PLC控制技术课程改革的研究与实践

第20卷第6期 辽宁工业大学学报(社会科学版)

Vol.20, No.6 2018年12月

Journal of Liaoning University of Technology (Social Science Edition)

De c.2018

收稿日期：2018-03-11

基金项目：辽宁工业大学教学改革研究项目（2016100，2016007）；辽宁省教育厅教学改革研究项目（2012130193） 作者简介：黄海龙 (1982-)，男，辽宁锦州人，讲师，博士。

网络出版地址：/kcms/detail/21.1566.C.20181106.1644.030.html

DOI ：10.15916/j.issn1674-327x.2018.06.033

PLC 控制技术课程改革的研究与实践

黄海龙, 曾 红, 王宏祥, 赵 英, 李晓丹

(辽宁工业大学 机械工程与自动化学院，辽宁 锦州 121001)

摘 要：PLC 控制技术是机械类和电气类本科生（包括留学生）的主要必修课之一，这门课的教学多以理论课为主，实验课为辅的形式开展，学生的实践动手能力和工程应用能力没有得到很好地训练。本文主要对PLC 控制技术课程的教学进行了改革，引入项目驱动式的教学模式。首先对课程的知识点进行总结和梳理，然后基于主要知识点建立8个项目，通过这些项目，学生不但可以学习PLC 控制技术课程的基本理论，而且可以提升学生的实践动手能力和工程应用能力。该课程改革已经执行了2年，达到了良好的教学效果，受到学生和同行的好评。

关键词：PLC 控制技术；实践动手能力；工程应用能力；项目驱动；教学模式 中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1674-327X (2018)06-0111-03

PLC 控制技术是机械类和电气类本科生（包括留学生）的主要必修课之一，目前这门课多以理论课为主，实验课为辅的形式开展教学，理论课和实验课的学时比例一般为7:3或3:2，在实际的教学过程中发现原有教学模式一般会出现这样的结果：学生的理论知识掌握的比较好，但是学生的学习兴趣没有充分调动起来，学生的实践动手能力和工程应用能力没有得到很好的训练和强化。

本文针对这个问题，对PLC 控制技术这门课程进行了尝试性的改革，主要体现在：引入项目驱动式的教学模式，把项目融入到实验中，增加实验课的学时，突出实验课的主导地位，理论课为实验课提供有效支撑。具体措施是：首先对课程知识点进行总结和梳理，把课程知识点分为一级知识点和二级知识点；然后建立8个项目，每个项目都有各自对应的知识点。这8个项目又是一个不可分割，循序渐进的整体，覆盖课程全部知识点.该课程改革根据项目需要制作了一个PLC 实验装置，用以弥补现有实验台的不足。

一、PLC 控制技术课程的知识点

对课程知识点进行总结和梳理，把知识点分为一级知识点和二级知识点，其中一级知识点12个，二级知识点50个，一级知识点PLC 概述对应9个

二级知识点，一级知识点PLC 编译软件STEP 7-Micro/WIN 及PLC 仿真软件PLCSIM 概述对应4个二级知识点。一级知识点PLC 编程基础对应5个二级知识点，一级知识点位逻辑指令（1）对应4个二级知识点，一级知识点位逻辑指令（2）对应6个二级知识点，一级知识点定时器指令对应3个二级知识点，一级知识点计数器指令对应3个二级知识点，一级知识点数据处理指令对应5个二级知识点，一级知识点数学运算指令对应3个二级知识点，一级知识点程序控制指令对应2个二级知识点，一级知识点顺序控制设计法对应2个二级知识点，一级知识点步进电机的PLC 控制对应4个二级知识点。一级知识点和二级知识点的名称和对应关系如表1所示。

二、项目驱动式教学

（一）项目的组成

基于以上一级知识点和二级知识点，设计了8个项目，项目的名称、对应的学时数及其学时分配如表2所示。课程总学时为40学时，理论课学时为10学时，理论课学时占课程总学时的25%。实验课学时为30学时，实验课学时占课程总学时的75%，实验课学时的绝对值和比例明显增加。

（二）项目与知识点的对应关系

设计的8个项目涵盖了自动控制与人机界面的

112 辽宁工业大学学报(社会科学版) 第20卷全部知识点，项目和知识点的对应关系如表3所示。

表1 一级知识点和二级知识点的名称及对应关系

一级知识点编号及名称二级知识点编号及名称

（A01）PLC概述

（B0101）PLC的定义、（B0102）结构、（B0103）工作原理、（B0104）特点、（B0105）

应用、（B0106）分类、（B0107）品牌、（B0108）外部接线、（B0109）I/O地址分配

（A02）PLC编译软件STEP 7-Micro/WIN 及PLC仿真软件PLCSIM概述（B0201）STEP 7-Micro/WIN的安装、（B0202）使用（输入、编译、下载、上载、符号表、交叉应用、程序状态监控、状态表监控）、（B0203）PLCSIM的安装、（B0204）使用

（A03）PLC编程基础

（B0301）编程语言、（B0302）程序结构、（B0303）数据类型、（B0304）寻址方式、（B0305）

存储区

（A04）位逻辑指令（1）

（B0401）常开输入触点指令、（B0402）常闭输入触点指令、（B0403）一般输出触点指令、

（B0404）取反触点指令

（A05）位逻辑指令（2）

（B0501）上升沿检测指令、（B0502）下降沿检测指令、（B0503）置位指令、（B0504）复

位指令、（B0505）SR指令、（B0506）RS指令（A06）定时器指令

（B0601）接通延时定时器指令、（B0602）断开延时定时器指令、（B0603）保持型接通延

时定时器指令；

（A07）计数器指令（B0701）加计数器指令、（B0702）减计数器指令、（B0703）加减计数器指令；

（A08）数据处理指令

（B0801）比较指令、（B0802）数据传送指令、（B0803）一般移位指令、（B0804）循环移

位指令、（B0805）数据转换指令

（A09）数学运算指令（B0901）整数运算指令、（B0902）浮点数运算指令、（B0903）逻辑运算指令（A10）程序控制指令（B1001）跳转指令、（B1002）循环指令

（A11）顺序控制设计法（B1101）顺序功能图、（B1102）使用置位和复位指令把顺序功能图转化为梯形图

（A12）步进电机的PLC控制

（B1201）步进电机及其驱动器的接线、（B1202）步进电机速度控制、（B1203）方向控制、

（B1204）位置控制

表2 设计的八个项目及其学时分配 序号项目名称总学时理论学时实验学时

1 PLC入门

2 0 2

2 软件的安装与使用 4 0 4

3 电动机控制电路

4 2 2

4 振荡电路、长延时电路 6 2 4

5 节日彩灯控制

6 2 4

6 十字路口交通灯控制 6 0 6

7 液压动力滑台控制 6 2 4

8 步进电机的PLC控制 6 2 4

三、开发的PLC实验装置

实验室现有的实验台不能满足项目1（PLC入门）和项目8（步进电机的PLC控制）的要求，该课程改革针对实验室现有实验台的不足，根据项目需要制作了一个简易的PLC实验装置，实验装置主要包括PLC、触摸屏、步进电机、步进电机驱动器、滚珠丝杠（200mm）、滑块、直线导轨、位移传感器、24V开关电源。

主要部件的型号如表4所示，实验台的实物图如图1所示。

图1 实验装置的实物图

该实验装置专门为该课程改革研制，其主要特点有：（1）实用性：该实验台可以帮助学生学习PLC的硬件接线方法；基本指令、功能指令；步进电机和驱动器的接线方法；步进电机的速度、方向、位置的控制方法；PLC对模拟量输入信号的处理方法；PLC对模拟量输出信号的处理方法；触摸屏的接线和编程方法等。（2）简单易操作性：没有PLC 和触摸屏基础的学生也很容易入门。（3）开放性：