嘗試教學(xué)方法二——課題式教學(xué)“七步法”

1.基本順控程序的傳授
首先。講解由“起-保-?！钡湫涂刂齐娐匪M成的順序功能控制程序。在程序中介紹PLC的“循環(huán)掃描，串行輸出”的工作方式，著重介紹最簡單的基本指令。掌握程序的結(jié)構(gòu)(開啟條件，自鎖條件，關(guān)斷條件，通過輔助繼電器的間接輸出)，通過實(shí)際操作驗(yàn)證，最終達(dá)到熟記的程度。通過一個非常典型的順控程序，學(xué)生掌握了很多知識。教學(xué)中，我只使用了2課時。學(xué)生感到簡單易學(xué)，有興趣。
2.設(shè)計(jì)簡單的順控工程
隨后，根據(jù)學(xué)生已有的知識，我給出了很多具有順序功能控制的課題。比如，“天塔之光，藝術(shù)彩燈，液體混合，自動配料／四節(jié)傳送帶，水塔水位控制。星一角啟動，十字路口交通燈，步進(jìn)電動機(jī)，軋鋼機(jī)，洗鹽控制”等。通過這一階段的強(qiáng)化練習(xí)。學(xué)生雖然具有很少的順序控制的知識。但已經(jīng)能夠編寫很貼近實(shí)際的控制工程了，不僅使學(xué)生PLC在工業(yè)和民用領(lǐng)域的應(yīng)用有了一定的認(rèn)識，更重要的是學(xué)生有了獨(dú)立設(shè)計(jì)程序和調(diào)試程序的能力。這一點(diǎn)讓我非常地欣慰。學(xué)生長知識。教師也輕松，只是給出控制要求，必要時給出一點(diǎn)建議，學(xué)生動腦的時間增多了。尤其是在設(shè)計(jì)“天塔之光”時，學(xué)生編制了很多的花樣，產(chǎn)生了濃厚的興趣。
3.設(shè)計(jì)復(fù)雜的順控工程
為了使學(xué)生能夠掌握較復(fù)雜的順序功能控制程序，比如，帶有選擇性分支，并列性分支，跳轉(zhuǎn)，循環(huán)功能的程序，我選擇了以下的課題訓(xùn)練學(xué)生的編程能力。例如，“大小球的分揀(選擇性分支)，全自動洗衣機(jī)的控制(選擇性分支，循環(huán)功能)。交通燈(并列性分支)，化工產(chǎn)品的合成(并列性分支)”等。學(xué)生已經(jīng)具備了編寫復(fù)雜順序功能控制程序的能力，其調(diào)試程序的能力大大加強(qiáng)。這一期間，學(xué)生經(jīng)常能提出很多有實(shí)際意義的問題，在討論中完善了自己的程序。
4.多程序組合，實(shí)現(xiàn)程序的連接
順序功能控制程序常常工作在多種工作方式下，為了使學(xué)生掌握這一特點(diǎn)，我指導(dǎo)學(xué)生在“天塔之光”程序的基礎(chǔ)上，實(shí)施單步工作方式的實(shí)現(xiàn)，單周期工作方式的實(shí)現(xiàn)。連續(xù)運(yùn)行工作方式的實(shí)現(xiàn)，手動工作方式的實(shí)現(xiàn)。同時為了將這些工作方式有機(jī)的結(jié)合起來，我適時的講解了幾個常用的程序流控制指令。運(yùn)用程序流指令將多種工作方式編制成為獨(dú)立的子程序，然后在主程序中設(shè)置子程序的入口地址，便輕松實(shí)現(xiàn)了這一控制功能。
5.自動過度到狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的學(xué)習(xí)
由“起-保-?！钡湫涂刂齐娐匪M成的順序功能控制程序占用的PLC內(nèi)存空間比較大，執(zhí)行速度慢，編寫周期長。容易出錯。但編程邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，容易理解掌握。由于每種PLC都有自己的步進(jìn)指令，比如，三菱PLC的STL步進(jìn)接點(diǎn)指令是專門用來設(shè)計(jì)順序功能控制程序的。并且采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖(SFC圖)設(shè)計(jì)程序后可以直接轉(zhuǎn)化為梯形圖邏輯，編寫工作十分簡化，邏輯嚴(yán)謹(jǐn)，效率很高。在前面指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)程序時，都是先畫控制功能圖，然后再根據(jù)功能圖編寫程序，這樣做學(xué)生不易出錯，頭腦思路清晰，同時也是為將來學(xué)習(xí)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖打下一個很好的鋪墊。
6.水到渠成設(shè)計(jì)大型課題
綜合前面的學(xué)習(xí)內(nèi)容。我給出了一個大型的課題設(shè)計(jì)一一“具有多種控制方式的機(jī)械手”。機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)包括以下幾個方面的設(shè)計(jì)：
(1)原點(diǎn)歸零的程序設(shè)計(jì)；(2)轉(zhuǎn)盤啟動和報(bào)警的程序設(shè)計(jì)；(3)啟動機(jī)械手的程序設(shè)計(jì)；(4)物料分揀的程序設(shè)計(jì)；(5)手動程序的設(shè)計(jì)；(6)單周期方式運(yùn)行的程序設(shè)計(jì)；(7)單步方式運(yùn)行的程序設(shè)計(jì)；(8)連續(xù)方式運(yùn)行的程序設(shè)計(jì)。
7.進(jìn)一步培養(yǎng)讀圖能力
我在后續(xù)階段為學(xué)生講解了48個具有典型控制功能的程序。包括：“點(diǎn)動運(yùn)行控制、連續(xù)運(yùn)行控制、三地‘啟動一停止’控制、脈沖發(fā)生器、閃光控制、定時控制、電動機(jī)啟動后定時停止控制、兩個定時器接力延時30秒、電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、順序控制、失電延時控制、雙延時定時器(延時接通，延時斷開)、通斷比相同的閃光控制電路、閃光控制、單按鈕‘啟一?！刂?、使用計(jì)數(shù)器定時10000分鐘、計(jì)數(shù)器擴(kuò)展(700×800)、二分頻控制(待分頻的信號加在X001端)、定時器與計(jì)數(shù)器配合延時4000秒、單穩(wěn)態(tài)控制、計(jì)數(shù)控制、順序啟動控制電路、互鎖控制、用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)單按鈕‘啟一停’控制、‘啟-保-停’控制(停止優(yōu)先)、‘啟-保-?！刂?啟動優(yōu)先)、順序定時啟動電動機(jī)、由兩個定時器組成的長定時控制、三相異步電動機(jī)‘Y—△’降壓啟動控制、三組燈循環(huán)點(diǎn)亮、倒計(jì)時程序、不用計(jì)數(shù)器的單按鈕‘啟-停’控制、二分頻器(接通1秒，斷開1秒)、采用跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)手動與自動擋位的切換(電動機(jī)星形一三角形啟動控制)、采用調(diào)用子程序?qū)崿F(xiàn)手動與自動擋位的切換(電動機(jī)星形一三角形啟動控制)、利用時間中斷子程序產(chǎn)生斜坡信號、由外部輸入中斷子程序?qū)崿F(xiàn)計(jì)數(shù)控制、由增量式凸輪順控指令實(shí)現(xiàn)交通燈控制、由增量式凸輪順控指令實(shí)現(xiàn)交通燈控制、由主控指令和跳轉(zhuǎn)指令實(shí)現(xiàn)的自動和手動控制、總控與單獨(dú)控制、多臺電動機(jī)控制、由主控指令MC實(shí)現(xiàn)的順序控制、帶有總啟動和總停止的順序控制、由步進(jìn)指令STL實(shí)現(xiàn)的順序控制、由主程序，調(diào)用子程序，外部中斷子程序構(gòu)成的帶有啟動和停止的彩燈順序控制、雙線圈輸出”等。
筆者稱該方法為“七步法”。從學(xué)生的實(shí)踐能力中，我看到，這是一個行之有效，快速培養(yǎng)學(xué)生成材的方法。