论文部分内容阅读
摘要：PLC作为工科院校机电类专业的一门专业课，具有很强的综合性和实践性。针对PLC课程在教学中存在的问题，阐明FX-TRN-BEG-C应用在项目式教学中的优势，结合案例介绍使用FX-TRN-BEG-C进行PLC项目式教学的过程。
关键词：FX-TRN-BEG-C；PLC；项目式教学
作者简介：刘文光（1983-），男，山东济南人，济南职业学院机械制造系，助教。（山东?济南?250103）张铭铭（1981-），女，山东乳山人，青岛市中心医院信息科，助理工程师。（山东?青岛?266042）
中国分类号：G712?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）28-0082-02
PLC是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有可靠性高、灵活通用、易于编程等特点，在工业自动控制、机电一体化、传统产业升级改造等方面得到了广泛应用。[1]PLC课程知识覆盖面广，更新发展快，侧重实践应用，已成为工科院校机电类专业的一门综合性、实践性很强的专业课程。
一、PLC课程的教学现状
目前的PLC课程教学主要由理论教学和实践教学组成。理论教学通常是按部就班地讲解PLC的基础知识、基本原理、基本指令、基本应用、功能指令、程序设计方法、控制系统设计等问题；[2]实践教学多数是利用实验箱或实验台进行验证性实验，即学生在教师指导下，遵照实验指导书，在实验箱或实验台上进行连线，编写下载程序，观察实验现象，撰写实验报告，从而完成实验。
实践证明，现行的PLC课程教学不利于培养学生解决实际问题的能力，教学效果并不理想。另外在实践教学过程中经常会遇到PLC设备数量有限、老化严重、维护成本高等问题。如何解决PLC课程在教学中存在的问题，值得相关教师分析与思考。
二、PLC项目式教学
项目式教学是通过实施完整的项目而进行的教学活动，[3]这种先进的教学模式通过创设不同的问题情境，将所要学习的知识巧妙地隐含在具体项目当中，让学生在完成项目的过程中掌握知识。[4]PLC课程特别适合应用项目式教学，原因是PLC系统开发过程是一个从分析控制要求，到主电路及I/O设计，再到PLC程序设计，最后进行综合调试的过程。[5]因此，可以将PLC课程中的基本知识、设计方法、综合调试等内容用项目化的方式组织起来进行教学。教学中应以工作任务为基础、以能力培养为目标，把学生作为学习的中心，结合学生的知识水平引入企业生产实践项目或经典控制系统开发项目。
按照由浅入深、循序渐进的教学原则，可将项目案例构建为基础程序、初级项目、中级项目和高级项目四个层次。基础程序是学习PLC的入门程序，是PLC基本知识点的典型应用，例如定时器和计数器的使用等。初级项目包含的知识点不宜过多，应保证体现基础知识的重要性，并适当地引入实践项目的概念，对于控制要求的描述应十分具体，便于学生设计实现，不断培养学生的学习兴趣。中级项目应使学生在巩固知识点的基础上切实提高程序设计能力，控制要求应具有一定的概括性。高级项目应具备较强的综合性，能够锻炼学生独立完成实践项目的能力，培养学生的创新能力。
三、FX-TRN-BEG-C在PLC项目式教学中的应用
为了解决现行PLC课程教学中存在的问题，针对PLC项目式教学的要求和特点，在三菱FX系列PLC教学过程中可以借助三菱机电公司的FX-TRN-BEG-C软件进行项目式教学。该软件的学习内容由A、B、C、D、E、F几部分组成，其中A、B、C三部分可作为教学过程中的基础程序层次，D部分作为初级项目层次，E部分作为中级项目层次，F部分作为高级项目层次。FX-TRN-BEG-C软件安装时自带对应于每一个项目的程序，实际教学过程中可以根据需要对原有程序进行改动，或者重新编写程序，以实现不同的教学要求。
下面以FX-TRN-BEG-C软件中的高级挑战F-5正反转控制项目为载体，以设计货物分检PLC系统项目为例，说明PLC项目式教学的实施过程。该项目可作为PLC教学中的一个高级项目案例。货物分检系统的虚拟车间如图1所示。
第一步，教师提出项目控制要求。货物分检PLC系统控制要求如下：
第一，将供给系统供给的大中小三种尺寸型号的货物通过由输送带、推出机构和机器人等组成的分检系统分别放入指定仓位。
第二，大型货物或小型货物经过前段输送带以后，途径中段输送带时在推出机构的作用下经过斜坡进入末段输送带，由末端输送带输送到指定仓位，当无大型货物或小型货物供给时，末段输送带停转；中型货物经过前段和中段输送带后到达桌面，由机器人送入指定仓位，中型货物进入指定仓位后机器人自动复位。
第三，供给系统可实现手动供给和自动供给，供给时给出正常供给信号，并且要保证前一货物进仓后再供给下一货物。
第四，将大型货物仓位存储上限定为6，中型货物仓位存储上限定为8，小型货物仓位存储上限定为10。三个仓位中的任一仓位达到储存上限时禁止供给货物，需确认货物搬走后才允许重新供给。
第二步，学生根据项目控制要求，结合软件虚拟车间和控制显示面板给定的输入输出点进行编程元件资源分配。例如可按表1进行PLC的IO分配；定时器和计数器也要按需分配。
第三步，学生根据控制要求，对应已分配的IO点和其他编程元件编写程序。
第四步，学生仿真调试程序。该项目仿真调试如图2所示。调试过程中，可在FX-TRN-BEG-C调试界面中观察程序运行情况和输入输出点的通断情况。另外可以通过设定菜单栏中编辑/部件更改/供给机选项，添加、修改或删除货物种类和尺寸，方便在多种供给情况下调试程序。
该项目案例涉及自锁、互锁、中间继电器M、定时器T、计数器C、上升沿触点、下降沿触点、置位指令SET、复位指令RST、按钮和转换开关等知识点的应用。在进行项目式教学过程中应注意，当学生对PLC的基础知识等事实性的问题不清楚时，教师可给予直接正面指导，将正确答案告知学生；当学生出现与设计经验相关的问题或逻辑性问题时，教师可以给予间接指导，鼓励学生思考寻求解决问题的途径，也可以采用小组讨论的方式，使学生之间通过互相启发来解决问题，[6]这样不仅使学生在设计实现该项目的过程中对相关知识点融会贯通，还可以激发学生的创新能力，培养学生的团队意识。
需要注意的是，借助FX-TRN-BEG-C进行PLC项目式教学虽然具有形象直观、调试方便等特点，但它不能完全替代实际的PLC系统教学。比如实际PLC系统的电路接线无法通过FX-TRN-BEG-C模拟实现，因此在基础程序和初级项目层次教学中可将FX-TRN-BEG-C与实际的PLC系统相结合进行教学。当学生对PLC系统的基本结构、工作原理和相关电路熟练掌握以后，师生可以更多地借助FX-TRN-BEG-C实现中级项目和高级项目的教学。
四、结束语
借助FX-TRN-BEG-C进行PLC项目式教学，能够使理论教学和实践教学有机结合，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的设计能力、创新能力和团队协作能力，极大地改善了教学效果，提高了教学质量，并且在一定程度上克服了PLC实验设备硬件的束缚。实践证明，FX-TRN-BEG-C的应用可作为PLC项目式教学的有效途径，帮助师生更好地完成PLC课程的教学任务。
参考文献：
[1]孙振强.可编程控制器原理及应用教程[M].第2版.北京:清华大学出版社,2008.
[2]夏俊萍,闫智武.关于提高PLC原理与应用课程教学质量的探讨[J].大众科技,2011,(8):170-171.
[3]吴玺玫.高职教育项目教学法的实践与探索[J].中国成人教育,2011,
(15):129-131.
[4]李雪.职业教育中项目驱动教学探索[J].成人教育,2011,(8):77-78.
[5]姜新桥.PLC项目教学初探[J].武汉职业技术学院学报,2007,(4):
86-88.
[6]罗艳丽.项目教学在高职院校PLC课程教学中的实践[J].机电产品开发与创新,2011,(3):198-199.
（责任编辑：宋秀丽）
关键词：FX-TRN-BEG-C；PLC；项目式教学
作者简介：刘文光（1983-），男，山东济南人，济南职业学院机械制造系，助教。（山东?济南?250103）张铭铭（1981-），女，山东乳山人，青岛市中心医院信息科，助理工程师。（山东?青岛?266042）
中国分类号：G712?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）28-0082-02
PLC是以计算机技术为核心的通用工业自动化装置，它将传统的继电器控制系统与计算机技术结合在一起，具有可靠性高、灵活通用、易于编程等特点，在工业自动控制、机电一体化、传统产业升级改造等方面得到了广泛应用。[1]PLC课程知识覆盖面广，更新发展快，侧重实践应用，已成为工科院校机电类专业的一门综合性、实践性很强的专业课程。
一、PLC课程的教学现状
目前的PLC课程教学主要由理论教学和实践教学组成。理论教学通常是按部就班地讲解PLC的基础知识、基本原理、基本指令、基本应用、功能指令、程序设计方法、控制系统设计等问题；[2]实践教学多数是利用实验箱或实验台进行验证性实验，即学生在教师指导下，遵照实验指导书，在实验箱或实验台上进行连线，编写下载程序，观察实验现象，撰写实验报告，从而完成实验。
实践证明，现行的PLC课程教学不利于培养学生解决实际问题的能力，教学效果并不理想。另外在实践教学过程中经常会遇到PLC设备数量有限、老化严重、维护成本高等问题。如何解决PLC课程在教学中存在的问题，值得相关教师分析与思考。
二、PLC项目式教学
项目式教学是通过实施完整的项目而进行的教学活动，[3]这种先进的教学模式通过创设不同的问题情境，将所要学习的知识巧妙地隐含在具体项目当中，让学生在完成项目的过程中掌握知识。[4]PLC课程特别适合应用项目式教学，原因是PLC系统开发过程是一个从分析控制要求，到主电路及I/O设计，再到PLC程序设计，最后进行综合调试的过程。[5]因此，可以将PLC课程中的基本知识、设计方法、综合调试等内容用项目化的方式组织起来进行教学。教学中应以工作任务为基础、以能力培养为目标，把学生作为学习的中心，结合学生的知识水平引入企业生产实践项目或经典控制系统开发项目。
按照由浅入深、循序渐进的教学原则，可将项目案例构建为基础程序、初级项目、中级项目和高级项目四个层次。基础程序是学习PLC的入门程序，是PLC基本知识点的典型应用，例如定时器和计数器的使用等。初级项目包含的知识点不宜过多，应保证体现基础知识的重要性，并适当地引入实践项目的概念，对于控制要求的描述应十分具体，便于学生设计实现，不断培养学生的学习兴趣。中级项目应使学生在巩固知识点的基础上切实提高程序设计能力，控制要求应具有一定的概括性。高级项目应具备较强的综合性，能够锻炼学生独立完成实践项目的能力，培养学生的创新能力。
三、FX-TRN-BEG-C在PLC项目式教学中的应用
为了解决现行PLC课程教学中存在的问题，针对PLC项目式教学的要求和特点，在三菱FX系列PLC教学过程中可以借助三菱机电公司的FX-TRN-BEG-C软件进行项目式教学。该软件的学习内容由A、B、C、D、E、F几部分组成，其中A、B、C三部分可作为教学过程中的基础程序层次，D部分作为初级项目层次，E部分作为中级项目层次，F部分作为高级项目层次。FX-TRN-BEG-C软件安装时自带对应于每一个项目的程序，实际教学过程中可以根据需要对原有程序进行改动，或者重新编写程序，以实现不同的教学要求。
下面以FX-TRN-BEG-C软件中的高级挑战F-5正反转控制项目为载体，以设计货物分检PLC系统项目为例，说明PLC项目式教学的实施过程。该项目可作为PLC教学中的一个高级项目案例。货物分检系统的虚拟车间如图1所示。
第一步，教师提出项目控制要求。货物分检PLC系统控制要求如下：
第一，将供给系统供给的大中小三种尺寸型号的货物通过由输送带、推出机构和机器人等组成的分检系统分别放入指定仓位。
第二，大型货物或小型货物经过前段输送带以后，途径中段输送带时在推出机构的作用下经过斜坡进入末段输送带，由末端输送带输送到指定仓位，当无大型货物或小型货物供给时，末段输送带停转；中型货物经过前段和中段输送带后到达桌面，由机器人送入指定仓位，中型货物进入指定仓位后机器人自动复位。
第三，供给系统可实现手动供给和自动供给，供给时给出正常供给信号，并且要保证前一货物进仓后再供给下一货物。
第四，将大型货物仓位存储上限定为6，中型货物仓位存储上限定为8，小型货物仓位存储上限定为10。三个仓位中的任一仓位达到储存上限时禁止供给货物，需确认货物搬走后才允许重新供给。
第二步，学生根据项目控制要求，结合软件虚拟车间和控制显示面板给定的输入输出点进行编程元件资源分配。例如可按表1进行PLC的IO分配；定时器和计数器也要按需分配。
第三步，学生根据控制要求，对应已分配的IO点和其他编程元件编写程序。
第四步，学生仿真调试程序。该项目仿真调试如图2所示。调试过程中，可在FX-TRN-BEG-C调试界面中观察程序运行情况和输入输出点的通断情况。另外可以通过设定菜单栏中编辑/部件更改/供给机选项，添加、修改或删除货物种类和尺寸，方便在多种供给情况下调试程序。
该项目案例涉及自锁、互锁、中间继电器M、定时器T、计数器C、上升沿触点、下降沿触点、置位指令SET、复位指令RST、按钮和转换开关等知识点的应用。在进行项目式教学过程中应注意，当学生对PLC的基础知识等事实性的问题不清楚时，教师可给予直接正面指导，将正确答案告知学生；当学生出现与设计经验相关的问题或逻辑性问题时，教师可以给予间接指导，鼓励学生思考寻求解决问题的途径，也可以采用小组讨论的方式，使学生之间通过互相启发来解决问题，[6]这样不仅使学生在设计实现该项目的过程中对相关知识点融会贯通，还可以激发学生的创新能力，培养学生的团队意识。
需要注意的是，借助FX-TRN-BEG-C进行PLC项目式教学虽然具有形象直观、调试方便等特点，但它不能完全替代实际的PLC系统教学。比如实际PLC系统的电路接线无法通过FX-TRN-BEG-C模拟实现，因此在基础程序和初级项目层次教学中可将FX-TRN-BEG-C与实际的PLC系统相结合进行教学。当学生对PLC系统的基本结构、工作原理和相关电路熟练掌握以后，师生可以更多地借助FX-TRN-BEG-C实现中级项目和高级项目的教学。
四、结束语
借助FX-TRN-BEG-C进行PLC项目式教学，能够使理论教学和实践教学有机结合，有利于激发学生的学习兴趣，培养学生的设计能力、创新能力和团队协作能力，极大地改善了教学效果，提高了教学质量，并且在一定程度上克服了PLC实验设备硬件的束缚。实践证明，FX-TRN-BEG-C的应用可作为PLC项目式教学的有效途径，帮助师生更好地完成PLC课程的教学任务。
参考文献：
[1]孙振强.可编程控制器原理及应用教程[M].第2版.北京:清华大学出版社,2008.
[2]夏俊萍,闫智武.关于提高PLC原理与应用课程教学质量的探讨[J].大众科技,2011,(8):170-171.
[3]吴玺玫.高职教育项目教学法的实践与探索[J].中国成人教育,2011,
(15):129-131.
[4]李雪.职业教育中项目驱动教学探索[J].成人教育,2011,(8):77-78.
[5]姜新桥.PLC项目教学初探[J].武汉职业技术学院学报,2007,(4):
86-88.
[6]罗艳丽.项目教学在高职院校PLC课程教学中的实践[J].机电产品开发与创新,2011,(3):198-199.
（责任编辑：宋秀丽）