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关于可编程序控制器实验室建立的规划

《可编程序控制器》是一门新兴起的专业课程，其产生和发展的基础是企业对这方面技术人才的需求。这门课程不断发展，并趋于成熟，应该归功于有主动工作意识、勇于创新精神的教师和领导，同时也离不开开发它的实验产品的厂家及其技术人员。

像这样的大学课程，如果要等教学计划、教学大纲、教材都准备好了才开课，是否会有些误时？笔者十多年前，在沈飞公司职工工学院任教《机床电气自动控制》课程。沈飞工学院开展培训工作的口号是：“直接有效地为企业服务”。而当时沈飞公司就有许多先进的国外设备，曾一度掀起可编程序控制器系统的开发热潮。在电工技能及工艺实训考核装置那样情况下，不积极创造条件，向学生介绍可编程控制器不就误时了吗？
记得在开始时，我们是将可编程序控制器的内容渗透到《机床电气自动控制》课程中，先讲继电控制电路及电子电路，后讲可编程控制器。没有实验设备就自己研制，没有教材就自己编写。所编的讲义先是用刻腊纸、油印，后是用WPS输入、打印。为的就是满足企业对PLC人才的急需。所以，当时，我们培养的学生得到了电机及电气技术实验装置的好评和优先录用。
目前，《可编程序控制器》这门课程还有相当大的发展空间，编写教材、撰写论文、科研项目，都是相当好的创新平台，希望有更多的老师致力于它的研究。
根据我们多年的教学经验和工程经验，并征求了几位专 家和 老师们的意见，再结合我们正在开发和现有的实验设备产品系列，我们大胆的提出了有关的教学计划和实验室建设方面的构想，并编制了这本参考资料。我们的目的是，为用户在教学规划和建设实验室方面当好参谋，使用户能够从更高的角度、更全的方位上提早制定出可执行的操作方案，做一个长远的打算，并能提前预见可能出现的问题，以便有条不紊的落实各项工作，确保达到预期的效果。
实验室建设和汽车电器{wn}试验台的采购是一项复杂的系统工程，是一项多目标、多方案的确定过程，是学校根据自身条件作出全面判断和规划的过程，也是对教学仪器设备厂家的产品进行评估和选择的过程。我们希望与用户，在实验室建设的初期，就能进行交流，以便增进了解、加强合作、共同开发。目的是将事情办好、工作做好，也是为了将学校办好。

我们的想法和建议是，首先要确定教学目标，做好发动机试验台这门课程的定位；然后制订好教学计划；{zh1}再考虑具体实施的细节。
一、关于可编程序控制器这门课程的定位

《可编程序控制器》的理论教学和实践环节近几年才进入高速发展阶段。几年前，课程还是可开可不开，即使开课也仅仅是十几个学时的选修课，没有教学计划，没有教材。如今大专院校已不得不开这门课程了。再不开，似乎是面子上也过不去，学生也会提意见。

可编程序控制器在教学上为何发展如此之快，主要是可编程序控制器已经成为高级维修电工实训考核装置的控制核心技术之一，企业对这方面专业人才的需求量很大。再有，可编程序控制器的内容十分适合教学，已经形成了一门独立的学科，这门课程对学生的素质和能力培养大有益处。综合起来有以下几个方面：
可编程序控制器的内容与许多专业课程的内容都有关联，它涉及计算机、继电逻辑控制、数字电路、模拟电子技术、工程检测、数控机床、机械工艺和设备等等方面的知识，并且能更有效地综合运用这些方面的知识。
可编程序控制器的硬件配置和系统组成以及指令系统和软件编程，与计算机系统配置和语言、编程有很多相似和相通之处。实际上，可编程序控制器就是工业控制计算机，学习它与学习计算机的有关知识有不少共通之处。应该处于与计算机同等重要的位置，自动化专业的学生学计算机知识和学可编程序控制器知识应该一视同仁，同样对待。
柴油发动机实验台的教学目标很明确。可让学生清楚了解学习后要干什么，要达到一个什么目的。因此，在实验和实践中，学生学习的积极性和趣味性都很浓，学习效果和效率也很高，学生每完成一个设计任务都会有种成就感。
可编程序控制器的教学，有利于对学生的动手能力、综合运用知识能力、创新能力的培养。可使学生培养成为能实际“干活”，又非常“勤快”，又能“想办法”的人才。这样的人才，当然会有很大的市场需求。
掌握可编程序控制器技术的学生，他的知识面很宽，到企业很受欢迎，可以从事很多岗位的工作，可以承担企业的设备维护、设备改造、设备开发、 制造等等任务。许多承接工程项目的公司和科研单位，也有这方面的用人的需求，而且需要的是“高手”。

因此，自动变速器实验台课程应该设置成为自动化等专业的主干课程之一。

二、关于教学计划和学时分配的规划

《可编程序控制器》这门课程应该在大学三年级，在电路、电子技术、电机拖动、电器线路课程之后开设。学时不应过少。原来认为，它的内容接近继电逻辑线路原理，很好学，一学就会。但这仅仅是入门。但到后来，它也是越来越复杂的。任何学科都有它的边缘，由于计算机语言类的运算指令不断增加，特别是计算机通讯联网的参与，算法编程的介入，已使电工实训考核柜的知识更加丰富多彩。有的学校以为我们已经开这门课程了，但认识到没有，仅仅这点知识，很肤浅，距离胜任企业的实际需要还有多远，再说别的学校的开课水平如何，还有哪些内容未涉及，应该知道自己的位置和目标，学校之间的竞争，将来很可能是课程内容设置的竞争，教学内容的竞争，实际工作水平的竞争。还有的学校仅仅是为了评估，买点简单的设备就万事大吉了，方向就搞错了。
《可编程序控制器》的内容可分为五大部分，也可以称之为PLC的五大控制功能：

顺序控制，属于开关量控制；

过程控制，属于模拟量控制；

运动控制，属于脉冲量控制；

信息控制，属于信息处理，确保在信息化基础上实现控制；

远程控制，属于通讯联网控制。

这些内容都应该渗透到可编程序控制器的教学之中，所以这门课程应该是多学时的大课，甚至可以超过电路、电子技术课程的学时。

我公司特聘的高级技术顾问 宋伯生 老师编著的，刚刚由机械工业出版社出版的《PLC编程理论方法及技巧》一书中的内容，针对PLC的五大控制功能有详细的、精辟的论述，可以作为参考教材，教学内容和实践环节应该尽量多的包含这些内容。

可编程序控制器技术实践性很强，教学应该以实验为中心，教材里的内容可以“现用现找”，“查词典”，当工具用。理论教学只需讲入门和基础知识，具体指令和数控车床综合实训考核装置编程{zh0}通过实验学习。这样，学生的体会将更深。实验学时与理论教学的比重要加大，应该逐步达到1：1或2：1,教学仪器，或者更高。可编程序控制器课程设计和毕业设计可选的题材很广，而且都有较大的技术难度和工作份量，是可编程序控制器很好的强化训练环节。如在这些环节中，使用相配套的发动机实训台系列实验设备，由浅入深地实践，肯定会收到更好的学习效果，{zh1}够达到解决工程实际问题的水平。

三、关于可编程序控制器实验室建立的规划
实验室建设是学校办学能力和水平的重点体现，有条件的学校应该具有良好的实验设备和实验条件，可以开设更多的实验内容。实验室的建设是复杂的系统工程，应该充分调研和论证，任何一点疏忽，都可能造成直接经济损失或实验中的不便。

建立实验室应该注重三个环节：

购置设备

购置设备有几项因素需要考虑：性能指标、生产厂家经验、用户评价、售后服务、以及产品的发展，{zh1}才是价格。

一般采购设备有两个最基本的指标，一个是使用性能指标，一个是价格指标。过于强调某一方面都未必妥当，一种说法是谁的好就买谁的，另一种说法是谁的价格低就买谁的。这样的说法都带有一定的片面性。正确的做法应该是全面考虑，综合比较。根据是性能价格比（性能/价格比）。购物的标准当然是物美价廉和物有所值。
可编程序控制器教学实验设备属于非标准设备。非标准的发动机实验台设备很难用同一个标准的价格来衡量。不同的厂家、配置不同、目标不同、工艺不同、服务不同，因此价格不同，除非仿造，大家都做成一样的，否则很难比较价格。
另外家用电器实训设备教学实验设备还处于高速发展时期，更新换代极快，新产品不断涌现，就是同一厂家的产品价格也是随开发和生产阶段的不同将作出调整，产品成熟，成本降低，价格就会下降 ，当然技术可能就要落后。
用户在确定产品价位和产品新老程度上应该作出判断。新产品用新技术，是新的价格。新老产品价格相比，可能差距很大。
选择什么价位的产品，与学校的实力有关，也与学校的发展定位有关。

另外由于产品发展很快，用户和供货商都存在各方面的条件限制，使得用户在论证方案时很难做到优中选优，而操作到{zh1}，中标的未必是适合自己的产品，甚至是“数字电路实验箱”，造成合同中出现严重的技术性的错误。
随着可编程序控制器设备的功能和配置的扩展，实验挂板和机械模型的增加，采购过程可不是简单的采购几个实验箱的简单问题，会出现配置、选用与价格等多种方案选择和调整的过程，类似于非标工程项目，所以，供需双方洽谈的内容，会关系到整个实验室的建设，乃至教学计划、教学大纲、教材的确认，未来的培养目标和发展规划。

为了方便用户选择实验设备，我们提供几方面需要考虑的问题，供参考：

1）可编程序控制器的主机机型的选择

用户在购置实验设备前首先要确定可编程序控制器机型。

选择主机机型要考虑指令系统、编程环境、运行速度、体积尺寸、要考虑各种配置是否方便，{zh1}才是价格。

可编程序控制器技术已经成熟，都很好，但还有很多细微的区别。各种机型都用过，而且各种功能都尝试过，各种环境技术要求都实现过，这时候才能有准确的感觉和评价。

例如有的机型的某些指令不方便，有的机型联网或钳工实验室设备链接通讯速度很慢，有的价格贵的很多，有的缺少特殊指令，程序打印效果不好，资料和技术支持太少，配套教材过于浅显、售后服务维修不好等等。

各个厂家的PLC产品都有系列，有不同的机型，不能将这个厂家高价位的机型与另一厂家低价位的机型做比较，判断厂家产品的好与不好，很可能另一厂家有高价位的产品性能更好。

选择机型要考虑实验内容，如果仅仅是开关量实验，应该选哪种机型；如果有模拟量实验，再考虑选哪种机型；如果有脉冲量实验，还要再考虑；如果做维修电工仪表照明实训考核装置二维运动模型实验，还有复杂的数据处理和三角函数、浮点运算功能要求，例如画螺旋线，这时还要考虑；总之，适合自己目前的需求，适合今后发展的需求，这与采购计算机一样，是否流行，价格有差异。

可编程序控制器的机型，目前主要流行有OMRON公司、中级电工电拖实训考核装置的产品，其余为松下、AB、LG、台达等等。我们最近统计，用户选择较多的是OMRON公司的（CP1H、CPM 2A ）、三菱公司的（FX1N或FX2N）和西门子公司的（S7-200）产品。在我们所写的下一篇文章《以应用为主建设PLC实验室》中，将针对这几种常用的机型做全面的性能比较，可作读者参考。

另外作为学校，如果有实力，可多选几种PLC机型作为教学对象。我公司高级技术顾问 宋伯生 老师和笔者正在编写的《PLC应用及实验教程》一书中，就是以OMRON、三菱和西门子三种机型为例同时讲解，附机床电气电路仿真实训考核装置三种机型实验程序。

2）实验的控制对象和控制模型的选择

除了选择PLC，还要选实验模型。因为有了实验模型作为控制对象，才能开出可编程序控制器的实验。

最简单的开关量控制实验模型仅需要几个按钮、开关，最简单的模拟量控制实验模型仅需要两个电位器、一个电压表，然而要达到较高的实验水平的要求，模型不能过于简单。

实验模型与控制对象，不同于可编程序控制器主机，是国内机床电气电路实训考核鉴定装置教学仪器生产厂家生产的非标产品，倾向不同的应用场合，各具特色，各有所长。复杂程度与价格也各不相同。这为用户提供了设备采购的选择余地。

简单常见的实验模型种类有实验箱、实验台及其多种实验挂板、基本机械运动模型、仿真生产线模型等等。

实验挂板上的模型

实验挂板上的模型主要用于基础实验，价格便宜，适合成批采购，成班开课使用。目前仍占主要地位。国内厂家的这类产品有：开关量控制实验挂板、PLC可编程控制器实验装置模拟量控制实验挂板和脉冲量控制实验挂板。这些挂板仅仅适合学习PLC逻辑编程语言和熟悉PLC软件操作，距离实际工程经验还很遥远。

机械运动模型

简单的机械模型可能是机械设备中的一部分，会有机电一体化的感觉，实验内容也稍复杂，涉及自动变速器实训台电机拖动的内容，系统价格会略高一些。这些模型作用是逐步摸索和积累工程经验的实验。

设备xxxx

设备xxxx，就是实际生产设备的模仿制造，但得适合教学实验特点。

一所现代化工厂中的生产设备，有生产点、生产线、生产面型几种，其中技术含量不断升级。

中央空调实验设备设备xxxx，家用电器实验室设备美观漂亮。原来主要是国外产品，或国内引进技术产品，价格较高。目前我们代表国内的设计水平并开始生产自己特色的产品，我公司的涂钼机设备模型在2006年春季（长春）全国高校教学仪器设备展示会上就很受欢迎，这类设备xxxx，我们仍然是全国xx，当然这仅仅是我们模型类产品的开始。

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