项目教学法在“PLC原理及应用”课程中的应用①

项目教学法在“PLC原理及应用”课程中的应用①工程教学法在“PLC原理及应用〞课程中的应用①

中图分类号：G642文献标识码：A文章编号：1672-3791〔2022〕06〔b〕-0168-02

为了适应湘西地区人才市场的需求，吉首大学2022年新开设了电气项目及其自动化专业。“PLC原理及应用〞课程作为该专业的重要专业课程之一，被立为学校的新开课程。同时，本课程也作为电子信息项目、机械设计制造及其自动化等专业设置的新开选修课程。针对“PLC原理及应用〞课程实践性强的特点，我们探讨出此新开课程采用工程教学法，教学活动以工程模块化进行发展。

工程教学法是以学生的自主性学习、探索性学习为根底，采用科学研究及实践的办法，促进学生积极主动学习的一种的教学办法。在教学过程中，任课教师将需要完成的任务或需要解决的问题以工程的形式布置给学生，在任课教师的指导下，学生以小组工作方式完成。小组成员共同制定方案，共同或分工完成整个工程，要求小组按照实际工作的完整程序。在工程教学中，学习过程是学生的一个发明实践活动，我们注重的不是最终结果，而是完成工程的整个过程。在工程实践过程中，要求学生理解和把握课程要求的知识和技能，体验专业知识在项目中的应用。同时，工程教学法能够培养学生分析问题和解决问题的能力及团队合作能力等。

1工程内容

借鉴许多高校本课程的工程模块内容，结合一些项目实践，经过课题组老师屡次的教学调研与实践，我们制定了“PLC原理及应用〞课程的教学大纲，确定了“PLC原理及应用〞课程采用如表1所示的工程模块与学时安顿。该课程总计36学时。

在工程教学执行过程中，我们结合实际情况，通过图纸设计、布线、程序调试、检查和运行，完成每个工程所规定的任务。同时，培养学生的实际操作能力，以适应生产一线工作的需要。要求学生做到能检查出错误，并且能够熟练的解决问题。

2工程的实施

该工程教学法，一共分为十个模块。以多种自动售货机工程模块为例，来具体表明工程的实施过程。

2.1工程目的

在分明自动售货机运行工作过程的根底上，制定出工程设计计划，确定任务目标。要求设计完整的售货机工作控制程序，连接THSMS-1型可编程控制器实验箱，通过模拟自动售货机〔按钮控制和二极管指示灯显示〕正常工作，调试并完善PLC程序。

2.2工程要求

〔1〕要求用三个复位按钮表示投入自动售货机面值，找零按钮表示货币指示，自动售货机里有汽水〔3元每瓶〕和咖啡〔5元每瓶〕两种饮料。

〔2〕要求当找零按钮显示值大于或等于这两种饮料的价格时，一排中两个发光二极管一个或两个同时点亮，说明可以购置饮料；按下汽水按钮或咖啡按钮说明购置饮料，此时另外一排的两个发光二极管中的一个或两个同时点亮，出口处的发光二极管会点亮，说明饮料已从售货机取出。

〔3〕要求按下找零指示按钮表示找零，此时找零按钮清零，延时0.5秒找零出口发光二极管点亮。

2.3工程任务确实定

在分明自动售货机运行工作过程的根底上，制定出工程设计计划，确定任务的目标，以设计出合理的仿真系统。

首先，应该做上位机与下位机的任务分工：上位机主要用来完成仿真界面的制作过程，而下位机那么主要用来完成PLC程序的编写。其次，要分别对上位机和下位机进行资料的查找与收集。示例在进行仿真界面的设计时可以去观看一下真正售货机的外观，必要时可以借助一些宣传图片来设计自动售货机的外型；在进行PLC程序的编写时需要先分配PLC的I/O点，确定上、下位机的接口。

然后，分别对上、下位机分别进行设计工作。最后，进行上位机设计结果与下位机设计结果的配合工作，经调试后完成整个工程的设计。

另外，上位机与下位机的设计工作是密切配合的。它们无论在通信中使用的变量，还是在仿真中控制的对象都应该是一致的。总体上讲，仿真界面是被控对象，利用PLC来控制这个仿真的自动售货机，仿真的自动售货机接受PLC的控制指令并完成相应的动作；另一方面，仿真界面中的仿真自动售货机的运行，都是由组态界面所提供的命令语言来完成的。这是整个仿真系统内部各大部件之间的内在关系。

该工程主要是对自动售货机中的下位机，也就是对PLC在其中的程序进行设计。

2.4工程程序设计

这局部内容是整个工程实施的主体局部。所要完成的任务是仿真系统的上位机与下位机的程序设计，即在上述功能分析的根底上，有针对性地进行设计。

该设计实验装置选用的主机型号为S7-200系列主机，下位机程序的编制那么是利用西门子PLC专用编程软件STEP-Micro/WIN完成的。在设计的过程中，并非孤立地分别进行上位机和下位机的设计工作，而是互相配合的。因此在设计过程中，并没有将上位机与下位机的设计分开来写，而是相互交替。

我们把程序设计局部分成几个程序块：投币模块；购置商品模块；退币模块。然后依据相互间关系进行系统组合，完成整个程序局部，实现全部功能。

〔1〕投币模块：在投币的过程中，每投下一枚硬币，投入显示将增加相应的币值，余额也增加同样币值。先制定投币端口表，再编写程序；〔2〕购置模块：在购置过程中，仅设计汽水和咖啡两种商品，商品选择为输入端，由购置按钮输入，输出端分别为6种指示灯显示；

〔3〕退币模块：本自动售货机设计不辨别退币币值，以找零输出简化整个退币过程，找零按钮输入退币信号，输出端为退币出口显示灯，货币指示LED余〔总〕额显示清零，各定时器、计数器复位，各模块返回初始状态。

每个模块将所编写的梯形图转换为STL程序模式，并且进行仿真。

2.5工程的总结与思考

完成工程以后，以小组的形式进行总结与探讨。撰写工程实施报告，并找出工程实施中存在的一些问题，以便在今后工程实施中得到解决。在工程实施过程中，教师仅起侧面辅导和把关作用，主要注重培养学生的综合实践能力与发明思维能力。

3工程的考核的评定

“PLC原理及应用〞课程考核方式要求满足工程法教学的特点，采取的措施具体体现在考核成绩的评定上，课程考核成绩由十个工程考核成绩来确定，每个工程占课程考核的10%。每个工程的成绩评定采用百分制，由下列三局部构成：

第一局部：常规表现，占总成绩的20%。常规表现成绩由任课教师根据学生的上课和情况和与同学的合作情况打分。依据是学生出勤记录登记及小组讨论记录本。

第二局部：工程执行成绩，占总成绩的50%。每个工程完成以后，任课老师会根据学生的工程完功效果、学生的操作能力、解决问题的能力等进行综合的评定，给出相应的成绩。

第三局部：工程实验报告的撰写，占总成绩的30%。实验报告要求学生把工程的目的、实施、程序及总结阐述分明，并能够提出新的问题。任课教师根据实验报告的书写质量给出相应的成绩。

同时，我们激励学生进行创新。对于在本课程整个实践过程中有创新，积极协助教师完成PLC实践环节、发表PLC相关论文、加入与本课程相关的技能大赛的学生，任课教师在总分不超过100分的情况下，可以给其酌情加分，最多加10分。

4结语

根据吉首大学新开电气项目及其自动化专业的专业课程需要，我们设置了“PLC原理及应用〞新开课程，通过专业组老师的认真研究与探讨，我们确定该课程采用的工程教学法模式，对