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论PLC设备共享在实验教学中的应用价值

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摘要:针对目前大多数高校PLC实验教学中实验设备利用受到实验条件的限制、实验室的利用率低与学生想做实验却又无实验设备的矛盾、开放实验室引起较大的人力投入等问题,提出将PLC硬件设备共享,学生可以随时随地进行实验。通过PLC硬件设备共享实践表明,学习课前可以验证自己的程序,课后可以进行创新性实验,为学生创新训练提供了良好实践平台。

关键词:设备共享;PLC;实验

一、引言

PLC控制技术是电气工程及其自动化专业实践性很强的一门专业核心课程,它以知识为基础,能力为目标,教、学、做一体化,培养对PLC控制系统进行系统程序设计、调试、维护的能力,培养学生良好的职业素养和团结合作精神,是获得职业资格证书必须学习的领域,也是电气工程及其自动化专业岗位能力体系中的核心技术能力。

二、PLC教学模式现状

目前PLC控制技术的教学受到校外实训基地生产任务、安全及卫生等实际情况限制,只在校内实训基地进行,常用的教学模式有两种。1.一体化教学模式。大部分院校在完成相应的理论教学后,利用由专业的教学仪器公司开发的实训平台,实验设备有PLC硬件设备和一些比较典型的实验模块,如交通灯、电梯等,通过LED灯和按钮等非直观的方式进行模拟。学生只需按实验指导书接线,编写简单的程序下载即可完成实验。这种教学模式下,学生动手机会少,实验“机械化”,参与积极度不高;同时,实验模块有限,能够实现的实验项目有限,没有职场化的实战环境。2.虚拟仿真教学模式。随着虚拟仿真技术的发展,越来越多的院校将其应用到实践教学中。通过操作虚拟仿真软件,即可进行各种实验,达到与操作真实的实验被控对象相同的目的,解决了教学过程与生产过程不能有效对接的问题。但是,虚拟仿真只是模拟工作场景,不能完全脱离实际的PLC设备,教学的教和学两端在时间、空间、内容、进度、方法上都比较统一。无论哪种教学模式,都离不开PLC硬件设备,但是价格比较昂贵的专业设备无法像个人电脑一般普及。同时,由于思想意识、管理制度、维护经费、管理队伍等原因,设备资源配置分散、封闭,只能在有限的时间内开放,学生只有在课堂或课后部分时间进行实践操作,而且大部分时间是进行一些验证性的基础实验,无法满足网络时代个性化教学的需求,学生创新的精神得不到培养,创业的实践能力得不到提高。同样的问题普遍存在于各个院校中,导致教学效果难以得到保证。这就需要不断创新教学模式,解决人才培养过程中的实际问题。

三、网络共享实验提出“网络共享实验”

教学模式是通过互联网共享实验设备资源进行教学,即通过将实验设备接入互联网,打破时、空限制使用设备的教学模式。随着学校教育信息化基础设施的完善,基本实现了学校宽带网络全覆盖和网络教学环境的普及。同时,信息技术的快速发展,日益成熟的交互式控制技术、数据库技术、并发处理技术、网络通信技术和硬件设备,为网络共享实验提供了重要的技术保障。互联网的强大互联功能使得教师、学生可以在任何时候、任何地点,利用个人PC端,将编写好的程序远程下载到PLC设备中进行实验操作,实时观察实验结果。

四、网络共享实验架构网络共享实验的架构

如图1所示,将带有网络端口的西门子PLC通过路由连接到以太网中,服务器控制数据的流向与学生的登录权限。学生在自身电脑安装实验软件后利用个人账户即可进行硬件设备的连接。客户端可以通过互联网访问连接于服务器端的硬件实验设备,控制其动作,实时获取运行结果。在该构架的基础上,研究、构建适于PLC控制技术课程的教学模式(如表1所示):课前,学生下载课程资源,预习PLC相关理论知识,远程进行实验验证相关知识;教师上传课程资源,备课时可以对上课内容进行验证。课中,教师在教室、实验室遥控设备进行讲解、答疑;实验时,学生在实验室近距离掌握PLC设备的运用。课后,学生在宿舍、图书馆等地连线设备,完成课后作业,自主安排创新性实验;教师网络控制批改程序作业,进行科研工作。模式功能如表1:

五、结论

本实验模式通过一个学期的使用表明,学生可以在课前预习时完成预习实验,在理论课教学过程中,教师可以利用远程的共享设备进行验证性的程序教学,可以学生利用平台,按照自身的想法完成创新实验,不再局限于课本的验证性实验,极大地提高了设备使用率的同时也提高了学生的学习效果。

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作者:李光平 唐月夏 单位:南宁学院

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