陳 彬

北京電子科技職業(yè)學(xué)院 北京 100026

PLC實(shí)訓(xùn)室建設(shè)與項(xiàng)目開發(fā)

陳 彬

北京電子科技職業(yè)學(xué)院 北京 100026

PLC實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開發(fā)，應(yīng)以工作過程為向?qū)В瑢?shí)訓(xùn)設(shè)備的配置應(yīng)是生產(chǎn)實(shí)際的仿真，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的內(nèi)容應(yīng)反映工作過程。本文介紹了PLC綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)板的開放性設(shè)計(jì)思想，實(shí)訓(xùn)設(shè)備的多種形式，以及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的內(nèi)容設(shè)計(jì)是如何體現(xiàn)工學(xué)結(jié)合教育理念的。

實(shí)訓(xùn)設(shè)備；開放性；實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目；工作過程

在當(dāng)前的職業(yè)教育改革中，倡導(dǎo)工學(xué)結(jié)合的教育理念，以工作過程為向?qū)ч_發(fā)課程。在實(shí)訓(xùn)室建設(shè)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開發(fā)中，必須體現(xiàn)這一原則。實(shí)訓(xùn)設(shè)備如果不能貼近生產(chǎn)實(shí)際，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目不能體現(xiàn)工作過程，那么工學(xué)結(jié)合的理念就只能是一種空談。本人在PLC實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)及項(xiàng)目開發(fā)中，盡可能的做到貼近生產(chǎn)實(shí)際，以實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，將程序指令自然地融入項(xiàng)目中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)中以任務(wù)為中心，程序指令為任務(wù)服務(wù)，以任務(wù)的需求為出發(fā)點(diǎn)，而不是以編程指令為中心，應(yīng)用相應(yīng)的指令來解決問題，下面將實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)構(gòu)思與項(xiàng)目開發(fā)的具體內(nèi)容做詳述。

一、PLC實(shí)訓(xùn)室硬件建設(shè)的整體構(gòu)思

1.開放式的PLC接口

PLC是一個(gè)控制系統(tǒng)的控制器，用PLC組成的控制系統(tǒng)可以是各種各樣的，無論是什么樣的系統(tǒng)，都要將輸入輸出設(shè)備與PLC連接。在生產(chǎn)企業(yè)中，PLC與輸入輸出設(shè)備的連接都是通過接線端在控制柜中連接的。因此，本人在設(shè)計(jì)PLC與外部設(shè)備連接的方式上，是仿照控制柜中的連接方式，采用端子連接，而不是用各種插頭。每個(gè)項(xiàng)目用到的不同的實(shí)驗(yàn)板或模型，都要一根一根的接線到端子板上，實(shí)現(xiàn)PLC與輸入輸出設(shè)備的連接（如圖1所示）。

圖1 接線端子板

采用這種接口方式的優(yōu)點(diǎn)是：

⑴可以根據(jù)課程需要購買不同品牌,不同廠家的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,包括自己開發(fā)的綜合訓(xùn)練板，都可以順利的連接到PLC上。

⑵每次實(shí)驗(yàn)都要經(jīng)過接線這道環(huán)節(jié),可以訓(xùn)練學(xué)生的動手能力,因?yàn)樵诠S設(shè)備的電器維護(hù)和新安裝設(shè)備時(shí)，都要遇到接線的情形。接線也是對學(xué)生責(zé)任心和工作態(tài)度的一種培養(yǎng)。只有正確無誤的連接好線路，才能比較順利的完成后面的調(diào)試工作。

⑶可以訓(xùn)練學(xué)生的識圖能力。生產(chǎn)設(shè)備的維修需要維修人員能夠根據(jù)圖紙找到線路故障點(diǎn)，排除故障。學(xué)生在接線的時(shí)候?qū)φ請D紙接線，在查故障時(shí)也要對照圖紙檢查，這樣就培養(yǎng)了學(xué)生看圖、分析的習(xí)慣和能力。另外，接線錯(cuò)誤時(shí)，學(xué)生自然的給自己設(shè)置了故障，可以通過故障來訓(xùn)練學(xué)生查找故障和排除故障的能力。

⑷通過接線可以讓學(xué)生了解電氣柜接線的規(guī)則和要求，訓(xùn)練操作能力。

2.豐富多樣的實(shí)訓(xùn)設(shè)備

實(shí)訓(xùn)設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循的原則是由淺入深，形式多樣，形象美觀有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)針對性強(qiáng)，每一個(gè)模板主要針對一類程序指令的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，而且還要有一個(gè)適合各種程序指令訓(xùn)練的綜合模板。

⑴ 綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)板

本人設(shè)計(jì)了一個(gè)綜合訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)板，現(xiàn)成的PLC教學(xué)實(shí)驗(yàn)板中，輸入信號只采用選擇開關(guān)信號，并且只有常開觸點(diǎn)，這樣，學(xué)生編程只習(xí)慣使用正邏輯,并忽略脈沖信號與自鎖信號在編程上的不同。而我選用的輸入信號有按鈕，有選擇開關(guān)，常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)，這樣在編程時(shí)就要考慮用不同的編程方法，在程序中使用的邏輯也是不相同的。這樣，更接近工程實(shí)際。

該實(shí)驗(yàn)板包括輸入設(shè)備如按鈕、旋鈕、電位器，輸出設(shè)備如指示燈、蜂鳴器、數(shù)碼管、電壓表，該模板可以做電機(jī)兩地控制這樣的簡單的位邏輯指令的練習(xí)，也可以做藝術(shù)彩燈控制這樣的字移位指令的練習(xí)，可以做數(shù)字量的控制實(shí)驗(yàn),也可以做難度較大的模擬量的控制實(shí)驗(yàn)。用這塊實(shí)驗(yàn)板所作的實(shí)驗(yàn)，完全由教師來設(shè)置題目，伸縮性和靈活性非常大,實(shí)驗(yàn)板所用開關(guān)按鈕都選用工程實(shí)際中應(yīng)用的產(chǎn)品，可靠性高，顏色與電器產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)吻合。

⑵ 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

在廣泛的調(diào)研基礎(chǔ)上，選用了聯(lián)合大學(xué)機(jī)電學(xué)院設(shè)計(jì)的灌裝線實(shí)訓(xùn)模型，同時(shí)，與聯(lián)合大學(xué)機(jī)電學(xué)院的教師聯(lián)合開發(fā)兩套新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，一套是全自動洗衣機(jī)模型，另外一套是自動鉆床模型。這兩套模型是由本人提出總體設(shè)計(jì)構(gòu)思和具體技術(shù)要求，由機(jī)電學(xué)院具體設(shè)計(jì)加工完成的。全自動洗衣機(jī)是真正能夠進(jìn)水、洗滌、排水的，自動鉆床可以對木質(zhì)工件鉆孔。

①灌裝線實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/p>

可以做簡單的電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)，對最簡單的邏輯“與”“或”“非”“置位”“復(fù)位”指令進(jìn)行練習(xí)，還可以對“定時(shí)”“計(jì)數(shù)”這樣稍難一些的指令進(jìn)行練習(xí)，可以手動也可以自動，對學(xué)生在入門階段的學(xué)習(xí)很適合。

②自動鉆床模型

自動鉆床模型是模仿鉆床加工過程的仿真模型，在汽車生產(chǎn)企業(yè)，大量的舊機(jī)床都被改造成PLC控制的機(jī)床，做這樣的模型目的是要讓學(xué)生在學(xué)校中能夠親自體驗(yàn)一下PLC在機(jī)床控制中的應(yīng)用，確實(shí)地完成一個(gè)PLC控制的鉆床加工任務(wù)，再現(xiàn)生產(chǎn)實(shí)際。

③全自動洗衣機(jī)模型

是應(yīng)用傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)種類最多的一個(gè)模型，由于有水可進(jìn)到洗衣桶中，所以要用到液位傳感器來檢測水位，用到限位開關(guān)來檢測桶蓋是否蓋嚴(yán)，用到直流電機(jī)帶動波輪旋轉(zhuǎn)，用到交流電機(jī)作為水泵供水，用到電磁閥門來控制排水，還用到電機(jī)的電壓調(diào)速方法來改變波輪旋轉(zhuǎn)的速度，洗衣機(jī)的洗衣過程可簡可繁，可以全自動也可以半自動，同學(xué)們可以自己設(shè)計(jì)一套洗衣程序，讓洗衣機(jī)完成一個(gè)洗滌過程，非常的有趣。并且通過這個(gè)模型學(xué)生可以看到洗衣機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和各種元器件，因?yàn)橄匆峦笆怯猛该魉芰献鞑牧系摹?/p>

⑶項(xiàng)目模板

除了實(shí)物模型之外，還購置了天津源峰公司生產(chǎn)的很多項(xiàng)目模板，模板與模型不同之處在于，控制系統(tǒng)的硬件是以圖形的形式表示出來的，用指示燈的亮滅來代表硬件設(shè)備的開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)，雖然是圖形模板，但這些模板都是智能化的，可以自動的給出傳感器發(fā)出的信號，而不需要手動給出，如果控制信號錯(cuò)誤的話，相應(yīng)的呼應(yīng)信號就不會發(fā)生，因此模板的仿真性是很好的，并且外觀很漂亮，種類繁多。有用作數(shù)字量控制的模板，也有用作模擬量控制的模板。

二、PLC實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)

PLC實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)應(yīng)該體現(xiàn)工學(xué)結(jié)合的教育理念，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)與生產(chǎn)設(shè)備的安裝、檢修過程相對應(yīng)，在企業(yè)的生產(chǎn)過程中，PLC中的程序一般是不會改變的，故障點(diǎn)一般都出在外圍的硬件線路上。因此維修人員首先應(yīng)該會讀懂硬件線路圖，知道PLC的輸入、輸出點(diǎn)連接了哪些電氣元件和設(shè)備，這些電氣元件和設(shè)備在程序當(dāng)中對應(yīng)哪些指令地址。進(jìn)一步應(yīng)該能夠讀懂PLC程序，會用電腦監(jiān)視程序的運(yùn)行情況。這樣當(dāng)程序不能順利執(zhí)行，或者說生產(chǎn)步驟中途停止時(shí)，你才能夠知道其原因在哪里，才有可能排除故障。由此我們可以看出，硬件和軟件的結(jié)合及程序的閱讀能力，是高職學(xué)生應(yīng)該重點(diǎn)培養(yǎng)的能力。

按照這一思路本人把PLC實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的內(nèi)容，分為這樣幾個(gè)部分：

實(shí)訓(xùn)目標(biāo)

知識點(diǎn)

系統(tǒng)的控制要求

硬件設(shè)計(jì)及連接

編輯設(shè)計(jì)程序

調(diào)試程序

故障排查

考核測評

以一個(gè)項(xiàng)目實(shí)例做進(jìn)一步說明

項(xiàng)目九 全自動洗衣機(jī)

1.實(shí)訓(xùn)目標(biāo)

(1)讓洗衣機(jī)自動完成洗滌、漂洗、甩干各個(gè)過程。

(2)學(xué)習(xí)程序控制指令的應(yīng)用。

(3)完成系統(tǒng)硬件的連接，調(diào)試系統(tǒng)。

(4)改變程序結(jié)構(gòu)，完成同樣任務(wù)。

2.洗衣機(jī)洗衣程序

(1)洗滌

①按啟動按鈕后,通水泵,洗衣機(jī)開始進(jìn)水，洗滌燈L1亮。約束條件：桶蓋蓋好，桶蓋傳感器接通。

②泵水至上限水位，水位傳感器接通，停止泵水。

③電機(jī)慢速正轉(zhuǎn)10秒，停2秒，電機(jī)慢速反轉(zhuǎn)10秒，停2秒。循環(huán)往復(fù)3次。

④停止電機(jī)運(yùn)行，指示燈L1滅。

(2)漂洗

①排水，接通排水電磁閥，漂洗燈L2亮，排水至下限水位傳感器斷開，等待約5秒，斷開電磁閥。

②接通水泵，洗衣機(jī)開始進(jìn)水，泵水至上限水位，水位傳感器接通，停止泵水。

③電機(jī)慢速正轉(zhuǎn)10秒，停2秒，電機(jī)慢速反轉(zhuǎn)10秒，停2秒。循環(huán)往復(fù)2次。

(3)甩干

①排水，接通排水電磁閥，燈L2閃亮，排水至下限水位傳感器斷開，等待約5秒。

②電機(jī)高速運(yùn)行15秒后停止。斷開電磁閥。蜂鳴器(Q8.6)鳴5 聲，燈L2滅。

3.程序控制指令介紹

(1)程序結(jié)構(gòu)

(2)功能塊編程及調(diào)用

(3)調(diào)用指令

4.連接硬件

(1)輸入輸出設(shè)備及地址分配表（見表1）

表1

(2)畫出硬件連接圖（如圖2）

圖2 硬件連接圖

(3)連接線路及模型安裝

5.編輯程序

(1)編輯符號表

(2)編輯主程序OB1

(3)編輯功能塊程序FC1

6.下載程序調(diào)試

7.修改程序

(1)將閃燈頻率指令用程序塊FC2編程，用調(diào)用指令調(diào)用FC2，保證控制作用不變。寫出FC2程序及相應(yīng)的調(diào)用程序。

(2)加入SB2作用，當(dāng)按下SB2時(shí)程序暫停，再按SB1程序繼續(xù)。修改程序，并調(diào)試。

8.考核測評

該項(xiàng)目中程序已經(jīng)編輯好，學(xué)生首先要將程序讀懂，了解程序結(jié)構(gòu)和調(diào)用指令的用法，之后，修改程序，完成實(shí)訓(xùn)要求。這樣做對學(xué)生理解程序非常有幫助。對于高職學(xué)生來說，將來在工作崗位上，更多的是維護(hù)和檢修生產(chǎn)設(shè)備，而不是設(shè)計(jì)一個(gè)PLC控制系統(tǒng)。因此，讀懂設(shè)備的控制程序是尤為重要的，既然如此，本人在設(shè)計(jì)項(xiàng)目時(shí)，更多的是以工作過程為導(dǎo)向，重在訓(xùn)練操作能力，分析判斷能力，解決問題能力，在有些項(xiàng)目中，還設(shè)置互設(shè)故障的環(huán)節(jié)，讓兩個(gè)組對調(diào)，給對方設(shè)置故障，之后兩個(gè)組再回到原來位置發(fā)現(xiàn)問題，排除故障。

三、結(jié)束語

高職教育的特點(diǎn)是工學(xué)結(jié)合,因此,在實(shí)訓(xùn)室建設(shè)和實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的開發(fā)中,應(yīng)盡可能體現(xiàn)工作過程,將理論融入到實(shí)際的項(xiàng)目之中,學(xué)習(xí)的應(yīng)該是如何工作,而不是為學(xué)理論而學(xué),這是實(shí)訓(xùn)課程的建設(shè)方向。

PLC laboratory set up and project development

Chen Bin
Beijing vocational collage of electronic science, Beijing, 100026, China

The purpose of PLC laboratory is student training and the development of working procedures. The equipment configuration of training class should model the actual production environment. The content of the training project should reflect real working procedures. The purpose of this article is to introduce the open design of PLC comprehensive training boards and the variety of training equipment. Also, a secondary purpose is to design a real-life training project which combines production procedures with student education.

training equipment; opening; training project and working procedure

book=133,ebook=618

2009-12-22

陳彬，本科，高級工程師。