高職ＰＬＣ實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)研究

王翠艷　郭　菲

摘要:以十字路口交通燈的PLC自動(dòng)控制為研究對(duì)象，分析了交通信號(hào)燈的控制過(guò)程，提出增設(shè)盲人過(guò)街提示功能，并設(shè)計(jì)了控制裝置，對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了硬件制作和軟件設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高職； PLC；交通燈；自動(dòng)控制；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

PLC是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)為一體的自動(dòng)控制裝置。由于它可通過(guò)軟件來(lái)改變控制過(guò)程，而且具有體積小、組裝維護(hù)方便、編程簡(jiǎn)單、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。為適應(yīng)社會(huì)需要，當(dāng)前高職院校的機(jī)電、電工電子、自動(dòng)化等專業(yè)，在學(xué)習(xí)傳統(tǒng)的電氣控制技術(shù)的同時(shí)，大都增設(shè)了PLC應(yīng)用技術(shù)課程。

高職教學(xué)的特點(diǎn)是既重視講授理論知識(shí)，又突出技能訓(xùn)練。實(shí)驗(yàn)是學(xué)生樂(lè)于接受的教學(xué)方式，可滿足學(xué)生的求知欲，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的興趣。學(xué)生通過(guò)動(dòng)手、觀察、直觀感受掌握現(xiàn)象和本質(zhì)，進(jìn)一步對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)加深理解。學(xué)生可以通過(guò)調(diào)試自己編制的程序，進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。在培養(yǎng)動(dòng)手能力的同時(shí)，可培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)的能力以及分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

交通信號(hào)燈是日常生活中常遇到的實(shí)例，頗具典型性和實(shí)用價(jià)值。本文以十字路口的交通信號(hào)燈控制為研究對(duì)象，進(jìn)行PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)研究。

總體設(shè)計(jì)方案

交通信號(hào)燈設(shè)置 圖1是十字路口交通信號(hào)燈示意圖：在東西、南北方向均設(shè)有紅、黃、綠三只信號(hào)燈，通電后六只信號(hào)燈按照控制時(shí)序周而復(fù)始地循環(huán)動(dòng)作。

盲人過(guò)街提示裝置為方便盲人通行，在東側(cè)設(shè)計(jì)有過(guò)街提示裝置。此裝置由按鈕和蜂鳴器組成，如圖1所示。當(dāng)盲人需要南北通行時(shí)，按下按鈕，如果此時(shí)東西向紅燈亮，則蜂鳴器發(fā)聲，提示可以通行；如果南北方向紅燈亮，此時(shí)蜂鳴器不發(fā)聲，盲人不能通行，得東西向紅燈亮?xí)r，蜂鳴器發(fā)聲才可以通行。

控制方案如圖2所示，主要由PLC、輸入電路、輸出電路、接口和供電電源等組成。

PLC資源分配及選型

資源分配如表1所示。根據(jù)PLC資源分配，交通信號(hào)燈控制共需8個(gè)點(diǎn)，所以選三菱公司的FXON—24MR型PLC?？刂茣r(shí)序圖如圖3所示。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖4所示，輸入按鈕、輸出信號(hào)燈、蜂鳴器按圖示要求接入PLC控制器端口。蜂鳴器工作電壓為直流6V、輸出信號(hào)燈工作電流要求20mA，由直流穩(wěn)壓電源供電。

軟件設(shè)計(jì)根據(jù)交通信號(hào)燈的控制要求及PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，編制交通燈控制梯形圖程序，如圖5所示。

PLC交通燈實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)樣機(jī)

交通燈實(shí)驗(yàn)板 設(shè)計(jì)制作的交通燈實(shí)驗(yàn)板如圖6所示。

交通燈實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng) 交通燈控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)如圖7所示。將PLC與交流電源、實(shí)驗(yàn)板、直流穩(wěn)壓電源連接，即可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)除交通燈實(shí)驗(yàn)外，還可進(jìn)行指令、端口、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口、LED顯示、數(shù)據(jù)采集等綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

本文以十字路口交通信號(hào)燈的PLC控制為例，研究設(shè)計(jì)了20套交通燈PLC控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，各交通路口狀況是不同的，采用PLC控制城市交通指揮信號(hào)燈，可根據(jù)不同交通路況要求，隨時(shí)修改控制程序，以適應(yīng)不同交通流量和路況要求。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生深刻體會(huì)了PLC與傳統(tǒng)繼電器控制相比的優(yōu)越性，使每一個(gè)學(xué)生的動(dòng)手能力和理論水平都有了較大提高。

本校高職分院對(duì)4個(gè)班共300名學(xué)生利用該裝置進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。通過(guò)動(dòng)手動(dòng)腦、由易到難的訓(xùn)練，學(xué)生提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。在各個(gè)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生都能體驗(yàn)到成功，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自信心，并使學(xué)生深刻體會(huì)到PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)及日常生活等領(lǐng)域中應(yīng)用的廣泛性。當(dāng)前，就業(yè)市場(chǎng)對(duì)機(jī)電人才有較大需求，用人單位提出“懂PLC者優(yōu)先”。這一現(xiàn)實(shí)更加激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，使學(xué)生的創(chuàng)新能力得到了很大的提高，為今后的工作、學(xué)習(xí)和科研打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

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[3]陳宇.可編程序控制器基礎(chǔ)及編程技巧[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，1999.

作者簡(jiǎn)介：

王翠艷（1979—），女，江蘇沛縣人，石家莊鐵道學(xué)院工程訓(xùn)練中心助教，主要從事機(jī)電一體化專業(yè)教學(xué)。

郭菲（1982—），女，河北武安人，石家莊鐵道學(xué)院四方學(xué)院助教，主要從事專業(yè)外語(yǔ)教學(xué)。

（本文責(zé)任編輯：張維佳）