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摘 要： 针对学生对通过EM277模块进行的S7-300与S7-200PLC的PROFIBUS-DP通信难以理解，学习兴趣不浓厚等问题，作者提出了一种优化教学的设计方案。该方案分析了教学情况，采用了相应的教学策略，详细介绍了教学设计的过程。结论表明，本教学设计通过各种教学方法，系统化了之前学习的知识，WinCC监控的引入丰富了视觉感受，使学生产生了学习兴趣，增强了学习效果。
关键词： PROFIBUS-DP 教学设计 教学方法
目前，PROFIBUS的应用十分广泛。基于EM277的S7-200与S7-300间的PROFIBUS通信除可实现全集成自动化控制以外，还可以廉价地实现分布式I/O。S7-200作为分布式I/O实现现场信号的采集与控制，S7-300则实现中央集中控制功能，该方案与传统I/O控制方式相比，避免了繁琐的I/O接线问题，提高了系统的可靠性[1]。
现场总线技术、工业网络通信技术等课程一般都要讲述EM277的S7-200与S7-300间的PROFIBUS-DP通信，该通信学生理解困难，学习兴趣不浓厚，效果不理想。对老师来说，教学实施困难，教学效果不是很满意。为此，我进行了教学设计的优化实践。
1.对教学情况分析
高职学生特点：学习积极性不高；兴趣不浓；自主学习能力弱；好奇心强，乐于动手与实践。
教学目标：了解通信的硬件与软件配置；掌握通信硬件连接（重点）；掌握系统硬件组态；掌握网络参数及通信区设置（重难点）；掌握网络编程方法（重难点）；掌握变量表调试（重点）、熟悉WinCC画面及PLC指示灯调试（重点）；掌握联机调试方法（重点）。最终培养学生解决问题的能力及良好的职业综合能力。
2.采用的教学策略
根据以上教学情况分析，教学策略要体现“做中教，做中学”的特色，具体教学策略如下：
2.1采用项目教学法，采用工程项目解决步骤，培养工程思维。运用详细步骤法，降低难度。采用该策略解决重难点、培养解决问题能力及职业综合能力。
2.2在从站S7-200PLC侧，控制对象为星-三角降压启动控制的电机。主站S7-300PLC侧引入WinCC监控，可监控从站。上述做法系统化了知识体系，将学生之前学习的电气控制、S7-200PLC、S7-300PLC、WinCC组态等课程联系起来，既是复习又是系统化的提升还使各门课程得到具体应用。以上内容通过观测电机及画面，达到强烈的视觉效果，使学生产生学习兴趣。
2.3采用小组学习法，小组排名以激发集体荣誉感，解决学习积极性不高的问题。
2.4播放工程应用视频，调动学生的学习积极性。
3.教学过程设计（6课时）
3.1课前准备。
课前通过微信或QQ发送给学生精品课程网站网址及其他相关知识学习的网址，让学生课前学习。另外，通过教材预习PROFIBUS-DP通信，使学生有目的地学习。
3.2播放工程通信视频，激发学生的学习热情。
通过网上下载PROFIBUS-DP通信工程应用视频短片，播放给学生观看的同时并讲解，使学生了解工程实例，了解所学的知识是有广泛的应用，激发学生的学习热情。
3.3创建本课程PROFIBUS-DP通信项目应用情境。
为给学生直观感性的认识，提高学习兴趣，创设项目实例应用情境，首先教师边讲边演示课前教师已经完成的PROFIBUS-DP通信项目。该项目通过EM277模块组建1台S7-300PLC与1台S7-200PLC的PROFIBUS-DP通信，其中S7-300PLC為主站，DP地址为2，S7-200PLC为从站，DP地址为3。要求：
3.3.1在主站通过WinCC画面监控从站电机状态，按下画面中启动按钮图形，可以启动从站电机，按下画面中停止按钮图形，可以停止从站电机。并且在主站WinCC画面中，监测到从站电机的运行状态。
3.3.2从站电机要求星-三角降压启动PLC控制，并且从站可以启动或停止从站电机。
星-三角PLC控制之前已经学过，因此这些硬件连接部分已经完成，但是要完成软件PLC编程。另外，还要完成PROFIBUS-DP通信。
将学生分成两人一个学习小组，然后请小组模仿体验操作过程及观测效果，调动学生的学习积极性。教师告诉学生，他们通过六节课的学习，可以完成该实验的通信硬件连接及软件编程，也能看到同样的效果。短时间里就能体会到成功的喜悦，这种做法是给学生下达项目任务。
3.4项目实施过程
步骤1：硬件与软件配置。
学生课前预习后，教师在课堂上抽查小组预习情况，由组员代表回答硬件、软件配置，根据回答情况记录成绩。为了实现S7-300与S7-200PLC的PROFIBUS-DP通信，必须以下配置：
硬件：一台西门子CPU315-2PN/DP、一个电源模块PS3075A、一台S7-200PLC、一个EM277模块、一根PROFIBUS通信电缆、两个DP头，用于S7-300PLC的以太网下载线，用于S7-200PLC的USB/PPI编程电缆下载线。安装有STEP7-Micro/WINV4.0SP6编程软件的电脑、安装有STEP7编程软件的电脑。通信硬件连接如图1所示，DP头在终端，所以DP头开关拨向OFF。
图1 通信硬件连接
软件：用于S7-300PLC的STEP7编程软件，用于S7-200PLC的STEP7-Micro/WINV4.0SP6以上编程软件，WinCC组态软件。
步骤2：系统硬件组态。
关于系统硬件组态，较简单，教师应引导学生完成操作，具体内容如下。
关键词： PROFIBUS-DP 教学设计 教学方法
目前，PROFIBUS的应用十分广泛。基于EM277的S7-200与S7-300间的PROFIBUS通信除可实现全集成自动化控制以外，还可以廉价地实现分布式I/O。S7-200作为分布式I/O实现现场信号的采集与控制，S7-300则实现中央集中控制功能，该方案与传统I/O控制方式相比，避免了繁琐的I/O接线问题，提高了系统的可靠性[1]。
现场总线技术、工业网络通信技术等课程一般都要讲述EM277的S7-200与S7-300间的PROFIBUS-DP通信，该通信学生理解困难，学习兴趣不浓厚，效果不理想。对老师来说，教学实施困难，教学效果不是很满意。为此，我进行了教学设计的优化实践。
1.对教学情况分析
高职学生特点：学习积极性不高；兴趣不浓；自主学习能力弱；好奇心强，乐于动手与实践。
教学目标：了解通信的硬件与软件配置；掌握通信硬件连接（重点）；掌握系统硬件组态；掌握网络参数及通信区设置（重难点）；掌握网络编程方法（重难点）；掌握变量表调试（重点）、熟悉WinCC画面及PLC指示灯调试（重点）；掌握联机调试方法（重点）。最终培养学生解决问题的能力及良好的职业综合能力。
2.采用的教学策略
根据以上教学情况分析，教学策略要体现“做中教，做中学”的特色，具体教学策略如下：
2.1采用项目教学法，采用工程项目解决步骤，培养工程思维。运用详细步骤法，降低难度。采用该策略解决重难点、培养解决问题能力及职业综合能力。
2.2在从站S7-200PLC侧，控制对象为星-三角降压启动控制的电机。主站S7-300PLC侧引入WinCC监控，可监控从站。上述做法系统化了知识体系，将学生之前学习的电气控制、S7-200PLC、S7-300PLC、WinCC组态等课程联系起来，既是复习又是系统化的提升还使各门课程得到具体应用。以上内容通过观测电机及画面，达到强烈的视觉效果，使学生产生学习兴趣。
2.3采用小组学习法，小组排名以激发集体荣誉感，解决学习积极性不高的问题。
2.4播放工程应用视频，调动学生的学习积极性。
3.教学过程设计（6课时）
3.1课前准备。
课前通过微信或QQ发送给学生精品课程网站网址及其他相关知识学习的网址，让学生课前学习。另外，通过教材预习PROFIBUS-DP通信，使学生有目的地学习。
3.2播放工程通信视频，激发学生的学习热情。
通过网上下载PROFIBUS-DP通信工程应用视频短片，播放给学生观看的同时并讲解，使学生了解工程实例，了解所学的知识是有广泛的应用，激发学生的学习热情。
3.3创建本课程PROFIBUS-DP通信项目应用情境。
为给学生直观感性的认识，提高学习兴趣，创设项目实例应用情境，首先教师边讲边演示课前教师已经完成的PROFIBUS-DP通信项目。该项目通过EM277模块组建1台S7-300PLC与1台S7-200PLC的PROFIBUS-DP通信，其中S7-300PLC為主站，DP地址为2，S7-200PLC为从站，DP地址为3。要求：
3.3.1在主站通过WinCC画面监控从站电机状态，按下画面中启动按钮图形，可以启动从站电机，按下画面中停止按钮图形，可以停止从站电机。并且在主站WinCC画面中，监测到从站电机的运行状态。
3.3.2从站电机要求星-三角降压启动PLC控制，并且从站可以启动或停止从站电机。
星-三角PLC控制之前已经学过，因此这些硬件连接部分已经完成，但是要完成软件PLC编程。另外，还要完成PROFIBUS-DP通信。
将学生分成两人一个学习小组，然后请小组模仿体验操作过程及观测效果，调动学生的学习积极性。教师告诉学生，他们通过六节课的学习，可以完成该实验的通信硬件连接及软件编程，也能看到同样的效果。短时间里就能体会到成功的喜悦，这种做法是给学生下达项目任务。
3.4项目实施过程
步骤1：硬件与软件配置。
学生课前预习后，教师在课堂上抽查小组预习情况，由组员代表回答硬件、软件配置，根据回答情况记录成绩。为了实现S7-300与S7-200PLC的PROFIBUS-DP通信，必须以下配置：
硬件：一台西门子CPU315-2PN/DP、一个电源模块PS3075A、一台S7-200PLC、一个EM277模块、一根PROFIBUS通信电缆、两个DP头，用于S7-300PLC的以太网下载线，用于S7-200PLC的USB/PPI编程电缆下载线。安装有STEP7-Micro/WINV4.0SP6编程软件的电脑、安装有STEP7编程软件的电脑。通信硬件连接如图1所示，DP头在终端，所以DP头开关拨向OFF。
图1 通信硬件连接
软件：用于S7-300PLC的STEP7编程软件，用于S7-200PLC的STEP7-Micro/WINV4.0SP6以上编程软件，WinCC组态软件。
步骤2：系统硬件组态。
关于系统硬件组态，较简单，教师应引导学生完成操作，具体内容如下。