PLC教学中的创新（精选12篇）
PLC教学中的创新 第1篇
关键词：PLC,教学改革,创新能力
进入21世纪以来, 一个国家核心竞争力体现在科技创新能力特别是自主创新能力上。因此各国为了培养一大批具有创新精神和创新能力的人才, 都在大力提倡创新教育, 培养具有创新精神、能灵活驾驭所学知识、具备较强社会适应能力、善于与他人沟通合作、对科学和真理有执着追求、具有终生学习能力、能进行国际交往的新型开拓型人才。为此, 必须切实转变“以知识为中心”的高分低能应试教育模式, 改为“以能力为中心”的素质教育模式, 注重学生实践动手能力和创新能力的培养。为了响应这一时代要求, 在PLC教学推进过程中, 强调学生是学习主体, 激发学生的兴趣, 培养创新探索能力, 对提高学习效果有着重要的作用。在PLC教学中, 笔者做了以下几个方面的尝试。
一、思想创新
所谓创新意识的培养即培养推崇创新、追求创新、以创新为荣的观念和意识。我们给学生上《PLC技术基础》第一节课的内容就是带学生参观实训基地, 给他们演示由PLC作为控制器的立体车库、电动机和交通灯实验, 从而使学生对PLC的控制功能有一个直观的感性认识, 从而思考这些强调的功能源自何方。在调动了学生的好奇心和积极性之后, 我们就告诉学生要利用PLC实现你所看到的功能。首先就要学习PLC的工作原理、指令系统, 之后才能将理论与实践相结合, 他们也能完成这样的系统设计, 甚至有更好的创新。在讲授控制输出类基本指令OUT、SET时, 向学生提出:这两条指令都可以使线圈有输出, 是否有区别?可不可以相互替换?有学生提出他们的区别, 这时老师要对学生的创新加以表扬, 同时要鼓励其他同学。然后再由老师总结学生的发言, 从理论上讲述着两条指令的区别, 并且让学生在实验课上进行实验, 从实践中得出结论, 并且能正确地利用这些指令编程。
二、方法创新
在教学过程中, 我们注重把现代教育理念和课程教学内容有机结合, 构建立体化全方位互动教学模式, 形成“知识先导、能力提升、素质目标”教学模式。在教学中采用以老师讲授工程实例引入问题, 兼用启发式、讨论式、互动式等教学方法, 积极发挥学生的学习主体作用。同一问题要求学生对进行多种方案论证, 在此过程中启发他们思考问题、解决问题的工程师思维能力。教师要做到“不愤不发, 先听后评”。同时教师要对同学的独立学习能力进行培养, 比如在讲解PLC梯形图的经验设计法时, 我会举出一些程序设计的例子, 然后要求学生自己去查阅参考书, 采用不同的算法, 实现相同的功能, 并且将编写的程序上机实验仿真, 这样可以督促学生自主学习、独立思考, 而不是听老师单方面的讲解, 从而引导学生创新。学生通过这种方式经过一些练习之后, 目的是使他们从模仿走向探索。比如让学生做一些涉及基本指令、步进指令与功能指令的综合题, 完成时间可以延长至一个月, 并且附有激励措施, 鼓励学生开动头脑, 努力创新。同时与PLC实验室协调好, 采取开放式管理, 由学生先预约, 之后到实验室进行实验。实践证明, 上述方法极大地调动了学生的积极性, PLC实验室的利用率很高, 学生也会主动和老师探讨问题。和学生交流时, 教师要能够耐心倾听, 能循循善诱, 解答他们的困惑。对于编程中的问题, 要提出一些针对性的建议, 从而提高他们编程技巧, 最终学会自己解决问题。
三、培养创新实践能力
重视和改进实验教学, 是培养学生创新实践能力的一种途径。我们要求学生每次实验前做好预习, 写出预习报告, 就是希望学生对所做实验内容了解。每次实验, 首先要对实验目的有明确点认识。其次需要正确地使用实验设备, 仔细地观察实验现象, 正确地记录实验数据, 从而得出相应的实验结论。实验完成之后, 及时地整理好器材, 写出准确的实验报告。例如, 在做由继电接触器控制系统转换为PLC控制的实验时, 我们要学生首先掌握各种低压电器的使用方法以及PLC能够驱动负载的类型和范围。开始做实验时, 让学生先装配一个普通的四台电机顺序启动, 反序停止的结构。然后采用另一种方法, 即用PLC配线安装, 之后编程, 再把两种方法进行比较, 写出它们各自的特点, 从而让学生利用这个例子自己总结出PLC的功能调整方便以及接线简单的优点, 学生的创新实验操作能力也通过这一过程得到进一步培养。接下来还可以对原实验进行升级和改造, 要求完成单步运行和急停方式。这次实验完全让学生自己画出程序的流程图、进行编程、安装接线、再仿真和调试。在这个实验中学生通常不能一次成功。教师要从安全的角度进行把关, 在学生遇到问题时予以启发, 并要求学生解释实验设计的思路以及存在哪些问题, 打算如何解决等。教师要进行逐一点评。这样通过几次综合实验做下来, 学生逐渐地由学生思维转向工程师思维, 不但能仔细分析问题, 而且能发现问题, 学会解决问题。因为PLC所有的实验都是设计性、综合性的实验, 学生每人使用1套设备进行实践训练, 并且通过计算机网络实验教学管理, PLC实训室面向学生开放, 学生还可以自行出设计题目、进行创新实验、制作模型, 进行课程设计和毕业设计等。通过这样多层次、多角度的训练, 可以更好地培养学生的创新实践能力。
四、考核创新
由于《PLC技术基础》是一门侧重实践的课程, 所以考核的内容更加应该侧重实践和创新。考核的重点应放在学生的实际应用能力及创新思想和意识方面, 所以本课程考核卷面和实践相结合, 分别占总分的60%和40%。根据课程的模块结构情况, 以系统设计为主, 即在学习完《PLC技术基础》这门课程以后, 要能够把所学的几个模块, 综合应用起来, 完成考卷的各个系统设计。实验成绩测评内容如下:实验预习报告 (30%) +实验接线作品制作 (40%) +归纳总结作为创新点 (30%) 。
总之, 创新教育已成为当今教学发展的新要求, 教师作为教学活动的组织者和设计者在PLC教学中要着重培养学生的创新性思维习惯, 不断激发学生的创新意识, 最大程度挖掘学生的创新潜能, 提高学生的实际应用能力。
参考文献
[1]汤自春.PLC原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社, 2006.
[2]孙德胜, 李伟.PLC操作实训[M].北京:机械工业出版社, 2007.
PLC教学中的创新 第2篇
论文摘要：在技校PLC教学中运用项目教学法，充分体现了以学生为主体的教学理念，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生自主探究、分析问题、解决问题的能力，将理论知识运用于实践的能力以及合作能力。
论文关键词：项目教学法 PLC教学 自主学习
项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动，其目的是在课堂教学中把理论教学与实践教学有机地结合起来，充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。项目教学主要由内容、活动、情境和结果四大要素构成。项目教学与传统教学相比较有自己的显著特征，具体表现为：
(1)教学内容以工作任务为依托;
(2)教学活动以学生为主体;
(3)学习成果以多样化为特征。在项目教学中，每个学生会给出不同的解决任务的方案与策略，因此，学习成果不是唯一的，而是多样化的。项目教学法具有实践性、明确性、自主性、发展性、综合性、开放性等特点。项目教学的流程如下图所示。笔者现以PLC教学为例，谈谈项目教学法的应用。
项目设计与确立项目教学法成败的关键是能否设计一项合适的教学任务。因此，在选择和设计项目时要充分考虑以下几个方面的问题：
(1)项目活动能否很好地应用学生已有的知识。
(2)项目活动能否引导并帮助学生完成新知识的自主学习。
(3)所选择的项目内容在现阶段教学中能否较好地起到承上启下的作用，充分体现综合性和应用性。
(4)项目活动能否让学生感兴趣并激发学习新知识的兴趣。
(5)所选的项目活动在进行过程中能否有效地促进学生之间的沟通与合作。
(6)能否让学生将所学的知识与现实生活联系起来。在进行“PLC编程应用练习”教学时，考虑到学生对交通灯非常熟悉，笔者将“十字路口交通灯控制系统”列为教学任务。具体的控制要求是：红、绿、黄灯受一个起动开关控制，当起动开关接通时，信号灯系统开始工作，先南北红灯和东西绿灯亮，东西绿灯亮3秒后，开始闪动，周期1秒，闪动5次后熄灭，东西黄灯亮2秒钟，到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时南北红灯熄灭，南北绿灯亮。南北绿灯亮3秒后，闪动5秒后熄灭，南北黄灯亮2秒，然后南北红灯亮，同时东西红灯熄灭，东西绿灯亮，开始第二周期动作。要求学生写出 I/O分配表、I/O接线图、程序并作注释，完成操作。
分组及制定实施计划教学项目确定之后，针对学生情况给学生分组。一个组以三名学生为宜，将基础好、动手能力强的学生与基础相对较差的学生组合在一起。这样，既能保证项目活动按时完成，又有利于学生间互相交流，有助于专业较差学生提高。分组后，学生以小组为单位制定实施项目活动的计划，包括任务分配以及各项内容需要的时间等。在此次项目教学过程中，进行小组人员分工是一个比较好的做法。以往形式上的分组，教师布置的项目活动其实只是使小组中学习较好的学生得到锻炼，基础较差的学生得不到锻炼。而分工后每个学生都有压力，基础较差的学生即使被分配了一些不太难的任务，他们也要自主学习、动脑思考。
学生自主学习在此阶段，需要小组完成编程、写出I/O分配表、设计I/O接线图等几项内容。学生按分工各自进行相应内容的学习和准备。在此过程中，教师要注意观察，鼓励每个学生都积极动脑思考和发言，可以讨论，但不能抄袭。此时，小组中基础较差的.学生在完成任务上有一定的困难，笔者就鼓励他们多请教同组中学习好的学生，同学间相互帮助共同完成项目活动。这样，对基础较差学生来说是一个很好的树立学习信心的过程，对学习好的学生也是一种促进。
项目实施在上一阶段，各小组都能在计划时间内完成项目活动。接下来，要求各小组将编写好的程序由小组每个成员各输入一遍，调试正确后进行接线。然后，小组间互相检查，确认无误后进行加电测试。在巡视、检查过程中，笔者发现学生输入地址分配基本统一，输出地址分配较乱，于是及时加以引导，帮助学生理清思路，并在调整程序过程中与学生讨论定时器的使用、比较指令的应用、步进指令的应用等等，指导他们应用所学知识，发挥主观能动性，正确地编程。之后，笔者又要求学生按照设计要求验证设计是否正确，并指导他们在实验板上接线。接线完毕每组进行检查。在这个过程中，笔者发现有的学生对工作台不熟悉，不知道如何连接输入输出。于是笔者让学生结合理论解决接线问题，加深对理论知识的理解。接线问题基本解决后，让各小组进行通电试验，有的小组一次性成功，有的小组没有按要求实现程序控制，电路没有反应。此时，要求没有成功的小组分析问题出现的原因，小组内进行讨论，检查连线，修改程序。通过努力，他们基本上独立完成了本次项目活动。看着实验板上的交通信号灯有序地闪亮着，学生们高兴地笑了。
评估、总结在项目实施过程中，学生根据实际问题设计出程序，有的用比较指令，有的用定时器、计数器等。设计方法有梯形图经验设计法、顺序控制设计法以及顺序功能图等。笔者适时加以提示，让学生展开讨论，互相帮助来修改自己的设计。最后评价时，笔者充分肯定了学生的成绩，并简要介绍了PLC编程的设计思路、正确的设计方法、连接电路时应注意的事项及PLC的广泛应用等知识，让学生经过自主学习后获得对知识的系统性认识。
诚然，应用项目教学法进行专业课教学的效果十分明显，但在实施过程中也遇到了不少的问题：
(1)要求教师不仅要有较高的理论知识水平，还有较强的实践动手能力。
(2)技校学生素质不一，自学能力差，给自主学习、完成项目任务带来一定的困难。因此，在实施项目教学前，需要在前面几节课提前进行准备或铺垫，在项目教学实施时，也应予以课时的保证，必要时延长授课时间，以保证项目活动的完成，否则将使学生对项目教学失去兴趣，更难以达到有效提高学生实践能力的目的。
(3)项目教学的核心是通过实践最终完成一项任务，因此对实验实训设备提出了较高的要求。学校应在硬件建设方面予以重视，加大投入，努力为师生创造一个良好的实践环境。
参考文献：
[1]张文才.技校在推广“行动导向教学法”过程中存在的问题及对策[J].中国职业技术教育，，(28).
PLC教学中的创新 第3篇
【关键词】高职；PLC课程；教学方式；创新
PLC是一门应用性和实践性都很强的专业课程。高职院校应加强对PLC课程教学的改革与创新，积极从教学内容、教学方式、考核模式等多方面进行探索和实践，以适应社会高技能应用型人才培养的需求。
1.高职院校PLC课程教学基本现状
1.1 教学方式陈旧，难以适应形势发展
当前高职院校中关于PLC课程的教学方式仍旧是以理论讲授为主，辅助以一定的实验教学。这是一种传统的本科教学方式，偏重于理论知识能力的传授和培养，与实践运用相脱离，学生职业能力和素质的锻炼效果较差。
据调查，高职院校很多学生对教师单纯的课堂授课缺乏兴趣，听课积极性不高，作业完成质量差，教学目标落实难度大。其根源在于教学方式陈旧，已经无法满足现阶段社会对学生操作技能的要求，影响学生的学习主动性，缺乏直观性和生动性，阻碍了教学质量的提高。教学方式的改革势在必行。
1.2 理论知识与实践技能脱节
当前PLC课程教材与教学大纲已经滞后，不能与生产实际需要相适应，最直观地表现是实践技能锻炼环节薄弱。很多高校已经注重加强这方面的改革，积极贯彻高职高专“理论够用、重在实践”的要求，重新整合理论知识教学资源，强化学生动手能力培养，加大实验、实训力度，取得了一定成效。但很多高职院校还没有足够重视，理论教学和实践教学不能同步，实践技能培养仍然滞后。
1.3 师资队伍相对薄弱
PLC课程应用性强。专业任课教师必须具备较高的科研与技术开发能力和一定的理论认识水平。这样才可以保证理论教学与实践教学的高质量。但目前很多高职PLC课程专业教师从高校毕业后就直接走向了工作岗位，没有获得系统的实践训练，自身也不具备过硬的实践能力。换句话说，现在高职学院PLC课程专业教师综合素质水平参差不齐，师资队伍相对薄弱。高质量的理论和实践教学无法从根本上得到保证。
因此，要加强教师实践教学能力的培养，尤其是实践经验匮乏的青年教师。应重视加强教师实践教学的意识，多安排他们到企业学习培训，熟悉生产过程，积累实践经验。
1.4 实践考核方式没有得到足够重视
目前，很多高职院校PLC课程考核仍旧完全侧重理论知识考核。考核方式对实践考核要求过于宽松，且比重偏小随意性强。考核制度和考核方法滞后，学生成绩的好坏不能全面客观地反映学生对知识的掌握情况和对知识的运用情况。
因此，学校在理论考核的基础上要加大实践考核力度。实践考核一般要求学生依据所学知识，确定PLC控制系統设计方案，设计PLC系统外部接线图，编写控制程序，连接电路运行调试，分析运行结果。学生必须在规定时间内独立完成，教师进行综合考核。
2.PLC课程的教学方式创新与实践
2.1 项目教学法
项目教学法是行为导向教学法的一种。它用项目作为知识的载体，通过实施一个完整的项目而进行教学活动，是一种具有先进性和时代性的教育理念。在PLC课程设计当中，实施项目教学法可以有效提高学生的学习兴趣，是提高教学质量的重要途径。
2.1.1 项目准备
项目准备，是PLC课程教学中实施项目教学的基础。准备阶段要明确PLC课程项目设计思路和目标；确定PLC课程项目载体；对PLC课程项目任务进行分析；对关联知识即顺序功能图知识的学习，包括顺序功能图的组成、结构类型、顺序功能图等。在这一阶段，教师确定自己的主体地位，合理安排课时。
2.1.2 项目实施
项目实施，是PLC课程项目教学法的核心环节。这一阶段，学生是活动的主体。教师应当注重创设学习情境，营造学习氛围，提供必要的指导和帮助，引导教学过程顺利开展。PLC课程教师可根据实际情况对学生合理分组，使其以团队合作依据布置任务设计PLC控制程序。教师在此阶段负责必要指点和引导。待小组完成以后进行演示汇报，教师作检查评价。
教学活动在互动学习中进行，学生占主体地位。学生分组上机操作，教师进行考核与点评。上机操作完成后，学生在课外完成程序设计和调试报告。
2.1.3 项目评价
项目评价，是项目教学法的最后步骤。教师应格外注意，所谓评价并非只是针对学生完成的结果，应当是贯穿于从准备到完成的每一个环节。在PLC课程项目教学组织与实施中，教师要选择既能体现教学理念，又适合本校实验实训条件的教材；充分利用多媒体技术、现场教学等先进授课方式进行讲授；注重突出学生学习主体地位，尊重学生个性化差异，积极引导，注重细节，科学评价。
2.2 案例教学法
案例教学法，是教师依据教学内容，设置一个真实的或虚拟的、富有启发性的情境，引导学生通过参与分析、讨论、表达等方式，在具体的问题情境中积极思考，主动探索，从而掌握教学知识点，并培养和提高学生发现问题、分析问题和解决问题能力的教学方法。
相比较传统的教学方法，实施案例教学则更强调教师与学生的互动，在注重理论系统性和完整性的同时，突出学生“学习主体”的地位，可以有效改变学生被动学习和应试学习的状况，提高教学质量。
高职院校PLC课程案例教学要做好以下几点：（1）案例设置难易要适中。要准确制定案例教学计划，案例选取和设计要涵盖课程的基本知识点。（2）案例选用要有典型性。根据PLC指令的应用情况和所使用的教材精心选取有实用性和代表性的案例。（3）案例要贴近生活实际。案例选取要与学生日常生活和社会实践密切相关。例如，自动投币售货机案例，可以很好地激发学生们对如何实现投币计费和找零的疑问，调动学生的积极性，从而更好地探索和使用数字指令的问题。（4）教师要注重加强案例的演示讲解。要充分利用多媒体现代技术进行演示，加深学生的认识和理解。
2.3 任务驱动教学法
任务驱动教学，以提高学生创新意识、培养学生研究性学习能力为目标。它是从任务驱动教学的原则出发，精心设计任务，注重引导探索，实现知识传授的循序渐进的过程。
高职院校PLC课程教学要格外注意：
（1）明确任务目标。教师要立足学习总体目标，将每一个学习模块细化为不同的“任务”。要依据学生个性化差异以及接受知识的能力，从实际出发，因材施教。任务设计要考虑任务的大小和知识点的含量，合理分散重点和难点，最大化地激发学生的学习动机。（2）引导学生进行任务分析。这一环节应由学生主动完成。允许学生讨论、分析，提出问题，尽可能提供给每一位学生发表意见的机会，教师则要正确启发、引导。（3）完成任务。在明确了任务和目标以后，教师鼓励学生通过查阅资料、尝试探索、相互合作等方法去完成任务。在教学方式上，要注重学生的自主发展，培养学生的自学能力，在教学过程中不断地用“任务”来引导学生自学，让学生根据“任务”的需求来学习，变被动地接受知识为主动地寻求知识，充分调动学生的积极性。（4）任务评估。这是对整个学习活动的总结和评价。教师应注重对学生成果展示，来增强学生的主动性和成就感。点评要突破教师的特有模式，鼓励学生、团队之间相互点评，借以激发学生的深入思考，增强学生的责任感，最大限度地提高学习效果。
3.结论
伴随社会发展，PLC技术应用愈加广泛，社会对技术人才需求日益增多。各高职院校应继续深化PLC课程教学实践改革，不断创新教学方法，培养出更多社会需要的优秀技能型人才。
参考文献
[1]李宇青，王浩，张明续.可编程控制器课程教学研究[J].职业，2011（09）.
[2]袁惠娟.PLC课程教学的探讨[J].中国科技信息，2009 （20）.
[3]刘晓青，李晋.电气控制与可编程序控制器教学思考[J].中国电力教育，2011（20）.
PLC教学中的创新 第4篇
(一) 基于组态的PLC实验教学
PLC是一门实践很强的课程, 要求学生具有较强的动手能力和熟练调试程序的能力, 实验课是PLC课程必开的实验项目。基于组态的PLC实验是指在计算机上运行事先编写好的组态应用程序, 用软件来代替硬件 (被控对象) 的工作, 借助于计算机的屏幕来观察控制的过程及结果。1.组态软件简介。组态软件是在工业自动化领域兴起的一种新型的软件开发技术, 指一些数据采集与过程控制的专用软件, 是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境, 通过灵活的组态方式, 即通过硬件组态 (硬配置) 、数据组态、图形图像组态等工作即可完成所需应用软件的开发工作, 开发人员不需要编制具体的指令和代码。实验项目的开发采用北京三维力控公司的力控组态软件, 是一个集成的、开放的HMI/SCADA系统开发平台, 运行在WINDOWS/NT/2000/XP环境下, 提供有开发系统、界面运行系统、实时数据库、I/O驱动程序等核心组件。力控组态软件具有远程监控、数采集、数据分析、过程控制等强大功能, 还具有二次发简便、开发周期短、通用性强、可靠性高等优点。2.创新实验的实现。通过力控组态软件我们开发了多个PLC仿真控制对象, 如电机正反转控制、十字路口交通灯控制、溶液混合装置等实验控制系统。 (1) 控制系统构成。PLC实验仿真控制对象系统结构如图1所示, 计算机上配有力控组态软件和三菱PLC编程软件FXGPWIN, 下位机为三菱FX2N-64MR型的PLC, 组态软件通过RS232C接口与PLC进行通信, 并监控PLC所有存储器、控制器及I/O接口的状态, 以变量值的形式传输到计算机上, 供上位机使用及处理。 (2) 实验过程。 (1) 按照每个实验给出的控制要求和PLC输入输出表, 分析控制要求, 明确控制任务。 (2) 分析定义I/O点数, 设计I/O端子的接线图。 (3) 应用三菱PLC编程软件FXGPWIN在计算机上设计PLC控制程序。 (4) PLC程序编制完成后, 要进行调试修改。首先, 利用PLC编程软件中的“编译”命令, 检查PLC程序是否有语法错误, 然后, 再将程序通过编程电缆线下载到PLC中。 (5) PLC与组态软件通信。打开组态工程项目, 即可运行仿真画面, 学生可以用鼠标点击屏幕上的按钮, 发出PLC所需要的输入信号 (如行程开关模拟信号、按钮模拟信号) , PLC接到该信号后, 经过控制程序 (编写的PLC控制程序) 发出控制指令, 上位机接到控制指令后, 控制画面上仿真控制对象的图形、动画、指示灯及机械、显示等动作, 同时在报表中绘出一些曲线, 填入一些数可形象直观地观察仿真PLC被控对象的工作情况, 由此也可验证PLC程序正确与否。
(二) 教学效果比较
茂名学院现有的实验装置为SX-105可编程控制器实验装置, 采用模块化设计, 所有的被控对象均用发光二极管代替实物。因其与实物控制对象相差太远, 传统的实验教学无法吸引学生的学习兴趣, 并且传统的实验设备配置相对简单, 容易损坏、种类少而远远不能满足为学生开设实验课的需要。利用力控组态软件设计的实验, 仿真的被控对象不仅可以接受多种由PLC发出的控制信号, 如逻辑开关信号、继电器控制信号、脉冲信号和各种数值信号等, 还能按照程序的算法以动画、数值、文字、标尺等形式在计算机屏幕上反映出PLC的控制过程与结果, 可以直接从屏幕上观察PLC的控制结果正确与否;通过组态界面亦可向PLC发出各种命令信号, 如逻辑开关控制信号、继电器开关信号、中断信号及位置信号等。力控组态软件还能以按钮、滑动标尺、数值输入及单选框、复选框等形式向PLC发出各种命令和输出各种参数, 以配合PLC的控制, 反映PLC与被控对象 (实验仿真的被控对象) 及控制结果之间的关系。仿真PLC控制对象是以画面形式反映PLC程序执行结果的, 当学生做实验时, 不必为其提供梯形图, 不过可以先通过计算机屏幕为学生展示开发好的仿真控制画面, 使学生对自己设计的控制系统有感性认识, 从而极大地提高学生的兴趣, 强化他们的动手能力;还可以增强学生的参与意识, 使之对可编程控制器的理解更加深入, 从而达到实验目的, 最终提高教学质量。基于组态的实验项目开发周期短, 开发后免维护, 所以可以开发多个仿真实验项目, 增强实验的多样性, 解决传统设备因控制对象简单, 易损坏、种类少而不能满足为学生开设实验课的问题, 以更好地达到教学目的。
(三) 结束语
面对各高校的不断扩招, 学生就业压力的增大, 创新教育势在必行, 实验室是培养学生创新精神和实践能力的重要场所, 因此, 只有加强实践环节的创新, 把具有实用性的新知识、新技术引入实验教学, 对于提高人才培养质量是非常重要的。将组态技术应用于PLC实验教学, 通过动画画面形式直观反映PLC程序执行PLC控制对象的结果, 解决传统实验的实验方法单调枯燥、学生学习兴趣不高、效果不理想等困难, 极大提高学生的参与实践的积极性及动手能力, 并丰富了学生的工程实践经验。并且, 基于组态的仿真实验项目的开发周期短, 开发后免维护, 可以开发多个PLC仿真实验项目, 增加实验的多样性, 以达到全方面教学的目的。此外, 随着组态软件的诞生及发展完善, 已广泛应用于众多行业和领域的工业自动化、过程控制、管理检测、工业现场监视、远程监视等系统, 是PLC应用技术的发展新方向。学生通过实验, 得到较全面、较深入的训练, 掌握利用组态软件进行PLC控制的仿真过程, 对其知识的更新、提高学其学习专业技术的兴趣起十分重要的作用。
参考文献
[1]郭钟宁, 等.机械工程类专业实验课程得改革与创新[J].中国高教研究, 2001, (11) .
[2]钟肇新, 范建东.可编程控制器原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社, 2003.
PLC教学中的创新 第5篇
用
摘 要：PLC课程是电气自动化技术等电气类专业的核心课程。在PLC课程中利用直线光栅尺作为位置检测元件，采用“三菱FX2N-PLC”和“1HC”记数模块再加上“GOT940”作为人机对话显示界面，可模拟实现机床坐标位置信号显示的一体化教学，本文明确了一些重要讲解因素，并阐述了PLC课程一体化教学中的组织实施办法。
关键词：一体化教学 FX-2N-PLC HC记数模块 GOT940触摸屏 应用
可编程逻辑控制器简称PLC，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。本文主要阐述针对PLC及其扩展功能课程进行教学的组织与实施。
下面谈谈在PLC课程一体化教学中，如何利用直线光栅尺作为位置检测元件，采用“三菱FX2N-PLC”和“1HC”记数模块再加上“GOT940”作为人机对话显示界面，模拟实现对机床设备各坐标的位置信号的显示。
一、第一步――讲解
讲解可编程控制器“三菱FX2N-PLC”“1HC”记数模块和“GOT940”的用途、工作原理和优缺点等。
二、第二步――介绍
介绍FX2N和1HC功能模块的配置程序和接口。着重介绍“PLC-FX2N”在工业控制中的应用。详细介绍“FX2N-1HC记数功能模块”的使用，此高速记数模块是具有2相50KHZ的高速计数器，它的记数速度要比“PLC”内置的计数器要快得多，而且它可以直接进行比较和输出，各计数器模式可用PLC命令进行选择，如1相或是2相，16位还是32位模式，只有这些模式设定以后“FX02N-1HC功能模块”才能正常运行。对于它的输入信号必须是1相或是2相的电压为“5V、12V、24V”的方波信号。FX2N-PLC与FX2N-1HC之间的数据传输是通过缓冲存储器交换进行的，“FX2N-1HC”有32个缓冲存储器，每个存储器为16位，其占用PLC扩展总线上的8个I/O点，这8个点可由输入输出进行分配。首先将所有的设备按说明书要求进行正确连接，在编程设备中必须预先安装win98、win2000或winXP的系统软件给予支持，然后还要安装“FX-PSC-DU-WIN-C”人机界面的编程软件，安装“FXGP-WIN-C”的PLC编程软件。使用编码器或是其他能输出5V～24V方波信号的位置检测元件都可以参照相关硬件说明书进行连接。硬件连接完毕后就可对设备进行编程调试，为下一步编程调试打下基础。
三、第三步――对该设备进行编程初始化
具体方法和步骤如下。
一是当所有设备连接好后，首先要在编程设备中打开“FXGP-WIN-C”软件编写“FX2N-1HC”的初始化程序，让位置检测设备发出位移方波信号时PLC和记数模块能够迅速准确地记录并且利用相应的程序对其进行处理。
二是程序首先要使PLC得电瞬间M8002初始脉冲只在上电时接通。编写如下程序【TO K0 K4 K16 K1】，在第一个功能模块中的第四个寄存区内的第十六位里写入“1”。此条语句是让“FX2N-1HC”允许“PLC”写入数据。
三是编写程序【DTO K0 K20 D1000 K1】，把“PLC”内部寄存器D1000中一个32位的数据写入“FX2N-1HC”中的第二十个寄存器内。此条语句是让“PLC”内部的断电保持寄存器D1000中在上次断电保存的数据写回到“FX2N-1HC”中，这样每次设备通电后就可以在保留上次设备断电时的数据基础上继续工作。
四是编写程序【TO K0 K4 K1 K1】，将“FX2N-1HC”中第四个寄存器的第1位数据位置入“1”，它表示此记数模块可以开始进入记数状态。
五是编写程序【DMOV D1100 D100】，将“PLC”中第“D1100”中的数据传送到第“D100”内部寄存器中，主要是让“GOT-940”人机界面在得电时显示十进制的位置信息。“PLC”中各内部寄存器功能用途：D100=提供人机界面最终显示的轴运动位移数据，D500-D501=位置检测设备采集后的32位存储区，D600-D601=脉冲数转换为坐标数据存储区，D1000=断电脉冲存储区，D1100=断电十进制数据存储区，D1500=清零数据转存区。
现在已定义好所需的存储区，并且能把位移脉冲传送到所指定的区域，下一步就是把脉冲数据转换成所需要的位置数据，最终通过人机界面“GOT-940”呈现出来供使用。
四、第四步――对采集到的脉冲数据进行转换
程序和步骤如下。
让学生在编程软件中的调试监控状态下仔细观察，按照事先设定好的PLC内部寄存器地址的数据变化过程，试着编写PLC控制的梯形图，并将梯形图程序输入到计算机里。
一是在编程中使用“PLC”内部上电监控特殊继电器“M8000”当“PLC”得电之后始终运行的程序，编辑程序是读出“FX2N-1HC”第20个内部寄存器中的一组32位数据，并且传送到“PLC”内部寄存器“D500”中。这里需要特别注意的地方是此时“PLC”内部寄存器“D500”中的数据只是所采集到的方波个数，还不是所需要的坐标数据。
二是把采集到的方波数据转换为所需要的坐标数据，这里必须根据位置移动数据采集设备的特性来设计编写的。首先将内部寄存器“D500”中的脉冲数乘与一个基数“K4”，此基数主要取决于数据采集设备的性能。例如：使用的数据采集设备是每移动1毫米就能发出500个“A”方波脉冲和500个“B”脉冲，而人机界面“GOT940”上所显示所需要的精度为1/1000毫米的数据，此时就必须将“K4”基数改为“K2”再传给“D600”。
项目教学法在PLC教学中的应用 第6篇
关键词：项目教学法 学生 能力 PLC
PLC，中文名称可编程序控制器，是在电器控制技术和计算机技术的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心，将自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业控制装置。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、算术运算、计数、定时、顺序控制等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程，目前广泛应用于生产实践。
项目教学法，就是一种典型的以教师针对某一教学内容设计的项目引导下、学生以小组为单位进行自主性、探研性学习为中心的学习方法、以解决实际问题的能力为目标，师生共同通过实施一个完整的学习项目为载体而进行的理实一体化的教学活动。项目教学活动过程一般包括项目选取、任务下达、学生分组、制订计划、实施计划、成果展示与评价六个环节。随着中等职业教育的发展，为了适应PLC日益广泛应用趋势，在许多中等职业院校中均开设了PLC课程。本课程具有实践性、综合性、难度大等特点，加之中职层次的学生入学门槛低、生源素质不断下降，知识基础较薄弱，但在教学上教师大多采用传统的传授知识教学模式，按PLC理论、PLC指令、编程软件、编程方法和基本实验等内容讲授，课堂上缺少对学生的能力培养和技能的训练，导致不能很好地达到教学目的。为了在PLC课程教学中对学生提高PLC知识的学习和技能训练的效果，笔者在教学上采用了一体化项目法教学，收到了很好的教学效果。
一、项目教学法在PLC教学中的应用
下面笔者结合“车库自动门的PLC控制”应用实例，阐述项目教学法在PLC教学中的应用过程：
1.项目选取
通常由教师根据该课程大纲要求并结合企业生产、现实生活实际，确定好适用性较强的具体案例作为训练项目，学生看到后不仅能够激发自己的学习兴趣，而且还要达到教学目标。本案例选取的是“车库自动门的PLC控制”，在人们日常生活中应用很广泛，学生必然会去弄清其中的奥秘。
2.任务下达
由教师下达项目任务书后，对该系统的控制和操作要求对学生进行描述和分析，逐项分解项目任务，然后对学生提出该项目设计的要求、在设计过程中的注意事项、完成项目的时间、完成任务要达到的目标等。
3.学生分组
学生得到项目任务书及要求后，全班学生根据个人特点分成若干个项目小组，一般3至5名为一组，每组推选一名组长，负责和督促项目活动的进展。
4.制订计划
小组确定后，小组长与组员共同研讨，针对该项目进行合理分工，制定好实施步骤和工作程序，规划好时间，确定好项目控制系统总体方案。
5.实施计划
项目实施批准后，学生可按各自的分工依据制定的计划有步骤地实施项目。在此环节中，小组成员之间、组与组之间均可沟通交流。教师要做好观察和监督工作，是否每个学生都参与到项目中，有无团队合作意识。同时，教师要给予学生指导，帮助学生理清思路，鼓励学生尝试自己解决问题。
6.成果展示与评价
项目施工结束后，各个小组可根据本组对“车库自动门的PLC控制”系统设计的I/O分配表、设计PLC硬件接线图、编写PLC控制程序以及系统通电调试等工作，结合任务下达时教师所提出的要求进行自我成果展示，再一一向全班展示，由教师针对每组的完成情况，组员之间的合作情况等予以评价，给出指导性的建议，然后由学生去领悟、学习和进一步完善项目任务。
二、小结
通过项目教学法在PLC教学中实施，能有效地将PLC理论与实践相结合，与企业生产和日常生活实际相结合，充分调动了学生学习的兴趣和积极性，促进了学生之间的沟通与合作，培养了学生分析与解决问题的能力，发掘了学生的创造潜能，提高了学生学习和应用PLC技术的能力。
参考文献：
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[2]林崇德，冯忠良，伍新春等.教育心理学[M].北京：人民教育出版社，2000.
[3]金彦平.PLC课程的项目化教学[J].常州工程职业技术学院学报，2007（04）.
[4]邓朝阳.互动式教学在可编程控制器教学中的应用[J].职业教育研究，2006（01）.
PLC教学中的创新 第7篇
工程教育的人才培养必须面向工程实际, 加强工程训练, 这是我国经济发展的迫切需要, 也是包括发达国家在内的高等工程教育的经验。近年来, 在工程教育中存在重“学”轻“术”, 面向实际的工程训练不足的现象。加强实验环节和工程技术训练的综合性, 对提高学生分析与综合能力以及良好素质的养成是非常重要的。这种实践活动包括校内工程技术训练、科研项目的参与和校内外的实习等部分[2]。
“可编程控制器 (PLC) ”是我校电气工程及其自动化专业、自动化专业等专业的主干专业课程教学内容之一, 强调理论而又偏重实践应用, 与生产实际和工程应用结合紧密且应用广泛, 对不少学生的就业有着重要的影响, 也普遍受到学生的重视。为了提高实践教学质量, 我们对实践教学的各个环节采取不同的教学方法和手段, 充分调动学生的积极性, 将培养学生的工程实践能力和创新能力的理念贯穿于整个实践教学体系中。
一、改革实验教学与课程实习
可编程控制器 (PLC) 需要通过实践环节来掌握和保证。而实践教学是高等学校培养创新人才的重要教学环节, 是加强专业知识教育, 增加学生的感性认识, 培养学生实践知识、工程实践能力、综合素质、创新能力的重要综合性训练环节[3]。PLC的实践性教学环节主要包括课程实验、课程设计、课程实习、毕业设计等。我们实践教学的指导思想是大力倡导培养大学生工程实践能力和创新精神, 克服“理论脱离实际”的弊端, 提高我校电气工程及其自动化专业人才的市场竞争力。
1. 实验教学多管齐下
通过实验, 学生从课堂走向实验室, 从理论走向实践[5]。
PLC实验室先后添置了16套PLC实验装置和多套中型模块式PLC以及组态软件、触摸屏、变频器、多功能电气柜等设备, 同时数届学生的相关软硬件毕业设计成果亦有效充实了PLC实验室的内容。该实验室可开设十字路口交通信号控制、机械手模拟控制、三层电梯模拟控制等实验、设计内容, 且是相关课程设计、课程实习、毕业设计的重要基地。为我校电气工程及其自动化、自动化、检测技术与仪器专业的学生进行相关课程的实验、实习, 增强实践动手能力、培养应用型工科人才等奠定了较好的物质基础。
任课教师同时承担实验课的主讲和辅导任务, 避免教学和实验的脱节;实验教学“以学生为主, 教师为辅”;为了实验效果, 我们加强实验环节的过程管理, 将实验预习、实验过程的考核贯穿其中;实验内容分验证性和设计性两部分, 设计性实验如“机械手模拟控制”由学生根据控制要求确定控制方案, 用指示灯模拟显示, 绘制I/O接线图及顺序功能图, 编写梯形图, 然后进入实验室上机调试, 不同学生的思路不同, 结果也各异, 较好地锻炼了学生的设计及实践能力;同时注意发挥学生的能动性和创造性, 使学生变“被动”为“主动”, 指导教师在整个过程中注意循循善诱的引导, 如用PLC实现电机正反转直接切换实验时, 当某一组同学实验出现切换的瞬间熔断器烧毁或空开跳闸时, 让所有学生分析和思考为什么实现正反转直接切换时尽管PLC梯形图的逻辑功能不错, 但却出现事故的原因, 并引导给出两种不同的解决方法:PLC输出端的相关接触器采用常闭辅助触点电气互锁或梯形图中增加延时切换环节, 并让学生在实验中验证, 同时进一步引导学生思考电机Y-D切换控制时会不会出现同样的问题, 这样在学生的头脑中留下了深刻的记忆, 既学到了书本之外的知识, 又避免在今后的工程或工作中犯类似的错误。
2. 课程实习尝试
课程实习是培养工科学生实践能力的重要途径。笔者将PLC引入电气控制实习中, 选题是“铣床的PLC模拟控制”, 具体做法如下:
实习室拥有20套学校自制的模拟装置, 学生二、三人一组, 根据电气控制屏上元器件布置情况, 绘出平面布置图, 记录元器件的规格型号数量等, 结合课本及常用低压电器手册等资料熟悉低压电器, 并用万用表等检测, 统计测点并绘制PLC的I/O接线图及输入输出分配表, 将较复杂的电气控制电路改编成PLC梯形图程序, 然后进入PLC实验室, 利用PC、PLC及开关按钮指示灯等进行模拟调试, 在调试合格功能实现后, 让学生进入实习室按照工程设计要求绘制安装接线图, 在教师检查合格后, 再进行安装接线。接线前教师讲解并示范二次接线的要求和要领, 接线工艺按照工程标准要求, 大部分同学的接线既美观大方又能通过异型套管上的标识方便查线。
为保证人身及设备安全、降低故障率, 安装接线调试分三步走, 首先在接好24V直流输入回路未接输出回路并检查无误后通电查看PLC输出指示灯运行状况, 正确后再接输出回路, 检查后接通交流用户电源, 检查接触器的运行状况合格后, 最后才接通3台鼠笼式交流异步电机, 模拟实现铣床主轴电机的顺铣逆铣、工作台进给电机的正反转控制、变速冲动、工作台快速移动等功能。结合二次接线工艺、实现功能、出现问题的解决能力、实习报告质量、实习考勤等确定学生的实习成绩。尽管带队教师累了一些, 但由于既较完整地反映了教学内容又较全面地锻炼了学生的综合能力, 不少同学主动加班加点保质保量地完成实习任务, 学生的收获和反响较好。
二、设计结合工程实际, 培养锻炼学生能力
课程设计、毕业设计作为工科专业重要的教学环节, 它对于检验、考核学生运用所学知识去解决问题的综合能力和培养学生的自学能力、钻研精神、敬业作风至关重要[4], 培养学生分析、解决实际问题的能力, 使学生受到一名工程师应具备的工程设计能力的初步训练[6]。
首先, 重视课程设计、毕业设计题目的选择。使其具有实用性和先进性, 力争体现出工科专业毕业生“工程能力较强”的特色。也便于大学生毕业后, 经过短暂培训和实践后能较快地胜任相应工作岗位。
其次, 毕业设计采用软硬件结合的方式, 改变以往硬件题目少, 软件、仿真、模拟题目多的现象[3]。这样不但有利于学生理论联系实际, 培养其工程能力、创新能力, 也有利于学生自学、发现问题、解决问题, 发挥独立见解和创新精神。
另外我院对三、四年级的学生实施“科研创新导师制”, 导师和学生之间双向选择, 导师让学生提前介入有关课题, 熟悉并学习有关知识, 充分发挥学生的兴趣和特长, 激发学生的学习热情, 鼓励大学生创新、创优与创业成才。笔者还不断进行业务总结, 完成东南大学出版社出版的“可编程控制器及其应用”副主编教材一份, 目前还担任“PLC应用实践”教材的主编工作。
我们结合工程项目或生产设计, 将工业组态软件、触摸屏、变频器等实用工程知识、设备、技术等引入学生的毕业设计中, 先后开设了“基于Internet的泵站远程监控”、“基于PLC的某翻水站计算机监控”、“基于PLC及HMI的某生产线监控”、“基于VC及PLC的某计算机监控”、“基于组态软件及P L C的某计算机监控”、“基于P L C的电梯集选控制系统”、“某变频恒压供水控制系统”等课题, 软硬件结合, 注重毕业设计的应用性、实用性, 既改善了实验室的面貌, 同时更为培养学生的工程技术应用能力打下了坚实的基础。
三、结束语
实践教学是一个比较复杂的教学体系, 受实验、实习条件、师资水平、学生能力、经费等诸多因素限制, 以及教育部本科教学评估中毕业设计一人一题的优秀标准的挑战, 要全面提高实践教学效果、培养工程实践能力和创新精神, 增强学生综合能力还存在一定困难, 需要各方的不断努力和探索。我们在今后的工作中还需继续努力, 进一步培养符合社会需求和专业培养目标的合格的工科大学毕业生。
摘要：通过对可编程控制器 (PLC) 的实验、课程实习、课程设计、毕业设计等实践教学环节的改革、探索和总结, 将培养学生的工程实践能力和创新能力的理念贯穿于PLC的整个实践教学体系中, 努力培养经过高等工程教育的合格工科人才。
关键词：PLC,实践环节,教学改革
参考文献
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[6]熊幸明, 何新军, 张志刚, 等.“工厂电气控制技术”课程设计改革初探[J].电气电子教学学报, 2004, 3
PLC教学中的创新 第8篇
全国“十三五”规划中强调:培养学生创造思维、钻研科学精神和创新能力是创新教育方式的灵魂所在。为了加强培训实践, 我们将根据国家重大科研项目和重大专项, 重点学科和重点科研基地, 国际学术交流, 建立高水平科学研究合作平台和创新型科学技术才培养基地。当前大学工程教育的首要任务是深化高等教育改革, 培养大学生的工程创新能力和实践能力, 培养的好坏直接关系到大学生毕业就业情况的好坏[1,2,3,4]。
2 PLC控制及应用教学现状
传统的课堂教学是以教师为教学中心, 其优点是发挥教师在传授系统的科学知识的同时能够突出教师的主导作用。传统教学模式虽然培养了自动化专业学生的扎实的基本功和基本的实践能力, 以《PLC控制及应用》课程为例, 通过多年的课堂教学观察还存在一些问题。
(1) PLC技术发展快, 产品硬件更新速度快, 使得高校的硬件设施跟不上, 由此造成教材教学内容和学校的硬件设备不匹配, 学生做实验毫无兴趣。
(2) 学校培养的人才和企业的需求之间出现分歧, 学校的教学观念陈旧, 学生和老师很少去企业进行调研和交流, 企业需要什么样得PLC控制技术人才了解甚少, 具有针对性的实践教学不强, 所以培养出的学生就很难满足企业的要求。
(3) PLC控制课程, 虽然是讲PLC技术, 但是它涉及的控制对象有很多:机械设备、电气设备、液压设备、气动阀等等, 目前授课主要是设备单一主要是以控制电机为主, 从而不能体现该课程复合的特点。大部分高校教学硬件和软件很难满足该门课程实践操作的需要。
3 PLC控制及应用教学策略
要培养适应社会的创新型自动化专业人才, 就要创建创新型的人才培养模式, 而PLC控制及应用课程是自动化专业核心重要课程, 所以对于该门课程的教学必须转变教育观念, 以实践项目为驱动, 大幅度提高学生的工程创新能力。
(1) 以CDIO工程实践观为基础, 更新教育理念
以CDIO工程实践观为基础, 将以人为本的素质教育纳入自动化专业的课程教学体系中, 在自动化专业教学体系中, 专业教育中融入素质教育;知识传授的同时突出创新能力的培养, 因人施教;由系统性的学习科学知识向工程综合性实践学习倾斜, 使得工程创新人才的知识结构和能力体系有了全新的培养, 着力提高当代学生的工程创新和实践能力[5,6]。
(2) 优化教学内容
以引导性的自动化专业工程简介、专业课程的精华领悟和兴趣激发为要素的CDIO工程教育理念是以富有创新和挑战性的实践项目为驱动进行教学, 培养学生进行专业知识的综合运用以及创新, 完整的把握控制系统的设计、编程和调试运行, 达到专业扎实化的基础上, 提高工程创新和工程实践能力的全新的实践研究型教学模式。
结合自身长期从事教学一线积累的经验和本校特色和自动化专业实际情况, 可以针对性地将典型自动控制项目“锅炉温度智能控制系统设计”“电梯控制系统设计”“电机变频调速系统的设计”等融入整个课程理论与实践教学过程中, 启发学生创新思维, 激发学生工程创造力, 形成一整套完整的具有本校自动化专业特色的教学大纲和教学模式。
(3) 考核体系的优化
为了使人才工程创新能力的培养真正落到实处, 其课程考试和评价方式也需要改变。如加强PLC课程及应用课程的实验室以及实训基地的建设, 增加与实际企业相关的实践性项目, 让学生主动考虑问题, 主动进行实践, 真正的参与到课程教学的整个环节中, 包括控制对象特性分析、方案选择、仪表选型、方案设计以及方案实施、评价等, 另外通过校企产学研的紧密合作, 让学生走进企业, 主动发现企业问题并解决, 也让企业工程师来到学校进行实践指导, 真正的提高学生的工程创新能力和实践创造力[7]。
(4) 教师工程创新素质的提高
谈到自动化专业的实践教学改革, 就要求教师做到整个课程教学中的专业知识、工程能力和学习态度的有机融合, 因材施教, 发挥学生的个性的同时, 注重自身工程能力和素养的不断提升。如让大部分教学一线教师深入到企业, 参与企业实践培训, 积极参加国内外高端自动化专业的学术交流;或者选具有丰富的工程实践能力的企业高工来学校对教师进行专业培训, 打造一支具有先进的教学理念、合理的学科知识结构、较强的工程实践能力且能够可持续发展的教师梯队, 为自动化专业创新人才的培养奠定扎实的基础。
4 结束语
结合本校PLC控制及应用课程教学中遇到的实际问题:教学内容陈旧、教学模式跟不上步伐以及综合实验和实践难以匹配工程创新人才的培养目标。本文基于先进的CDIO创新人才培养模式, 优化和改善PLC控制及应用课程的教学体系, 构建实践研究型教学模式, 改变现有的考核方式, 搭建实践创新平台, 重点培养学生的创新性思维和实践创造力, 把PLC控制及应用课程的实践教学改革真正落实, 实现工程创新人才的培养目标, 提高工程创新素质。
摘要：为了优化PLC控制及应用课程教学体系, 实现工程创新人才的培养目标, 通过研究PLC控制及应用课程教学现状, 并借鉴国内外创新人才培养的先进经验, 以强化学生的工程创新能力为前提, 更新课程教育思想, 搭建创新创业实践平台, 促进课程教学模式的大大改善, 促使人才培养质量的大大提高。
关键词：工程创新,PLC,实践教学
参考文献
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项目教学法在PLC教学中的应用 第9篇
一、什么是项目教学法
项目教学法是以学生的自主性、探索性学习为基础, 采用类似科学研究及实践的方法, 促进学生主动积极发展的一种新型的教学方法。在教学活动中, 教师将需要解决的问题或需要完成的任务以项目的形式交给学生, 在教师的指导下, 以小组工作方式, 由学生自己按照实际工作的完整程序, 共同制定计划、共同或分工完成整个项目。在项目教学中, 学习过程成为一个人人参与的创造实践活动, 注重的不是最终的结果, 而是完成项目的过程。学生在项目实践过程中, 理解和把握课程要求的知识和技能, 体验创新的艰辛与乐趣, 培养分析问题和解决问题的能力及团队精神和合作能力等。
二、PLC课程采用项目教学法的意义
目前, 自动控制系统, 普遍把可编程序控制器作为控制系统的核心器件。可编程序控制器由于在取代传统电气控制方面有着不可比拟的优点, 在自动化领域已经形成了一种工业控制趋势。因此PLC课程已成为职业院校电气工程类、机电一体化类及自动化类专业的一门实践性、综合性很强的专业课程。
在课程的讲授过程中单独讲授这些指令应用和编程方法时学生感觉抽象、枯燥、难以理解, 而将它们融合到每个工作项目里通过项目教学, 在饶有兴味的实践操作中学生就很容易掌握这些指令的应用。项目实施时, 由教师进行必要的课堂教学和实验, 使学生掌握必要的基础知识, 然后布置项目任务, 学生应在一定学时内完成项目设计、设备接线、软件编程、下载运行、系统调试、故障排除等环节。学生在项目实践过程中, 理解和把握课程要求的知识和技能, 体验创新的艰辛与乐趣, 培养了分析问题和解决问题的能力及团队精神和合作能力等。
三、PLC课程采用项目教学法的实施程序
项目教学实施程序分为项目的确定、项目的实践、综合评价三个过程。
1、项目的确定
项目的确定是“项目教学法”成功的关键。在明确的教学目标指导下, 综合考虑项目的统筹设置、项目间的联系和层次递进。项目的选择要以教学内容为依据, 既要与书本的知识紧密结合, 又要能够充分体现当前的工程实际情况, 还要有一定的创新空间, 让学生既能运用学过的知识, 又可以创造发挥, 最后, 还必须现实可行, 有条件完成项目。
为了提高学生的兴趣我们由浅入深将PLC课程教学内容从易到难共设置了5个模块16个教学项目。每个项目都包含项目说明、解决方案、知识进阶、应用拓展、思考练习题。项目课题设置具体见表一。项目教学实施方案分为确定项目任务、项目操作实践、综合评价个三过程。
2、项目的实践
项目的实践过程是学生能力培养的重要环节。任务确定后, 教师帮助学生进行项目分析, 串讲相关知识点, 并提出设计建议, 明确该项目要解决的问题及关键, 使学生有明确的目标和感性认知过程, 知道实施该项目要解决哪些问题, 关键在哪里。然后, 学生分组独立设计, 并通过实训设备, 练习硬件接线、软件编程并进行运行调试。
下面以项目“四队参赛抢答器的控制”为例来说明项目教学的具体实施过程:
项目:四队参赛抢答器的控制
项目描述:有一个四队参加的抢答比赛, 其使用设备和比赛规则作如下安排:主持人所在的总台设备由一个总台灯, 一个总台开始按钮, 一个总台复位按钮。各队所在的分台各有一个分台灯, 同时各有一个分台抢答按钮。当主持人给出题目, 哦“开始”并同时按下总台开始按钮后方可进行抢答, 如果哪个队提前抢答, 则做“抢答违例”处理, 若过了20S还无队抢答, 则做“无队抢答”处理。在有队抢答时, 抢得的队必须在50S内完成答题, 如在50S内没答完 (主持人不能进行复位处理) , 则做“答题超时”处理。
教学目标:要求学生读懂四队参赛抢答器的控制电路;认识各状态发生器的位置;能编写四队参赛抢答器控制的程序;能正确接线使四队参赛抢答器工作起来。
项目课时:12课时。
教师先在PLC实验室演示一遍四队参赛抢答器的工作过程, 然后讲解完成这项工作所需要掌握的新的知识点。接下分组讨论, 分析实现该控制的I/O地址分配功能图、设计程序所须指令和步进梯形图等知识;由学生在PLC实验室独立编程输入程序并接线运行调试, 教师在旁指导解答学生遇到的问题。
建立学习小组:3人一组, 共10组。具体实施步骤如下:
(1) 在教师的引导下, 根据对控制要求的分析, 确定输入输出元件的分配表。
(2) 绘制PLC接线图。根据所选用的可编程控制器系列型号, 通过查阅手册了解输入输出点数、输出形式等, 进一步熟悉PLC及PLC内部软元件的认识, 进而绘制出PLC接线图。
(3) 程序设计。在程序设计思路上, 教师引导学生根据系统的工作过程绘出顺序功能图即工作流程图, 再根据顺序功能图设计出梯形图的方法。这是整个项目的难点, 同时也是培养学生独立思考、分析问题、解决问题、进行创造性思维的过程。教师仅仅担当配角, 起引导作用。
(4) 程序调试。在实施步骤制订之后, 需进行程序调试, 分析方案是否可行。在调试过程中, 让学生观察、感知、对比, 培养悟性和洞察力。当程序运行出现问题时, 教师应及时引导学生分析问题, 修正错误。例如, 某些学生对计时器的工作过程一知半解, 在程序设计中缺少对计时器进行复位的指令, 因而程序运行时, 发现不能按控制要求实现工作。这时教师不直接给出答案, 而是让学生自己去思索, 不断调试运行, 主动分析发现错误, 经分析修正后, 运行成功。在反复的运行调试实践中, 学生始终处于主体地位。当他们通过多方努力最终成功时, 他们充满了自豪与成就感, 自信心和创造力进一步提高, 而解决问题的能力也在实践中潜移默化地发展。
3、综合评价
项目的评估总结是“项目教学法”的重要环节。学生的操作会存在各种各样的问题, 教师在评估中要指出问题的所在及解决的方法, 要总结比较各组的特点, 引导他们学习别人的长处来改进和提高自己的能力, 使学生的各种能力在评估中得到提高。学生要进行自我评估, 由每组学生分别介绍项目实施的具体任务、目标、方法、手段以及体会、收获, 可以使师生了解其操作的方方面面, 看到其独到之处。项目的评估总结过程是学生一个学习的过程, 提高的过程。
在整个评估过程中, 每一个项目都能充分显示学生的各种学习能力, 从硬件和软件的认知、操作 (接线和程序的输入) 、编写程序、语言表述、综合素质等多方面对学生进行综合评价, 达到职业教育所提出的“掌握职业基本技能、职业知识和职业态度”的要求。
四、结束语
项目教学法紧紧围绕完成工作的需要来选择理论知识, 以够用为原则着重培养学生的实际操作能力, 将教学活动分解设计成若干项目或工作情景, 以项目为单位组织教学让学生在完成项目的过程中引出相关的理论知识, 在完成项目的过程中加深对专业知识和职业技能的综合运用。
参考文献
[1]蒋庆斌、徐国庆:《基于工作任务的职业教育项目课程研究》[J].职业技术教育, 2005, (22) .[1]蒋庆斌、徐国庆:《基于工作任务的职业教育项目课程研究》[J].职业技术教育, 2005, (22) .
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[4]杨莹、邵瑛、林滔等所编著:《可编程控制器案例教程》, 机械工业出版社, 2008.1[4]杨莹、邵瑛、林滔等所编著:《可编程控制器案例教程》, 机械工业出版社, 2008.1
项目教学法在PLC教学中的应用 第10篇
可编程序控制器 (英文全称Programmable Logic Controller) 简称PLC, 是现代工业控制及生产过程中的的主要部件, 是实现工厂自动化 (FA Factory Automation) 流水线的支柱之一。它是自动控制技术与计算机及电气控制三者有机结合的产品, 即工业专用计算机。它既有计算机控制系统的可编程特点 (控制功能由软件实现) , 又具有继电器控制系统的优良的抗电噪能力 (适应工业控制的各种恶劣的工作环境) 。可编程序控制器还具有很强的连网能力和很高的可靠性, 不仅可以单机使用, 而且可以与计算机结合组成集散式控制系统。
传统的PLC教学方式采用老师讲解为主学生听课为辅的教学方法, 使学生被动地接受课堂知识, 不利于提高学生的动手能力, 限制了学生的创造性思维, 不利于提高学生的学习主动性。教学环节过程是课堂教学和实验教学相结合。而且课堂教学占用大量课时, 实验仅占三分之一课时。为了提高学生的动手能力, 在PLC教学中采用项目教学法, 教学过程都在实验室进行。通过实践多个实验项目, 使学生掌握理论知识的同时, 提高学生的实践能力。
1 项目教学法的概念
项目教学法的特点是: (1) 立足项目。以实训项目为核心, 重组知识体系, 把PLC的指令穿插到每个项目中, 让学生在动手过程中来理解、体验和领会相关指令的应用, 提高学习兴趣, 掌握相关的技能和专业知识。 (2) 突出实用。根据学以致用的原则, 凡使用的工具、材料、原件和设备都与企业生产实际零距离接轨, 在实验室的操作模拟实际的生产过程, 从而可以直接应用在实习和工作中。 (3) 强调规范。PLC作为一种工业用计算机, 在实际应用时还要与其他外围设备相配合使用。一些电气设备的操作要求安全、方便、美观、实用。所以每个实训项目强调规范操作, 让学生养成良好的职业习惯, 为将来顺利完成生产任务打下良好的基础。
采用项目教学要以项目为载体, 每个实训项目以项目内容为主线, 以任务目标为驱动, 通过不同的项目分类把PLC的基本指令、功能指令及其综合应用等内容安排到教学当中。这个过程是师生共同围绕一个项目任务去发现问题解决问题的过程, 从而对所学知识有更好的理解。整个过程分为几个具体的步骤实施。其中分析问题、方案设计、项目实施及最终评价, 都由学生之间协作完成, 以学生作为学习的主体。学生以项目任务为目标, 制定相关的实施计划, 通过该项目了解每个环节用到的PLC的相关指令, 并通过实际动手操作掌握指令的应用。
2 PLC课程采用项目教学法的意义
自1969年第一台PLC问世以来, 经历了40多年的发展, PLC的种类在不断地更新, 应用领域也在不断地扩大。PLC主要应用于各种工业环境下的自动控制, 它是一种数字运算操作的电子系统, 采用可编程的存储器, 用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令, 并通过数字式或模拟式的输入和输出, 控制各种类型的机械或生产过程。目前, PLC的应用已经成为现代化设备的象征, 并且PLC已经成为工业控制的主要手段和重要的基础控制设备之一。因此, PLC课程已成为电气工程类、机电一体化类及自动化类专业的一门实践性、综合性很强的专业课程。我校教学用的SF-200系列PLC, 按传统教学方法讲解指令和编程方法时学生觉得枯燥无味、抽象不容易听懂, 而将它们融合到每个工作项目里通过项目教学, 在实际的操作中去领会、掌握指令的应用就比较容易了。每个项目都作为一个课题, 给出具体的任务, 让同学们自己设计实施方案, 规定具体的学时, 在教师的引导下, 督促学生在规定的学时内完成元件选择、I/O分配、软件编程、程序调试、故障排除等环节。使学生在实践中去领会和掌握PLC指令, 并通过分析调试中出现的问题来提高排故障的能力, 体验创新的乐趣。
3 项目教学法在PLC课程中的实施
3.1 项目的制定
下面以“电梯控制”为例说明PLC课程项目教学的实施过程:
项目:电梯模板自动控制系统
项目描述:电梯启动后, 轿厢停在一层, 并有一层指示灯亮, 此时, 电梯一直处在上升状态, 即上升指示灯亮。楼层共有四层, 若有二层、三层、四层的呼梯信号, 则相应的呼梯信号为ON, 电梯上升。电梯到达二层后, 一层指示灯灭, 二层指示灯亮。平层信号由相应输入下面的开关闭合来模拟。同样, 到达三层后, 平层信号给出, 三层指示灯亮。电梯继续上升, 到达四层后, 平层信号给出, 三层指示灯灭, 四层指示灯亮。同时上升指示灯灭, 下降指示灯亮, 则电梯处在下降过程中。过程与上升类似。电梯下降到一层后, 一层指示灯亮, 同时下降指示灯灭, 上升指示灯亮, 重复上述过程。
教学目标:要求学生读懂电梯模板的控制电路;认识各状态发生器的位置;能编写电梯自动控制的程序;能正确接线使电梯模型工作起来。
项目课时:15课时。教师先在PLC实验室演示一遍电梯工作过程, 然后讲解完成这项工作所需I/O地址分配功能图、设计程序所需指令和梯形图知识;由学生在PLC实验室独立编程输入程序并接线运行调试, 教师在旁指导解答学生遇到的问题。建立学习小组:4人一组, 共5组。
3.2 项目的实施过程
具体实施步骤如下: (1) 元件选择。在明确项目任务的情况下, 根据控制要求, 确定PLC的输入输出点数, 画出I/O分配图。 (2) 程序设计。在程序设计思路上, 教师引导学生学会一种先进的设计法顺序控制设计法, 即根据系统的工作过程绘出顺序功能图, 再根据顺序功能图设计出梯形图的方法。这是整个项目的难点, 同时也是培养学生独立思考、分析问题、解决问题、进行创造性思维的过程。教师仅仅担当配角, 起引导作用。 (3) 运行调试。在程序调试过程中, 学生会发现许多问题。比如计时器不能正确计时, 计数器不能复位等。这时老师不要直接给出答案, 要启发学生思考, 让学生自己去分析发现错误原因, 使学生在解决问题的过程中学习分析问题的方法和技巧。
3.3 项目的最后评估
项目的评估总结是“项目教学法”的重要环节。项目的评估总结过程是学生一个学习、提高的过程。学生在操作中会发现各种问题, 学生要组织自评和互评, 发现自己的不足及别人的长处, 从而提高自己的能力。
4 项目教学法教学总结
项目教学法在PLC教学中的应用, 教学效果显著, 但在实施过程中也发现许多问题: (1) 提高师生的安全意识。由于操作都是在实验室进行的, 所以要求师生都要有电业安全操作常识, 规范操作确保安全。 (2) 提高教师素质。教师应具备一定的动手能力及随机应变、排除故障的能力。 (3) 提高设备品质。学校应加大实验设备方面的投入, 创造良好的实训环境。
参考文献
[1]张扬.蔡春伟.S7-200PLC原理与应用系统设计.机械工业出版社.2007.
[2]冯德虎, 张全庄.PLC技术实训的教改探索.高校实验室工作研究.2003 (2) .
PLC教学中的创新 第11篇
关键词:行动导向PLC教学
行动导向教学法已成为中国现代职业教育、培训的主流发展趋势,其主要内容包括:项目教学法、大脑风暴法、卡片展示法、文本引导法、模拟教学法、角色扮演法、案例教学法等。它是职业教育的主要教学方式方法。可编程序控制器的原理与应用〔以下简称《PLC原理与应用》〕这门课是电气、电子类的主修科目,但《PLC原理与应用》是一门理论性与实践性都非常强的课程。我们如果依照教材章节顺序采取按部就班的教法,也就是先讲概论、硬件,再讲指令、语句,最后讲编制程序,对于学生来说,到真正应用时感到无从下手,不能把前面的指令和编程方法有利得结合。因此本文重点采用了任务驱动的教学方法进行了PLC的教学。
一、行动导向教学法具体操作步骤
行动导向教学主要分为三个阶段,即活动的开始、活动的展开、活动的结束 。每一阶段的活动都要由师生共同参与设计、制定。
第一阶段:活动的开始
明确任务目标:通常由教师提出一个或几个任务设想,然后同学生一起讨论,最终确定项目的目标和任务。制定计划:由学生制定项目工作计划,确定工作步骤和程序,并最终得到教师给予点评和认可。
第二阶段:活动的展开
学生确定各自在小组中的分工以及小组成员合作的形式,然后按照已确立的工作步骤和程序工作。创造机会让学生走出课堂到实践中应用。
第三阶段:活动的结束
检查评估:先由学生对自己的工作结果进行自我评估,再由教 师进行检查评分。师生共同讨论、评判项目工作中出现的问题,学生解决问题的方法以及学习行动的特征。通过对比师生评价结果,找出造成结果差异的原因。
二、行动导向教学具体实践
以《可编程控制器原理及应用PLC》中的机床动力头控制为例。
1、任务目标
任务要求:
动力头的初始位置在左边,限位开关SQ0受压,动力头运动由3个电磁阀控制。
按下启动按钮后,动力头向右快速进给(简称快进);
碰到限位开关SQ1后变为工作进给(简称工进);
碰到SQ2后退回(简称快退);
返回初始位置后自动停止。
2、分组讨论
各个小组进行讨论采用什么方法可以实现此控制要求。主要是为了提高学生的团队协作能力;和提升学生的创新能力。各小组派一名代表来讲述自己的设计方法。
3、教师点评
根据各小组的设计思路,教师对不同的方法进行点评,并提出新的设计思路。
4、学法指导
该任务我们可以采用步进指令和功能图的方法来实现,会更简单些,该项目属于顺序控制设计的一种。
指令分析:STEP指令,功能:无需执行条件,STEP(08)B指令用来定义编号为B的步的开始。执行1条无控制位的STEP(08)指令,表示全部步的结束。
SNXT指令,功能:当执行条件为ON时,结束上一步的执行,并复位上一步用过的定时器和数据区,同时启动以B为控制位、以STEP(08)B定义的步,上一步使用的计数器、移位寄存器和锁存指令用到的位保持不变。在全部步结束指令STEP(08)之前,应该安排1条有执行条件的SNXT(09)N指令,以结束最后一步的操作,其中N无任何意义,可以选用程序中没有使用过的某个位号。
或者采用功能圖的方法功能图如图1所示:
5、具体设计方法
三、总述
应用任务驱动式教学法进行专业课教学的效果十分明显,但在实施过程中也遇到了不少的问题:(1)要求教师不仅要有较高的理论知识水平,还有较强的实践动手能力。(2)技校学生素质不一,自学能力差,给自主学习、完成项目任务带来一定的困难。因此,在实施教学前,需要在前面几节课提前进行准备或铺垫,在项目教学实施时,也应予以课时的保证,必要时延长授课时间,以保证任务活动的完成,否则将使学生对任务教学失去兴趣,更难以达到有效提高学生实践能力的目的。(3)项目教学的核心是通过实践最终完成一项任务,因此对实验实训设备提出了较高的要求。学校应在硬件建设方面予以重视,加大投入,努力为师生创造一个良好的实践环境。
参考文献:
[1]张文才.技校在推广“行动导向教学法”过程中存在的问题及对策[J].中国职业技术教育,2006,(28).
[2]扬进.中国职业教育教学改革与课程建设——挑战与对策[J].职业技术教育,2004,(4).
力控在PLC教学中的应用探索 第12篇
关键词：力控,组态软件,PLC,仿真
PLC自问世以来以其高的可靠性、通用性、操作性以及编程易学等特点广泛应用于工业控制的各个领域。因此，许多学校都开设PLC及相关课程。但是PLC无法像微机一样通过显示器来观察程序的执行结果，想要验证程序的正确与否，只能用PLC来控制相应的对象来实现。而真正的被控对象具有体积大、价格昂贵、维护困难等特点，所以PLC教学过程中如果都要求有真实的被控对象，那么PLC课程就很难开展起来。为了解决这个问题，有些学校配备了一些实验台，实验板等简单的设备，由于这些设备具有易损坏、种类少等各种局限性，所以远远不能满足教学的需要。工业组态软件不仅克服真实被控对象的缺点，而且可以用有限的设备，低廉的价格，可视化效果，丰富学生的学习内容，提高了学生的学习兴趣。
利用“力控”软件来开发和仿真PLC的控制对象，用软件的自身优点来弥补理论的不足，可以让学生更直观的理解PLC以及编程语言的特点。
一、可行性分析
“力控”软件可以通过RS485或RS232接口与PLC之间进行通信。并能够监控PLC所有的存储器、控制器以及I/O接口的状态，以变量值的形式传输到计算机上，供上位机使用、处理。力控仿真的被控对象不仅可以接受由PLC发出的控制信号，如：开关信号、继电器控制信号、脉冲信号、和各种数值信号，也可以向PLC发出各种控制信号，如：开关控制信号，继电器开关信号等，还可以与PLC之间进行各种状态数据的传输，从而反映出PLC与被控对象（力控软件仿真的被控对象）与控制结果之间的关系。利用软件编好程序后，“力控”即可接受PLC发出的控制信号，并以动画、数值、文字、标尺等形式在微机上反映出PLC的控制过程及结果。
二、饮料罐装生产流水线控制系统实例
下面以饮料罐装生产流水线的PLC控制为例，说明力控组态软件在具体的控制领域中的应用。第一，建立一个满足控制要求的罐装生产线。本例题要求完成以下的控制内容： (1) 按下启动按钮，则传递带电机启动并一直保持到停止开关动作或罐装设备下的传感器检测到一个瓶子停止。电机启动能将罐装所需要的瓶子传送到罐装设备下。 (2) 瓶子装满饮料后，传送带电机必须自动启动，并保持到又检测到一个瓶子或到规定的装瓶数量或停止开关动作。 (3) 当瓶子定位在罐装设备下时，罐装设备开始工作，罐装过程为5秒钟，罐装过程应有报警显示，5秒钟后停止并不再显示报警且延迟0.1S后重新启动电机。 (4) 12瓶为一箱，到达规定的装瓶数后，有文本提示。 (5) 整个过程应能模拟瓶子的移动值，模拟瓶子罐装饮料时的填充值，显示满瓶数。第二，用GXDeveloper软件编写的PLC语言实现此项控制的缺陷分析。GX Developer软件虽然能够完成PLC的控制，但是从上面的状态转移图中我们可以看出：软件仅仅搭建出了此项控制的基本的框架，框架上的每个状态的控制对象，以及每个转移条件是什么我们无法很直观的看到。如果没有力控组态软件，想要观察程序执行的结果以及控制的对与错，我们只有两个办法： (1) 将程序写入PLC里，在监视模式下观察程序的执行，此方法的缺陷：熟悉此软件的人都知道，在运行模式下想要观察程序的执行结果，必须在PLC执行扫描时，顺序的用鼠标去点击每个状态和每个条件。即同一时刻，在此软件界面上只能观察到一个状态或是一个条件。例如，想知道状态20完成的控制以及执行的结果，就要在PLC扫描时鼠标点击S20，如图1所示。控制的对象及执行的结果才会在右侧的空白处表示出来，如图2所示：
此时，我们能看到的仅仅是S20的执行结果。而其他的输入输出处于什么状态，是否正常运行，其余定时器当前值，数据寄存器以及计数器的计数值为多少均无法得知。 (2) 利用PLC实验台来观察程序的执行，此方法的缺陷：正如前面所述，实验台的设备简单，易损坏，种类少，只能模拟一些简单的输入输出，接线繁琐等缺点，远不能满足教学的需要。第三，力控组态软件模拟饮料罐装生产流水线。力控组态软件仿真控制界面的建立过程；建立工程组态画面；建立I/O设备组态；根据现有的PLC类型建立一个属于该PLC的I/O设备组态；定义数据库变量；动画连接，根据控制要求建立相应的动画连接。力控的仿真界面及PLC的运行结果演示，将饮料罐装生产流水线的状态转移图写入PLC后，就可以运行力控模拟画面观察该生产流水线的过程。如图3所示：
在此界面上我们可以非常直观的看到PLC的执行结果，每个输入输出的状态，并进行程序的调试。可以接受PLC发出的控制信号，例如：传感器信号，也可以向PLC发出控制信号，例如：控制加料填充的数值等。此例题充分展现了力控与PLC的结合给PLC教学带来的优势。在教学过程中，学生在计算机屏幕上以仿真动画的形式观察程序的执行，极大的提高了学生的学习兴趣，同时也锻炼了他们分析、解决问题的能力。
实践证明，用软件仿真PLC的控制对象，可以实现可靠性高、费用低、可视化、安全性强等一系列优点，是一种比较完美的教学方式。
参考文献
[1]张运刚.从入门到精通―工业组态技术与应用[M].人民邮电出版社, 2008.
