系統(tǒng)集成了眾多PLC實(shí)操模塊，學(xué)生可以借助該系統(tǒng)快速掌握PLC 在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此，在“電氣控制與PLC技術(shù)”培養(yǎng)計(jì)劃中，可以通過課程教學(xué)安排的調(diào)整，增加PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)比重，融理論教學(xué)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)習(xí)理論知識(shí)。目前課程實(shí)驗(yàn)安排8學(xué)時(shí)，較之前簡單PLC 實(shí)驗(yàn)掛件也顯得不足，現(xiàn)在柔性自動(dòng)生產(chǎn)線條件下展開PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)，單個(gè)模塊8個(gè)學(xué)時(shí)已不能達(dá)到教學(xué)要求，需要增加到24個(gè)學(xué)時(shí)。另外，要實(shí)現(xiàn)聯(lián)運(yùn)要求，教學(xué)班級(jí)各學(xué)生小組都實(shí)現(xiàn)各模塊的學(xué)習(xí)，需要增設(shè)一門柔性自動(dòng)生產(chǎn)線配套的實(shí)訓(xùn)課程。

（2）實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)

基于柔性自動(dòng)生產(chǎn)線PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在教學(xué)過程中具備一定的實(shí)踐創(chuàng)新性，僅僅安排課堂教學(xué)不能滿足對PLC控制技術(shù)感興趣的學(xué)生需求。此類學(xué)生在實(shí)驗(yàn)案例中往往會(huì)產(chǎn)生新的想法，需要大量課余時(shí)間進(jìn)行編程調(diào)試，因此，將柔性自動(dòng)生產(chǎn)線PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)為開放式實(shí)驗(yàn)室，提供給在工業(yè)PLC控制領(lǐng)域有志向的學(xué)生，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用型院校領(lǐng)域拔尖人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

4結(jié)語

將柔性自動(dòng)生產(chǎn)線引入“電氣控制與PLC技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)完美融合，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有利于完善學(xué)生的工業(yè)控制技術(shù)方面知識(shí)體系與能力提升，實(shí)現(xiàn)新工科背景下應(yīng)用型教育的辦學(xué)目標(biāo)。

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（廣西科技大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院 ?廣西柳州 ?545006）