李華

摘 要：智能制造對PLC教學提出了更高的要求，如何滿足不同行業(yè)對PLC教學的要求，是該專業(yè)教學目前面臨的主要問題。本文從機型選擇、教學、動手能力等方面進行了闡述。

關鍵詞：PLC 教學 思考

PLC目前是智能制造業(yè)的核心設備，智能制造對PLC教學提出了很高的要求。按照認知規(guī)律和職業(yè)能力培養(yǎng)的要求對課程進行排序，也可以確立PLC在機電一體化專業(yè)中課程體系的核心地位。對于如此重要的一門課，如何能夠讓學生在學校中掌握其核心實質，從而在工作中進行更好的應用？本文從以下幾個方面進行了闡述。

一、PLC教學機型的選擇

如何使PLC教學滿足不同行業(yè)的要求，是我們目前在教學中面臨的主要問題。由于不同型號PLC的差異較大，但學校的PLC教材一般只講單一機型，這主要與產(chǎn)品的市場占有率有關。以作者所在地區(qū)為例，前幾年三菱的PLC市場占有率較高，但近幾年企業(yè)更新?lián)Q代過程中卻以西門子PLC為主了，如何在單一機型的PLC教學中貫穿對其他產(chǎn)品的認識，是當前教學中面臨的主要困難。即使同一廠家的產(chǎn)品也面臨著更新。以西門子為例，以前的PLC教學都以S7-200為例，但是此型號已于2017年10月1日起正式進入退市階段。因此PLC教學又面臨重新選擇型號的問題。下面以西門子的不同型號為例說明在教學中對機型的對比選擇。

1.西門子不同型號的PLC對比

（1）S7-200與S7-200。SMARTS7-200 SMART是S7-200的升級換代產(chǎn)品，它們的指令、程序結構、數(shù)據(jù)類型、存儲區(qū)和監(jiān)控方法相同。S7-200 SMART的標準型CPU有一個RS-485接口，增加了一個以太網(wǎng)接口，可以使用S7協(xié)議通信，有開放式用戶通信功能。CPU集成的I/O點數(shù)為20、30、40、60點。緊湊型CPU只有RS-485接口，其硬件與S7-200差不多。S7-200 SMART的編程軟件僅有200多MB，界面友好，非常好用。當前PLC教學的主流機型還是S7-200，講授S7-200有利于現(xiàn)有設備的維護，有利于學習S7-200 SMART，可以使用現(xiàn)有的實驗設備。如果繼續(xù)講S7-200，建議同時簡要介紹S7-200 SMART，不講S7-200使用很少的某些功能和模塊的內容。如果能解決實驗設備的問題，建議改用S7-200 SMART的教材。

（2）S7-300/400。S7-300/400是大中型PLC，在企業(yè)中廣泛使用。但是因為其學習難度較大并且實驗設備相對昂貴，因此對于技工學校基礎薄弱的學生來說，掌握起來比較困難，直接開設S7-300/400有一定的難度。并且S7-200和S7-300/400的差別很大，學了S7-200以后自學S7-300/400也很困難，甚至很多工程師也需要參加S7-300/400的培訓班。并且從目前的發(fā)展趨勢看，S7-300/400正在被S7-1200/1500取代。因此不建議直接選300/400作為教學機型。

（3）S7-1200/1500。S7-1200/1500是西門子新一代PLC，軟件平臺是TIA博途，TIA博途是集成了PLC、HMI和驅動設備的軟件，同時STEP 7專業(yè)版也支持S7-1200/1500。由于此機型是目前西門子的主推機型，因此建議有條件的學校將S7-1200作為PLC教學的首選機型。

2.主推型號PLC的優(yōu)點

（1）S7-1200具有先進的程序結構S7-300/400/1200具有先進的程序結構，它們的功能塊（FB）的靜態(tài)數(shù)據(jù)和背景數(shù)據(jù)塊解決了調用后保存內部數(shù)據(jù)的問題，因此徹底解決了塊的可移植性問題。學習S7-1200可以了解先進的結構化編程思想。

（2）S7-1200具有很高的性價比。S7-1200的性能接近S7-300，以太網(wǎng)接口功能強大，價格比S7-300低得多，S7-1200的性價比極高。S7-1200的編程語言為LAD、FBD和SCL，SCL（結構化控制語言）是基于PASCAL的高級編程語言。同時TIA博途軟件采用的是多窗口結構，操作直觀、使用方便、容易入門。

（3）學習S7-1200為自學S7-1500打下了基礎。S7-1200與S7-1500除了硬件差別較大外，S7-1200就是縮小版的S7-1500。它們的編程軟件、程序結構、數(shù)據(jù)類型、指令、通信、監(jiān)控和故障診斷方法等完全相同或兼容。學好了S7-1200，自學S7-1500就非常容易了。

二、對PLC教學的一些建議

1.強調基礎知識

雖然PLC型號不同，但無論什么型號的PLC其本質是相通的。比如PLC數(shù)制、編碼、數(shù)據(jù)類型、系統(tǒng)存儲區(qū)、程序結構等是PLC編程和應用的基礎，除了單獨講授這些內容，建議在教學過程中結合實例不斷地向學生強調這些基礎知識。

2.教學重點

（1）指令的教學。不同系列PLC的指令系統(tǒng)表面看起來有很大區(qū)別，實際上很多指令的功能相同，主要是顯示上的區(qū)別。重點是講清楚常用指令的基本功能。計算機各種編程語言的指令都有共同之處。學好某種PLC的指令，再學習其他PLC的指令就容易了。

（2）用戶程序結構。不同型號的機型的用戶程序結構是有差別的，無論哪一種型號的PLC，都建議通過實例來理解并掌握其用戶程序結構。以西門子為例，在講授FC、FB和中斷程序的編寫和調用過程中，要理解背景數(shù)據(jù)塊的功能，要學會FC和FB的區(qū)別、選用原則、多重背景等。

（3）順序控制設計法。基于順序功能圖的順序控制法簡單易學，可以用于任意復雜的控制系統(tǒng)，程序的調試、修改和閱讀也很方便。一般可以一次試車成功。三菱的PLC以及西門子S7-300/400/1500有順序功能圖編程語言，其他型號的PLC可以使用置位和復位指令的順序控制編程方法。

3.教學手段

（1）多媒體教學。多媒體教學是必要條件，用投影儀顯示PLC編程軟件和仿真軟件的操作和運行過程，講課的重點是演示軟件的操作，例如硬件和網(wǎng)絡組態(tài)、項目和程序的生成、下載、調試和監(jiān)控、故障診斷、幫助功能的使用等。教師應熟練地操作軟件。同時強調“看十遍書不如動一次手”，學生通過實訓課和仿真實驗來學習怎樣動手。

（2）用組態(tài)軟件。對被控對象仿真PLC的用戶程序的模擬調試應在正確的時間提供正確的反饋信號，實際上是用人的大腦來模擬被控對象的功能。如果模擬調試時的反饋信號不能真實地反映實際系統(tǒng)的情況，這樣的程序調試是毫無意義的。按比例縮小的物理模型（例如電梯和生產(chǎn)線）價格不菲，還容易出現(xiàn)故障，有的實驗裝置只有固定的畫面和幾個指示燈。因此可用仿真。仿真軟件是學生自學和動手的有力工具。以西門子為例，使用S7-1200的仿真軟件，不需要任何硬件，就可以運行和調試用戶程序，包括對中斷、開放式用戶通信、S7通信和PID參數(shù)整定的仿真。

仿真、視頻、動畫、PPT和各類教學資源都是好東西，是幫助我們學習的有益手段，但最終我們需要的是學生真正動手做起來，做起來才是硬道理。這就需要有實踐條件來保障所有任務的實施。PLC教學過程遵循由淺入深的規(guī)律，學生需要從PLC接線開始入門，只有能夠獨立完成最基礎的接線操作才有可能理解各種指令的含義。對于技工學校的學生來說，動手能力是學習的最基本能力，因此需要從動手能力入手來提高學生的由認識到實踐的過程。

三、小結

總之，無論什么型號的PLC，學生都需要能夠在完成接線的基礎上學會控制任務的分析及程序調試，只有獨立完成控制任務分析才能寫出符合要求的程序。每一個工作任務下發(fā)后，學生都要仔細分析及討論其工作過程，在充分研討的基礎上分配出符合要求的I/O。任務完成后的程序調試過程是學生的總結過程，所有程序的完成不可能一次調試成功，如何找出問題并解決之也是考查學生的基本功。這也是PLC教學需要完成的基本任務。

（作者單位：淄博市技師學院）