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近几年,技校毕业生越来越受到社会的关注。技校毕业生的水平高低、在企业中工作的好坏,直接取决于本专业课程的编排和课程改革情况。对于维修电工专业来说,plc和单片机整合应用越来越广了,因此笔者提出两者相结合的教学思路。
一、PLC的现状和存在的主要问题
PLC是一种以微处理器为基础,综合计算机、自动控制和网络通信等为一体的工业控制装置。目前PLC实习教学中存在的问题主要表现在以下几个方面。
1.学生对PLC项目缺乏整体认识
在PLC实习教学中,老师把重点放在程序的编写和讲解演示上。对于操作,一般是在老师的指导下接线。而且教学中,学生了解的是某一种PLC的编程软件,而对于它在工业控制中的地位、作用缺乏整体的认识,更谈不上用PLC控制系统设计实际的项目。
2.学生的创新能力低
在实习中,大多数的设备都采用按钮和LED指示灯模拟PLC的输入和输出。只能进行一些简单的硬件实验和软件编程,学生的PLC综合应用能力得不到提高。而实际应用中主要是硬、软件的系统设计,这样学生的应用能力和创新能力不能得到充分的开发。
3.学生缺乏综合运用的培养
实习教学是每个课题练习都有的环节,要练习哪个课题时,只有这一个知识点的程序不利于综合运用。学生对学科间的相互联系缺乏全面、系统的认识,因此,需要这种学科间互相交叉、融合的新课题来加强对学生综合能力、创新能力的培养。
二、实习教学中PLC的改革方向
针对上述问题,教学中加强了学科的交叉和融合,即用单片机仿真PLC控制的教学。其核心是:以学生为主,用廉价的单片机(大约十几元)作为核心,开发单片机仿真PLC控制实验平台,即学生自己动手用单片机设计一个能够在实习车间运行的PLC控制系统。
1.操作简单,易于实现
PLC也就是应用于环境较恶劣的工业现场的计算机。由单片机作为主控芯片构成的PLC,已被许多工程控制系统所采用。另外,教学用的计算机运行稳定,在实习中学生动手设计的PLC硬件电路,即使没有增加可靠的保护电路,也能顺利地完成,使单片机仿真PLC控制的顺利进行有了保障。
2.实施思路和方案
在基础练习完成以后,将单片机仿真PLC控制作为课程设计和创新实验的内容,组成“基础实验 课程设计 创新实验”的多层次实习模式。
3.具体方法
将单片机和PLC之间的差别一一对应进行转换,方法如下:
(1)将PLC梯形图转换成汇编程序。PLC控制中采用梯形图编程,是位操作,因此选用具有位操作逻辑指令功能的单片机,就可以很方便地实现转换。
(2)用汇编语言中的循环指令完成PLC巡回扫描工作。单片机的程序只运行一次就停机,而PLC的工作原理是巡回扫描。用单片机汇编循环指令加汇编语言程序起始地址标号构成一条汇编语句,就可以模拟PLC的巡回扫描工作方式。例如,选用单片机ATMEL89C2051,利用LJMP/AJMPSTART指令就可以模拟PLC的巡回扫描工作方式。
(3)用单片机的缓冲区来完成PLC的集中采样集中输出。单片机的输入输出端采用实时输入、实时输出模式,在时间上是串行关系,而PLC大都采用集中输入、集中输出模式。为此,可以在RAM区设置输入缓冲作为输入映像寄存器,一次性读入全部输入端状态,将其存入输入缓冲区;然后,按照梯形图程序行的逻辑关系,从输入缓冲区读取相应输入端子状态,运算处理后将待输出的结果存入输出缓冲区。当程序行全部执行完毕后,一次性将输出缓冲区的值输出到相应的输出端子。这样即可完成单片机仿真PLC对控制对象的控制功能。
4.实施意义及效果
(1)培养学生对工程设计的整体认识。单片机仿真PLC控制项目不再是验证性的项目,而是学生进行硬件和软件设计的过程。要完成这个项目,既要掌握单片机的语言,又要掌握PLC的编程,更重要的是掌握单片机和PLC的区别和联系。此次实训能够使得学生的思维模式正向跨学科、多层次、全方位发展。
(2)培养学生的动手能力和创新能力。该项目是在单片机硬件的基础上,将PLC程序一一对应转换成汇编语言程序,从而达到单片机仿真PLC控制的,其创新的空间大。目前国内所用的PLC几乎全部都是进口的,该项目对学生自主开发PLC、培养创新能力有很大的帮助作用。
用单片机仿真PLC控制项目在实习教学中是可行的,一片单片机只需十几元。PLC实习教学有待于向多学科的交叉与融合方向发展;不再是纯粹的验证性实习,而是要求学生在实训中独立完成项目。在今后的工作中能够更好地适应企业的要求。成为专业技术更强、能力更高的高素质专业技能人才。
(作者单位:河南省焦作市技师学院)
一、PLC的现状和存在的主要问题
PLC是一种以微处理器为基础,综合计算机、自动控制和网络通信等为一体的工业控制装置。目前PLC实习教学中存在的问题主要表现在以下几个方面。
1.学生对PLC项目缺乏整体认识
在PLC实习教学中,老师把重点放在程序的编写和讲解演示上。对于操作,一般是在老师的指导下接线。而且教学中,学生了解的是某一种PLC的编程软件,而对于它在工业控制中的地位、作用缺乏整体的认识,更谈不上用PLC控制系统设计实际的项目。
2.学生的创新能力低
在实习中,大多数的设备都采用按钮和LED指示灯模拟PLC的输入和输出。只能进行一些简单的硬件实验和软件编程,学生的PLC综合应用能力得不到提高。而实际应用中主要是硬、软件的系统设计,这样学生的应用能力和创新能力不能得到充分的开发。
3.学生缺乏综合运用的培养
实习教学是每个课题练习都有的环节,要练习哪个课题时,只有这一个知识点的程序不利于综合运用。学生对学科间的相互联系缺乏全面、系统的认识,因此,需要这种学科间互相交叉、融合的新课题来加强对学生综合能力、创新能力的培养。
二、实习教学中PLC的改革方向
针对上述问题,教学中加强了学科的交叉和融合,即用单片机仿真PLC控制的教学。其核心是:以学生为主,用廉价的单片机(大约十几元)作为核心,开发单片机仿真PLC控制实验平台,即学生自己动手用单片机设计一个能够在实习车间运行的PLC控制系统。
1.操作简单,易于实现
PLC也就是应用于环境较恶劣的工业现场的计算机。由单片机作为主控芯片构成的PLC,已被许多工程控制系统所采用。另外,教学用的计算机运行稳定,在实习中学生动手设计的PLC硬件电路,即使没有增加可靠的保护电路,也能顺利地完成,使单片机仿真PLC控制的顺利进行有了保障。
2.实施思路和方案
在基础练习完成以后,将单片机仿真PLC控制作为课程设计和创新实验的内容,组成“基础实验 课程设计 创新实验”的多层次实习模式。
3.具体方法
将单片机和PLC之间的差别一一对应进行转换,方法如下:
(1)将PLC梯形图转换成汇编程序。PLC控制中采用梯形图编程,是位操作,因此选用具有位操作逻辑指令功能的单片机,就可以很方便地实现转换。
(2)用汇编语言中的循环指令完成PLC巡回扫描工作。单片机的程序只运行一次就停机,而PLC的工作原理是巡回扫描。用单片机汇编循环指令加汇编语言程序起始地址标号构成一条汇编语句,就可以模拟PLC的巡回扫描工作方式。例如,选用单片机ATMEL89C2051,利用LJMP/AJMPSTART指令就可以模拟PLC的巡回扫描工作方式。
(3)用单片机的缓冲区来完成PLC的集中采样集中输出。单片机的输入输出端采用实时输入、实时输出模式,在时间上是串行关系,而PLC大都采用集中输入、集中输出模式。为此,可以在RAM区设置输入缓冲作为输入映像寄存器,一次性读入全部输入端状态,将其存入输入缓冲区;然后,按照梯形图程序行的逻辑关系,从输入缓冲区读取相应输入端子状态,运算处理后将待输出的结果存入输出缓冲区。当程序行全部执行完毕后,一次性将输出缓冲区的值输出到相应的输出端子。这样即可完成单片机仿真PLC对控制对象的控制功能。
4.实施意义及效果
(1)培养学生对工程设计的整体认识。单片机仿真PLC控制项目不再是验证性的项目,而是学生进行硬件和软件设计的过程。要完成这个项目,既要掌握单片机的语言,又要掌握PLC的编程,更重要的是掌握单片机和PLC的区别和联系。此次实训能够使得学生的思维模式正向跨学科、多层次、全方位发展。
(2)培养学生的动手能力和创新能力。该项目是在单片机硬件的基础上,将PLC程序一一对应转换成汇编语言程序,从而达到单片机仿真PLC控制的,其创新的空间大。目前国内所用的PLC几乎全部都是进口的,该项目对学生自主开发PLC、培养创新能力有很大的帮助作用。
用单片机仿真PLC控制项目在实习教学中是可行的,一片单片机只需十几元。PLC实习教学有待于向多学科的交叉与融合方向发展;不再是纯粹的验证性实习,而是要求学生在实训中独立完成项目。在今后的工作中能够更好地适应企业的要求。成为专业技术更强、能力更高的高素质专业技能人才。
(作者单位:河南省焦作市技师学院)