在教學(xué)中如何更好地選擇PLC程序設(shè)計課題 PLC論文
內(nèi)容提要：一個好的設(shè)計課題對于提高學(xué)生對PLC的程序設(shè)計能力，至關(guān)重要。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計課題，能夠迎合學(xué)生的好奇心，喚醒自信心，滿足探索的要求。
關(guān)鍵詞：PLC 自動控制系統(tǒng) 程序 程序設(shè)計 程序要求
可編程序控制器（英文全稱Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是現(xiàn)代工業(yè)控制的基礎(chǔ)部件，是工廠自動化（FA Factory Automation）的支柱之一。它是自動控制技術(shù)與通訊技術(shù)三者有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)品，即工業(yè)專用計算機(jī)。它既有計算機(jī)控制系統(tǒng)的可編程特點(diǎn)（控制功能由軟件實(shí)現(xiàn)），又具有繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)良的抗電噪能力（適應(yīng)工業(yè)控制的各種惡劣的工作環(huán)境）?？删幊绦蚩刂破鬟€具有很強(qiáng)的連網(wǎng)能力和很高的可靠性，不僅可以單機(jī)使用，而且可以與計算機(jī)結(jié)合組成集散式控制系統(tǒng)。
即可編程序控制器聚集了結(jié)構(gòu)簡單、編程簡單、可靠性高、性能價格比高、抗干擾能力強(qiáng)、通用靈活、體積小等一系列優(yōu)點(diǎn)，使其在工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。因此各中職學(xué)校的機(jī)電和電梯等專業(yè)都開設(shè)了“可編程序控制器”課程，而開設(shè)這門課的主要教學(xué)目的是讓學(xué)生能夠進(jìn)行簡單程序的設(shè)計編輯。如果程序過于簡單，學(xué)生就沒興趣設(shè)計，相反如果程序過于復(fù)雜，不容易設(shè)計，又會打擊學(xué)生的積極性，所以一個好的設(shè)計課題對于提高學(xué)生對PLC的程序設(shè)計能力，至關(guān)重要。恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計課題，能夠迎合學(xué)生的好奇心，喚醒自信心，滿足探索的要求。
一 、PLC應(yīng)用設(shè)計步驟
首先要讓學(xué)生了解PLC的程序設(shè)計步驟可以遵循以下六步進(jìn)行：
1、 確定被控系統(tǒng)必須完成的動作及完成這些動作的順序。
2、 分配輸入輸出設(shè)備，即確定哪些外圍設(shè)備是送信號到PLC，哪些外圍設(shè)備是接收來自PLC信號的。并將PLC的輸入、輸出口與之對應(yīng)進(jìn)行分配。
3、 設(shè)計PLC程序畫出梯形圖。
4、 用計算機(jī)對PLC的梯形圖進(jìn)行編輯。
5、 對程序進(jìn)行調(diào)試。
6、 保存已完成的程序。
顯然，在建立一個PLC控制系統(tǒng)，必須首先把系統(tǒng)需要的輸入、輸出數(shù)量確定下來，然后按需要確定各種控制動作的順序和各個控制裝置彼此之間的關(guān)系。確定控制上的相互關(guān)系之后，就可以分配輸入輸出設(shè)備，之后就可以設(shè)計PLC程序畫出梯形圖。梯形圖畫好后，可以使用專用軟件直接把梯形圖輸入計算機(jī)并下裝到PLC進(jìn)行模擬調(diào)試、修改直到符合要求。這便是程序設(shè)計的整個過程。
二 、程序設(shè)計案例
學(xué)生在了解了PLC的應(yīng)用設(shè)計步驟后，我們就可以設(shè)計程序了。本文以松下電工FP1系列PLC為機(jī)型進(jìn)行介紹，以液體自動混合箱為例，其他教育工作者可舉一反三，觸類旁通。
程序設(shè)計課題為液體自動混合箱，如圖a所示，設(shè)計要求如下：
按下啟動按鈕SB1，電磁閥K1打開，液體A流入箱中,當(dāng)液面到達(dá)L2處時，K1閥關(guān)閉，同時K2閥打開，液體B流入箱中,當(dāng)液面到達(dá)L1處時，Y2閥關(guān)閉，停止供液,電爐H開始加熱,當(dāng)液體到達(dá)指定溫度時，溫度傳感器T動作，電爐停止加熱,攪拌機(jī)M開始攪拌液體,5分鐘后停止攪拌,K3閥打開，將加熱并混合好的液體放出,當(dāng)液面底于L3時，再經(jīng)過10秒，K3閥關(guān)閉，此時箱內(nèi)液體已放空。此時，電磁閥K1打開，液體A流入箱中，開始下一周期循環(huán)。按下停止按鈕SB2，系統(tǒng)停止操作（停在初始狀態(tài)上）。
如上所述要求，根據(jù)本人的教學(xué)經(jīng)驗，此程序最簡也要40多步，學(xué)生很難設(shè)計得出正確的程序。 但如果將以上程序化簡為多個小程序，難度逐步增加，讓學(xué)生一步一步地解決難題，則可達(dá)到很好的教學(xué)效果。
1、首先要學(xué)生設(shè)計一液體自動混合箱,如圖b所示，其設(shè)計要求為：
（1） 按下啟動按鈕SB1，電磁閥K1打開，液體A流入箱中。
（2） 當(dāng)液面到達(dá)L2處時，K1閥關(guān)閉，同時K2閥打開，液體B流入箱中。
I/O分配表： | ||||
I |
| O | ||
SB1 | X0 |
| K1 | Y0 |
L1 | X1 |
| K2 | Y1 |
L2 | X2 |
|
|
|
表 A | ||||
（3）
此程序的輸入輸出分配關(guān)系如表A所示，梯形圖如圖c所示，可見此程序非常簡單，學(xué)生可以很容易的設(shè)計出正確的程序。
2、在上一程序的基礎(chǔ)上稍加難度，如圖d所示，其設(shè)計要求為，在程序1的基礎(chǔ)上增加：
（4） 停止供液后，電爐H開始加熱。
（5） 當(dāng)液體到達(dá)指定溫度時，溫度傳感器T動作，電爐停止加熱。
此時輸入輸出關(guān)系增加了T，程序也由上一程序的8步增加至12步。
3、程序2在設(shè)計思路和指令應(yīng)用上與程序1基本相同，在難度上并沒有太大延伸。其設(shè)計要求為，在程序1的基礎(chǔ)上增加：
（6） 停止加熱后，攪拌機(jī)M開始攪拌液體。
（7） 5分鐘后停止攪拌。
程序3的輸入輸出關(guān)系又增加了M，在程序中又增加了定時指令，此處可對幾種時間繼電器的應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步的講解，如KMX、KMY、KMR，在難度上比程序1、2有所延伸。
4、在程序3的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加設(shè)計要求：如圖a
（8） M停轉(zhuǎn)后，K3閥打開，將加熱并混合好的液體放出。
（9） 當(dāng)液面底于L3時，K3閥關(guān)閉，停止箱內(nèi)液體流出。
此程序要求中須注意的是：一旦K3閥打開，開始釋放液體，液面?zhèn)鞲衅?span lang="EN-US">L1處的信號將消失。
對于學(xué)生而言，L1處的信號雖然消失，但K2閥卻不允許打開，這一點(diǎn)是程序4中需要重點(diǎn)解決的問題。
程序4在輸入輸出關(guān)系中又增加了L3和K3。
5、在程序4的基礎(chǔ)上繼續(xù)增加難度：
（10）將程序4中的要求（9）改為：當(dāng)液面低于L3時，再經(jīng)過10秒，K3閥關(guān)閉，此時箱內(nèi)液體已放空。
（11）此時，電磁閥K1又打開，液體A流入箱中，開始下一周期的循環(huán)。
（12）按下停止按鈕SB2，停止當(dāng)前的操作（停在現(xiàn)狀上）。
此程序增加了停止按鈕SB2，在設(shè)計要求上增加了循環(huán)控制，使其難度進(jìn)一步增加了。
6、程序5系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在問題，即系統(tǒng)停止操作時，箱中還會存留液體，不利于下一周期的使用，所以仍需改善：
（13）將程序5中的（12）改為：按下按鈕SB2時，系統(tǒng)停止在初始位置上，即當(dāng)前的混合操作處理完畢后，系統(tǒng)才停止運(yùn)行。
程序要求的增加內(nèi)容到此全部完畢。其程序的輸入輸出關(guān)系見表B。
I/O分配表： | ||||
I |
| O | ||
SB1 | X0 |
| K1 | Y0 |
|
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