關(guān)鍵詞：實(shí)訓(xùn)設(shè)備;PLC;觸摸屏;課程實(shí)施;

一、引言

近年來(lái)隨著人機(jī)界面技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)人機(jī)界面技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以使管理人員不在現(xiàn)場(chǎng)也能了解生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)情況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行。觸摸屏是小型的人機(jī)界面設(shè)備，通過(guò)觸摸屏可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備控制，并且將設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)直觀地呈現(xiàn)在觸摸屏上，同時(shí)通過(guò)觸摸屏的按鈕、開(kāi)關(guān)等功能，有效減少了PLC控制系統(tǒng)的硬件，降低系統(tǒng)成本，操作方便維護(hù)簡(jiǎn)單。目前越來(lái)越多的院校開(kāi)設(shè)了PLC和人機(jī)界面的課程，但在教學(xué)過(guò)程中，大多數(shù)將兩門(mén)課程分開(kāi)進(jìn)行實(shí)施，先學(xué)PLC，再學(xué)人機(jī)界面。在學(xué)PLC時(shí)，著重以編程為主，缺乏人機(jī)的互動(dòng)，減低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;在學(xué)人機(jī)界面技術(shù)時(shí)，教師要把PLC的編程溫習(xí)一遍，然后依托項(xiàng)目為背景，設(shè)計(jì)人機(jī)界面，這些項(xiàng)目沒(méi)有實(shí)際控制對(duì)象，學(xué)生勢(shì)必會(huì)在人機(jī)界面的設(shè)計(jì)上花費(fèi)諸多心思，然后進(jìn)行仿真，造成學(xué)生缺乏觸摸屏的實(shí)際應(yīng)用能力，降低了綜合的實(shí)踐能力。因此我們從實(shí)際的教學(xué)出發(fā)，對(duì)兩門(mén)課程進(jìn)行整合，既增加了課程的趣味性，又加深學(xué)生對(duì)工業(yè)控制中典型的工作任務(wù)的理解，有效地提高了課程的教學(xué)效果。

二、配套PLC實(shí)訓(xùn)室的現(xiàn)狀

2020年4月前學(xué)院西門(mén)子PLC實(shí)訓(xùn)室的現(xiàn)狀：（1）PLC設(shè)備成舊，落后于工業(yè)的應(yīng)用。2019年底，自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)對(duì)2003級(jí)到2016級(jí)共14屆畢業(yè)生進(jìn)行畢業(yè)問(wèn)卷調(diào)查，從調(diào)查的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，從事電氣系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、設(shè)備的維護(hù)、安裝與調(diào)試仍是畢業(yè)生的主要工作崗位。大部分畢業(yè)生對(duì)PLC的相關(guān)課程比較認(rèn)可，但也有部分學(xué)生提出，目前我們學(xué)院的PLC基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室，PLC控制器成舊，仍采用十幾年前的S7-200系列，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)應(yīng)用。（2）控制對(duì)象老化且數(shù)量又少，不能滿足學(xué)生的需求。目前PLC基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室共20套設(shè)備，自2006年建成以來(lái)，承擔(dān)了十幾屆應(yīng)電、自動(dòng)化技術(shù)、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)等學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)和考證任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室電腦陳舊、設(shè)備電路板老化，許多地方接觸不良，造成可用設(shè)備和控制對(duì)象越來(lái)越少，無(wú)法滿足學(xué)生理論和實(shí)踐的需求。

2020年4月后學(xué)院對(duì)西門(mén)子PLC實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行升級(jí)改造：從PLC實(shí)訓(xùn)臺(tái)的控制器來(lái)說(shuō)，采用現(xiàn)階段西門(mén)子公司主推S7-1200PLC來(lái)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)，可完成PLC基本指令、擴(kuò)展指令、工藝指令、通信指令的編程;從PLC的控制對(duì)象來(lái)說(shuō)，我們遵循由簡(jiǎn)到難的認(rèn)知規(guī)律，可完成跑馬燈、十字路口交通燈、四工位小車(chē)、物料分揀、溫度控制等項(xiàng)目的開(kāi)發(fā);從人機(jī)界面的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室配置了西門(mén)子公司的7寸觸摸屏，提高了學(xué)生觸摸屏的應(yīng)用能力;從軟件的更新來(lái)說(shuō)，西門(mén)子公司的博圖（TIAprotal）軟件整合了PLC編程、人機(jī)界面和仿真等功能，集成度高，而且可以在沒(méi)有硬件設(shè)備的情況下，進(jìn)行模擬仿真，對(duì)于學(xué)習(xí)者來(lái)說(shuō)是個(gè)很好的平臺(tái)。綜上所述，目前學(xué)院的西門(mén)子PLC實(shí)訓(xùn)室的硬件條件完全滿足《PLC與HMI創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程的實(shí)施需求。

三、課程的目標(biāo)及內(nèi)容

《PLC與HMI創(chuàng)新設(shè)計(jì)》是一門(mén)自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)、機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐類(lèi)課程。根據(jù)行業(yè)專(zhuān)家對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)所涵蓋的崗位群進(jìn)行的任務(wù)和職業(yè)能力進(jìn)行分析，課程的總體目標(biāo)：通過(guò)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備一定人文綜合素質(zhì)，樹(shù)立良好的職業(yè)規(guī)范，具備獨(dú)立完成中等復(fù)雜程度的PLC控制系統(tǒng)的硬件選型、電路設(shè)計(jì)、PLC程序設(shè)計(jì)、人機(jī)界面設(shè)計(jì)、電路的安裝和系統(tǒng)的調(diào)試與維修的能力，畢業(yè)后能服務(wù)于機(jī)電行業(yè)一線的高級(jí)技能型和應(yīng)用型人才。

課程以培養(yǎng)學(xué)生的PLC技術(shù)和人機(jī)界面技術(shù)的綜合工程應(yīng)用能力為主線，課程分3個(gè)教學(xué)項(xiàng)目和1個(gè)考核項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)施，總學(xué)時(shí)為60學(xué)時(shí)，其中教學(xué)項(xiàng)目為54學(xué)時(shí)，考核項(xiàng)目為6學(xué)時(shí)。教學(xué)項(xiàng)目中主要涵蓋了項(xiàng)目的應(yīng)用背景及控制要求、硬件的選型、電路的設(shè)計(jì)、PLC程序的常用設(shè)計(jì)方法、人機(jī)界面的設(shè)計(jì)、電路的裝調(diào)與維修等內(nèi)容。按照PLC控制系統(tǒng)的復(fù)雜度和由簡(jiǎn)到難的認(rèn)知規(guī)律，3個(gè)項(xiàng)目分別為“智能搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試”、“物料分揀PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試”和“機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試”，各教學(xué)項(xiàng)目均采用項(xiàng)目化進(jìn)行教學(xué)，“學(xué)中做、做中學(xué)”，始終將理論的學(xué)習(xí)和動(dòng)手的訓(xùn)練貫穿其中。

項(xiàng)目一“智能搶答器PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試”注重鍛煉學(xué)生博圖軟件的使用能力，比較指令、傳送指令的應(yīng)用能力，PLC經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法的使用能力，簡(jiǎn)單人機(jī)界面的設(shè)計(jì)能力，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試能力;項(xiàng)目二“物料分揀PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試”注重鍛煉學(xué)生傳感器、電磁閥和氣缸在PLC技術(shù)中的應(yīng)用能力;項(xiàng)目三“機(jī)械手PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試”注重鍛煉學(xué)生步進(jìn)電機(jī)的控制能力，博圖軟件中脈沖發(fā)生器的應(yīng)用能力，主程序調(diào)用塊功能的能力，中等復(fù)雜程序的PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、聯(lián)機(jī)調(diào)試、故障排除的能力。

四、課程的教材及使用平臺(tái)

本課程所用的教材，選用本人主編的《PLC與HMI創(chuàng)新設(shè)計(jì)》指導(dǎo)書(shū)，與實(shí)驗(yàn)室配套的HKPLC-2A型網(wǎng)絡(luò)型可編程控制器實(shí)驗(yàn)裝置配套使用。另外還在超星平臺(tái)上開(kāi)發(fā)了課程的網(wǎng)站，目前已覆蓋了到自動(dòng)化專(zhuān)科及本科共8個(gè)班級(jí)。超星平臺(tái)的架構(gòu)以3個(gè)項(xiàng)目為主線，設(shè)有課程學(xué)習(xí)任務(wù)單、微課、PPT、教案、配套習(xí)題、試題庫(kù)等內(nèi)容，以滿足學(xué)生課前、課中與課后學(xué)習(xí)的教學(xué)資源需求（圖1、圖2）。

本課程評(píng)價(jià)采用形成性的考核方式，始終圍繞課程目標(biāo)開(kāi)展考核，課程考核主要由四部分組成，具體包括平時(shí)成績(jī)15%、實(shí)踐操作（三個(gè)項(xiàng)目）40%、實(shí)操考核30%、實(shí)訓(xùn)報(bào)告15%。平時(shí)成績(jī)是由考勤、職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神組成，職業(yè)素養(yǎng)主要考查學(xué)生的著裝、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和工位整潔衛(wèi)生，做到及時(shí)整理、清理和清掃等。

自《PLC與HMI創(chuàng)新設(shè)計(jì)》課程的開(kāi)發(fā)及實(shí)施以來(lái)，得到學(xué)院、專(zhuān)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)及課程組成員的大力支持，進(jìn)展基本順利。在課程的調(diào)查研究報(bào)告中顯示，學(xué)生對(duì)這門(mén)課的認(rèn)可度是高的，普遍認(rèn)為該門(mén)課程很好地鍛煉了PLC的編程、器件的選型、電路的設(shè)計(jì)、人機(jī)界面的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的調(diào)試與維修等能力，增強(qiáng)了專(zhuān)業(yè)的歸屬感，樹(shù)立了職業(yè)的規(guī)范意識(shí)，提高了PLC技術(shù)和觸摸屏技術(shù)的實(shí)際工程應(yīng)用能力，為今后就業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，課程實(shí)施效果好。

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作者簡(jiǎn)介：

葉紅芳（1981-）女，浙江金華人，金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院，碩士學(xué)位，實(shí)驗(yàn)師?，F(xiàn)從事自動(dòng)化技術(shù)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)與實(shí)驗(yàn)室管理工作。

項(xiàng)目來(lái)源：2020年校內(nèi)教改課題《PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備升級(jí)改造后的課程資源開(kāi)發(fā)和信息化教學(xué)的研究》（20205A718）