PLC是一種集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及通信技術(shù)為一體的系統(tǒng)裝置，它因發(fā)揮著可靠性、靈活性、便捷性、編程及時(shí)有效等優(yōu)勢(shì)作用，而受到了工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛關(guān)注和應(yīng)用。機(jī)床電氣控制與PLC對(duì)推進(jìn)機(jī)床自動(dòng)化具有現(xiàn)實(shí)意義，隨著PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域中的地位不斷提升，一批專業(yè)的PLC技術(shù)人成為工業(yè)企業(yè)當(dāng)前的核心人才。為此，加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生該方面的技術(shù)能力，可為今后順利就業(yè)提供保障。
一、機(jī)床電氣與PLC課程教學(xué)現(xiàn)狀
當(dāng)前，機(jī)床電氣與PLC課程教學(xué)存在以下幾個(gè)問題：一是關(guān)于低壓電器方面的知識(shí)，學(xué)生了解甚少；二是關(guān)于低壓電器的基本運(yùn)行原理，學(xué)生掌握程度不夠，不懂得從感性的角度來認(rèn)識(shí)內(nèi)部構(gòu)造；三是對(duì)于電機(jī)的基本運(yùn)行原理，一般機(jī)械專業(yè)的學(xué)生只是通過電工學(xué)的渠道來了解，后續(xù)課堂教學(xué)中僅涉及電機(jī)的選型，忽視了詳細(xì)講解電機(jī)的運(yùn)行原理，這樣一來，學(xué)生就很難深入全面掌握各控制環(huán)節(jié)；四是在理論分析角度上，大部分PLC程序都是切實(shí)可行的，然而實(shí)踐運(yùn)用中效果如何還是不得而知，理論和實(shí)踐還有距離。
二、機(jī)床電氣與PLC課程教學(xué)改革
（一）改革教學(xué)內(nèi)容
機(jī)床電氣與PLC課程當(dāng)前所采用的教學(xué)大綱主要涉及兩個(gè)方面，一個(gè)方面是電器控制內(nèi)容，向?qū)W生詳細(xì)講解常用低壓電器知識(shí)、各典型機(jī)床電氣控制線路的構(gòu)成情況并圍繞線路開展相關(guān)分析，以及如何設(shè)計(jì)電氣線路、如何選擇電器元件。另一方面是向?qū)W生講解可編程序控制器的理論知識(shí)、運(yùn)行原理，將重心放在了傳授學(xué)生PLC編程語(yǔ)言和編程指令層面上。按照上述問題，應(yīng)從以下幾個(gè)方面改革教學(xué)內(nèi)容：一是在講解典型機(jī)床電氣控制線路的前期階段，教育者應(yīng)特別安排組織一兩堂課的時(shí)間來講解電動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中的基本原理，提高學(xué)生對(duì)電動(dòng)機(jī)內(nèi)部構(gòu)造及接線手段的掌握程度，從而清楚知道電動(dòng)機(jī)的各個(gè)控制線路，如高低速、降壓?jiǎn)?dòng)等。當(dāng)學(xué)生對(duì)典型機(jī)床電氣控制線路全部了解后，應(yīng)加入一定的工藝設(shè)計(jì)范疇內(nèi)的知識(shí)內(nèi)容，如電氣接線圖、電氣的安裝與調(diào)試等，以此拉近教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)踐之間的距離。二是PLC硬件設(shè)計(jì)得當(dāng)與否，直接決定了整個(gè)控制系統(tǒng)的安全可靠性以及生產(chǎn)成本的合理性等，還需要注意的是，硬件設(shè)計(jì)不同于軟件設(shè)計(jì)，一旦設(shè)計(jì)完成后，沒有特殊情況不得頻繁更改，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否順利有效運(yùn)轉(zhuǎn)，終取決于硬件設(shè)計(jì)的完善與否，應(yīng)將其作為教學(xué)內(nèi)容的核心部分。
（二）改革教學(xué)方法
以往使用的教學(xué)方法一味地強(qiáng)調(diào)知識(shí)的傳授，很少會(huì)考慮到學(xué)生能力的培養(yǎng)，不僅激發(fā)不了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且還會(huì)導(dǎo)致學(xué)生產(chǎn)生強(qiáng)烈的抵觸情緒，學(xué)習(xí)效果較差。因此必須摒棄傳統(tǒng)滯后的教學(xué)方法，全面滲透項(xiàng)目教學(xué)法、多媒體教學(xué)法，明確教學(xué)任務(wù)，強(qiáng)化學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
首先，實(shí)踐教學(xué)過程中，教育者應(yīng)注重調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。項(xiàng)目教學(xué)法是近年來形成的一種教學(xué)手段，主要從項(xiàng)目的角度出發(fā)向?qū)W生介紹和項(xiàng)目有著直接關(guān)系的知識(shí)內(nèi)容，突出學(xué)生的主體地位。為了保證學(xué)生能盡快認(rèn)可項(xiàng)目教學(xué)法，教育者必須結(jié)合學(xué)生個(gè)性化特點(diǎn)做針對(duì)性講解。項(xiàng)目教學(xué)法主要分六步走：資訊—決策—計(jì)劃—實(shí)施—檢查—評(píng)估。資訊：學(xué)生通過任務(wù)要求及參考文獻(xiàn)，資料查閱獲取工作目標(biāo)總體印象，制定不同的實(shí)施方案。決策：小組展開研究討論，確定選用哪種控制方案，明確其優(yōu)缺點(diǎn)。計(jì)劃：制定工作計(jì)劃，確定工作步驟，制定檢查、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施：學(xué)生完成工作任務(wù)，小組同學(xué)共同分析、解決問題，遇到無法解決的問題時(shí)請(qǐng)求老師幫助解決。檢查：任務(wù)完成后，學(xué)生按評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)自行檢查測(cè)試。評(píng)估：學(xué)生成果展示，教師對(duì)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，并共同討論，提出建議，講解知識(shí)點(diǎn)并總結(jié)歸納。每一個(gè)工程任務(wù)都采取項(xiàng)目式教學(xué)，保障學(xué)生獲取信息的能力、評(píng)估方案的能力、創(chuàng)新能力等均有一定程度的提高，并極大的活躍了課堂氣氛。
其次，多媒體教學(xué)手段已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于教育領(lǐng)域中，通過音視頻和圖文等形式對(duì)課程內(nèi)容生動(dòng)形象的展示，模擬真實(shí)的課堂教學(xué)氛圍，給學(xué)生身臨其境的感覺，有利于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果。除了日常教學(xué)過程中采用多PPT多媒體輔助教學(xué)手段外，還有一些其他的方法，比如通過CAD軟件展示日常低壓電器的內(nèi)部構(gòu)造；通過Flash軟件中展示通電與斷電情況下低壓電器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)低壓電器運(yùn)行原理的了解；通過PLC仿真軟件對(duì)程序?qū)嶋H運(yùn)行過程進(jìn)行模擬，以便學(xué)生對(duì)PLC編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)更加有效。
（三）注重實(shí)踐環(huán)節(jié)
加強(qiáng)實(shí)踐促進(jìn)理論與實(shí)際的有機(jī)結(jié)合，將理論知識(shí)運(yùn)用到生產(chǎn)生活中，對(duì)培養(yǎng)的工程人才意義重大。機(jī)床電氣與PLC課程的實(shí)踐價(jià)值顯著，所以實(shí)踐教學(xué)對(duì)該門課程而言，發(fā)揮著舉足輕重的作用。當(dāng)前，機(jī)床電氣與PLC課程開展實(shí)踐教學(xué)時(shí)一般涉及兩方面工作：一是，實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在專門的實(shí)驗(yàn)室中開展，具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是常見的噴水池控制、洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等，難以滿足機(jī)械專業(yè)的實(shí)際使用需求。二是課程設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)中也常常以十字路口交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等為核心內(nèi)容，關(guān)于這方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容網(wǎng)上相關(guān)資料層出不窮，制約了學(xué)生獨(dú)立自主完成設(shè)計(jì)的能力，學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果均處于較低狀態(tài)。此外，課程設(shè)計(jì)中所采用的程序缺乏實(shí)際驗(yàn)證，只能在理論的基礎(chǔ)上分析其可行性。針對(duì)這些問題，應(yīng)做好以下改革：
1.除常見的交通燈、搶答器的PLC設(shè)計(jì)之外，將電動(dòng)機(jī)星三角降壓?jiǎn)?dòng)、工作臺(tái)自動(dòng)往返、組合機(jī)床順序控制電路設(shè)計(jì)等融入進(jìn)PLC實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中。其中順序控制電路通常關(guān)乎到兩臺(tái)或以上電動(dòng)機(jī)的控制，在這些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析后學(xué)生不僅能夠更進(jìn)一步熟悉掌握PLC的選型、I/O分配、接線以及常見編程指令的應(yīng)用，也能讓學(xué)生準(zhǔn)確了解接觸器、繼電器、行程開關(guān)等一系列低壓電器實(shí)際運(yùn)行狀況以及電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、降壓?jiǎn)?dòng)等各控制環(huán)節(jié)。所以應(yīng)通過綜合控制法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)，從而提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。
2.將傳統(tǒng)機(jī)床的PLC改造融入進(jìn)課程設(shè)計(jì)中。以往，我國(guó)都是通過繼電控制來完成機(jī)床的生產(chǎn)工作，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中依舊存在這些傳統(tǒng)機(jī)床的身影，但由于繼電器-接觸器的控制系統(tǒng)故障次數(shù)頻繁、缺乏可靠性，所以應(yīng)安排學(xué)習(xí)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)床進(jìn)行PLC改造。如Z3040搖臂鉆床的PLC改造設(shè)計(jì)。
首先根據(jù)生產(chǎn)的工藝過程分析控制要求，如需要完成的動(dòng)作，包括動(dòng)作順序、必需的保護(hù)和聯(lián)鎖等；操作方式，包括手動(dòng)、自動(dòng)、連續(xù)、單周期、單步等，了解該設(shè)備電器的工作原理；從經(jīng)濟(jì)性及長(zhǎng)遠(yuǎn)性考慮，用PLC替換原繼電-接觸控制電路時(shí)，盡可能留用原繼電-接觸控制系統(tǒng)中可用的元器件；在滿足控制要求的情況下，盡可能地采用性價(jià)比高的PLC，并要預(yù)留一些輸入、輸出點(diǎn)，以備添加功能時(shí)使用。然后根據(jù)這些要素確定系統(tǒng)控制方案，根據(jù)系統(tǒng)控制方案確定系統(tǒng)運(yùn)行方式，再進(jìn)一步確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，據(jù)此確定PLC的I/O點(diǎn)數(shù)，進(jìn)而確定PLC的型號(hào)。在設(shè)計(jì)控制程序時(shí)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生采用相關(guān)的仿真軟件來加強(qiáng)驗(yàn)證通，后接線調(diào)試，觀察是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。通過這樣貼合工廠實(shí)際的案例，迅速提高學(xué)生分析問題解決問題的能力，不斷豐富學(xué)生的知識(shí)體系，并學(xué)以致用。
（四）改革考核方式
在機(jī)床電氣與PLC課程教學(xué)中應(yīng)注重考核專業(yè)技術(shù)知識(shí)與崗位技能情況，摒棄傳統(tǒng)應(yīng)試教育的滯后觀念，通過設(shè)置問題、測(cè)量、考核、練習(xí)等手段開展過程教學(xué)考核，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)，落實(shí)教學(xué)目標(biāo)，力爭(zhēng)培養(yǎng)一批專業(yè)技能、素質(zhì)、創(chuàng)新能力等各方面都很強(qiáng)的人才隊(duì)伍，為現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的發(fā)展作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益大化。在考評(píng)卷面的同時(shí)還應(yīng)注重教學(xué)過程的考評(píng)，突出過程考評(píng)的地位。
在對(duì)機(jī)床電氣與PLC課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、實(shí)踐環(huán)節(jié)、考核方式進(jìn)行改革后，不僅促進(jìn)了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的了解、對(duì)多元學(xué)習(xí)方式的掌握，同時(shí)還提高了學(xué)生的實(shí)踐操作能力、創(chuàng)新能力、配合協(xié)作能力等，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，學(xué)習(xí)效果得到質(zhì)的飛躍。不過，教學(xué)改革并非一蹴而就，還需要學(xué)校加大對(duì)專業(yè)建設(shè)的投入與支持力度，也需要專業(yè)教育工作者的繼續(xù)努力。