PLC原理及应用

PLC原理及应用（精选11篇）

PLC原理及应用 篇1

摘要：针对当前高职PLC教学的不足, 进行了项目教学探索, 给出了以FX2N系列PLC为载体的项目设计方案, 凸显出课程内容和项目重点, 介绍了项目实施的特色。实践表明, 这能增强学生的“工程意识”, 提升课程教学效果, 发展学生职业能力。

关键词：PLC,项目教学,职业能力

传统的高职《P LC原理及应用》课程教学分为“理论”与“实验”两个部分。在教学过程中, “教”、“学”、“做”分割为独立的活动。教学以理论讲授为主, 实验处于附属地位。开设实验的目的, 是为了让学生验证理论知识的正确性。这就很容易造成理论和实践脱节, 难以在学生中建立“工程项目开发”的整体概念。《教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的若干意见》中提出:高职院校必须把学生动手能力、实践能力和可持续发展能力放在突出的地位, 促进学生技能的培养。为了适应现代教学的需要, 项目教学作为一种先进的教学方法应运而生。各高职院校也开始纷纷尝试《P L C原理及应用》课程的项目式教学。笔者在总结多年P LC工程经验和教学实践的基础上, 对重点内容进行深入剖析, 以日本三菱公司FX 2 N系列P L C为载体, 提出了能增强学生“工程意识”的项目设计方案。

1 项目教学法

德国著名教育专家弗雷德·海因里希教授提出了项目教学法理论, 它把传统的课程理论知识、技能和职业素养融合到若干项目中, 是培养高技能人才的新途径。项目教学法强调学生动手实践能力和理论联系实际能力的培养, 一改过去以理论讲授为主的传统教学方式, 让学生通过实践构建理论知识[1], 提高他们分析问题和解决问题综合技能, 较快地适应就业岗位。

在教学实施过程中, 教师将任务以项目的形式递交给学生, 学生是主体, 教师是指导者。学生组成小组, 共同制订计划, 各自明确任务分工, 团结协作共同完成项目。通过项目教学, 学生可充分发掘创造潜能, 培养解决问题能力、创新能力、接纳新知识的学习能力以及与人协作的社会能力。

2 项目设计方案

毕业生岗位跟踪调查结果表明:熟练表l《PLC原理及应用》项目教学设计方案使用SWOPC-FXGP/WIN-C软件设计梯形图、指令表和顺序功能图[2], 是电子专业学生毕业后从事设备运行维护岗位的必备技能之一。PLC产品种类繁多, 技术性能差异较大, 要求从业人员具有多机型的编程维护能力。高职《PLC原理及应用》课程主要是让学生掌握PLC基础知识、学会PLC基本指令的应用、PLC顺序控制设计方法和PLC工程应用。教学重点是培养学生PLC综合应用能力。

为了实现上述培养目标, 我们以工作任务为中心, 组织课程内容和课程教学, 让学生通过完成具体项目来构建相关理论知识, 发展职业能力。在此, 确定了四个学习任务:PLC基础知识、FX2N系列PLC基本指令的应用、FX2N系列PLC顺序控制设计法的应用、FX2N系列PLC工程应用实例。在课程内容上, 重点突出了学生PLC应用能力训练。理论知识以够用为原则, 紧紧围绕工作任务的需要来选取。课程项目源自工程实践, 经过精心选择后, 转化为适合教学的学习型工作任务。这样既可以培养学生的能力, 又可以最大限度地激发学生的学习积极性和自主性。在教学实践中, 笔者归纳总结出的《PLC原理及应用》项目教学设计方案[3]如表l所示, 涉及的工作任务、教学目标及学时分配, 仅供读者参考。

3 实施特色

3.1 教、学、做一体化

《PLC原理及应用》课程安排在教、学、做一体化教室授课, 项目实施过程为:实践-理论-再实践。自编教材提供的梯形图或顺序功能图在首次实践时提供给学生参考, 学生以小组为单位编制程序, 下载到PLC实验箱调试。调试成功后, 学生自主分析总结, 构建相关理论知识, 为再实践做准备。第二次实践是前次实践内容的升华, 来源于学生自主创新, 在教材中没有完整的参考内容。学生分工合作, 进行问题分析、设计和调试。小组碰到难题时, 与教师讨论, 由教师适当引导。学校提供开放式的图书资源、网络资源、实验设备场地、教师资源, 给学生的自主学习提供支持, 保障学生创新思维的实施条件。

3.2 教学评价

项目教学法强调项目的过程体验, 对项目执行的结果进行评估[4]。教学评价由学生自评、小组互评和教师评价组成。教师对项目的评价考核分成两方面:一是检查项目的执行过程。教师全程跟踪学生的项目参与过程, 及时记录学生分析问题、解决问题情况, 合理评估学生独立工作能力、综合能力和完善实施能力。二是主持小组答辩。在项目完成后, 由小组长和教师担任答辩评委进行小组答辩, 审核项目完成情况、质量高低、团队合作和综合技能情况, 提出存在的问题, 为以后的项目学习积累经验。

3.3 师资队伍保障

项目教学旨在提高学生的实践技能和创新能力。教师是教育的实施者, 要不断提高自身综合素质和职业技能, 具备完成项目涉及的专业理论知识和专业实践技能, 具备开发教学项目的能力。同时, 要组织教师团队或专家工作室, 完成个体教师难以实现的工作任务, 建设具有核心竞争力的优秀团队。教师备课既要备教材项目、又要备学生。在教学设计上, 从易到难, 从简单到复杂, 让学生“跳一跳, 能够着”。在项目教学过程中, 教师由项目的设计者转变为知识、信息、建议的引导者, 由引导者再转变为实施计划和评价阶段的组织者。

4 结语

教学实践表明:采用上述项目设计方案开展《PLC原理及应用》项目教学, 通过教、学、做一体化授课模式, 合理进行教学评价, 以能力为本位, 以学生为主体以强有力的师资队伍为保障, 能有效提高学生的PLC综合应用技能, 培养他们的“工程意识”和团结协作能力, 提升综合职业素质。

参考文献

[1]徐国庆.职业教育项目课程开发指南[M].上海:华东师范大学出版社, 2009.

[2]史宜巧.PLC技术及应用[M].北京:机械工业出版社, 2011.

[3]黄交宏.项目教学在高职《电子测量技术》课程中的应用[J].读与写, 2011 (2) .

[4]周月娥.项目教学法在PLC课程教学中的实际应用[J].科教文汇, 2011 (7) .

PLC原理及应用 篇2

随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。21世纪开始国际开始强调“绿色”，绿色和平，绿色天然，绿色和谐。电梯是载人的机电设备，要实现绿色，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。

目前意义上的“绿色”，一般是强调“天然”的一面，强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品，其天然性应表现为对环境影响的尽可能小，与环境的协调与平衡，以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。

(1)智能化。我们这所说的智能化电梯是传统的人工智能是无法胜任的。传统的智能控制是一种技术的事先安排，说到底是一种程序控制，是一种周期性的系统自动控制，实际上还算不上智能。而真正的智能电梯应更具人性化特点，不仅具有传统的人工智能的所有优点，而且还有传统的人工智能无法比拟的东西，具有动念和随机处理各种问题的能力，诸如能根据轿厢内的情况和各层的候梯信息，自动地制定每次最优的运动速度和停车政策;自动选择运动方面;双向语音交流;到达目的层的语音提示等，让乘客有更多的主动性，使大楼交通运输实现真正的人机对话。智能化要求电梯有自动安全检测功能，让电梯自己能够检测到电梯的故障所在，并及时报警予以排除。

(2)安全。运行安全是电梯的根本和关键。可以说，电梯的全部其他工作都是以此为中心展开的，使电梯安全运行更有保障。运行安全不仅要消除电梯启动时较强的电磁辐射，使用安全材料和运行稳定，而且要有一种良好的视觉效果，让每一位乘客在宽敞、明亮轿厢内有安全、舒适的好心情。同时，电梯运行安全也要求电梯在运行中发生故障时，不但要使乘客容易与外界沟通联系，而且电梯本身应当能自动播放让乘客感到放松的音乐，彻底消除产生紧张不安的情绪。当小孩和老人乘坐时，电梯对他们应给予一种如同家人般的照顾，不但让老人和孩子感到方便和舒适，而且更让其家人感到放心。电梯运行安全还要求电梯有自动休眠功能，使电梯在保证运行效率最高的同时，使电梯能最大限度地得到休眠。

(3)与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：

①视觉协调。有人曾经做过环境色彩是否对人有影响的研究。该研究发展：视觉不协调的环境色彩对人的情绪、精神影响非常大。色彩宜人，格调高雅，制作精良的电梯，乘客自然会有一种安全的感觉，有一种视觉上的舒适。用料低廉，款式陈旧，色彩沉闷，甚至破破烂烂的电梯，乘客视觉协调无从谈起，乘坐电梯的第一感觉就是不安全。国内的许多电梯公司对此的重视是远远不够的，甚至不少通过引进国外技术国产化的电梯也显露出一副土生土长的容貌。

②消除电磁辐射。如前所述，由于电梯是大楼里频繁起制动的大容量电器是电磁干扰的元凶，所以绿色电梯必须是一个达到自身对大楼电磁干扰最小，而又不被其他电磁干扰影响的建筑机电设备。这样不仅可以保证乘客的身心健康，而且也可以保证大楼、大厦中的大楼的办公自动化、楼宇自动化、通讯自动化的正常运转。

③舒适感。通过采用高载频波矢量静音变频器，可降低噪声变换频率及电压。以CPU控制电压及频率的连续变换方式，按人体生理适应要求，利用计算机优化设计而成的理想运行曲线，实现更稳定、更舒适的运行。

对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，相信电梯行业会越来越贴近生活。

研究的主要内容及所解决的问题 目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作;又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。

电梯的控制是比较复杂的，可编程控制器的使用为电梯的控制提供了广阔的空间，随着PLC应用技术的不断发展，将使得它的体积大大减小，功能不断完善，过程的控制更平稳、可靠，抗干扰性能增强、机械与电气部件有机地结合在一个设备内，把仪表、电子和计算机的功能综合在一起。它已经成为电梯运行中的关键技术。因此，研究plc技术更具有了战略性的意义。

Plc的研究内容及措施 对于电梯的控制，可选用继电-接触系统或可编程控制器来完成，但是二者有各自的特点：

a:继电-接触系统：它的优点是线路直观，大部分电器均为常用电器，更换方便，价格较便宜。但是他触点繁多，线路复杂，电器的电磁机构及触点动作较慢，能耗高，机械动作噪音大，而且可靠性差。

b:PLC在设计和制造上采取了许多抗干扰措施，使用方便，扩展容易。它使用了梯形图和可编程指令，易于掌握。总之，PLC取代继电-接触系统已经成为大的趋势。

基于上述原因，我选择用可编程控制器来完成对电梯的控制。

设计的内容与要求：

概述：

随着时代的发展，工业自动化程度的不断提高，PLC行业已经在工业市场上占有一大片领地。在此次设计中，我将利用PLC来实现对电梯的控制。其中包括对PLC硬件的设计，软件设计，驻点路的设计，控制柜的设计，以及电梯惦记和其他设备的选择，还有原理分析等。相信此次设计后，我对电梯的实际运行能有初步的了解。

控制要求：

1.电梯轿箱的控制要求：

a：选向：根据电梯各层内选外呼信号的先后和停止时轿箱所在的楼曾位置决定电梯的运行方向。

b：选层换速：指电梯能够根据轿内所选层而决定运行方向，而且遵守或一直向上，或一直向下的原则。并且在每次平层的时候都能够换速。

c：楼层位置的指示：选用了数码管显示的方法。由于FX2N系列已有内部计数-译码驱动模块，所以只要外部加上LED七段显示管和电源就可以显示楼层了。

2.电梯门的控制要求：

要求当电梯平层的时候，电梯门自动打开，经过10秒钟后电梯门自动关上。如果遇到有人在门中间的情况，电梯会因为光电开关的作用而自动开门。

3.补充要求：

PLC原理及应用 篇3

【关键词】 可靠性性高;程序设计简单;速度快;灵活性强

一、PLC的基础知识

(一)PLC的定义

PLC的定义有许多种。国际电工委员会(IEC)对PLC的定义是:可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备,都应按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。可编程控制器(Programmable Controller)是计算机家族中的一员,是为工业控制应用而设计制造的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称PLC,它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围,今天这种装置称作可编程控制器,简称PC。为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称混淆,将可编程控制器简称PLC。

(二)PLC的特点

1.高可靠性。(1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离;(2)各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为10～20ms;(3)各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰;(4)采用性能优良的开关电源;(5)对采用的器件进行严格的筛选;(6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软,硬件发生异常情况,CPU立即采用有效措施,以防止故障扩大;(7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三CPU构成表决系统,使可靠性进一步提高。

2.丰富的I/O接口模块。PLC针对不同的工业现场信号,如交流或直流;开关量或模拟量;电压或电流;脉冲或电位;强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备,如按钮;行程开关;接近开关;传感器及变送器;电磁线圈;控制阀等直接连接。为了提高操作性能,还有多种人-机对话的接口模块;为了组成工业局部网络,还有多种通讯联网的接口模块等。

3.采用模块化结构。为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件,包括CPU,电源,I/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

4.编程简单易学。PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式,对使用者来说,不需要具备计算机的专门知识,很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。

5.安装简单,维修方便。PLC不需要专门的机房,可以在各种工业环境下直接运行。使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接,即可投入运行。各种模块上均有运行和故障指示装置,便于用户了解运行情况和查找故障。

由于采用模块化结构,一旦某模块发生故障,用户可以通过更换模块的方法,使系统迅速恢复运行。

二、PLC的使用

1.模拟量控制。在工业生产过程当中,有许多连续变化的量,如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量,必须实现模拟量(Analog)和数字量(Digital)之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块,使可编程控制器用于模拟量控制。

2.运动控制。PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说,早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构,现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能,广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

3.过程控制。过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机,PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块,目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序,过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有广泛的应用。

4.数据处理。现代PLC具有数学运算(含矩阵运算、函数运算、逻辑运算)、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能,可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较,完成一定的控制操作,也可以利用通信功能传送到别的智能装置,或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统,如无人控制的柔性制造系统;可用于过程控制系统,如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

5.通信及联网。PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展,工厂自动化网络发展得很快,各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能,纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口,通信非常方便。

三、PLC的工作原理

(一)PLC的工作方式

1.输入采样阶段。在此阶段,顺序读入所有输入缎子通断状态,并将读入的信息存入内存,接着进入程序执行阶段,在程序执行时,即使输入信号发生变化,内存中输入信息也不变化,只有在下一个扫描周期的输入采样阶段才能读入信息。

2.程序执行阶段。plc对用户程序扫描。

3.输出刷新阶段。当所有指令执行完毕通过隔离电路,驱动功率放大器,电路是输出端子向外界输出控制信号驱动外部负载。

(二)PLC的基本指令

1.输入输出指令(LD/LDI/OUT)。下面把LD/LDI/OUT三条指令的功能、梯形图表示形式、操作元件以列表的形式加以说明:

LD与LDI指令用于与母线相连的接点,此外还可用于分支电路的起点。OUT 指令是线圈的驱动指令,可用于输出继电器、辅助继电器、定时器、计数器、状态寄存器等,但不能用于输入继电器。输出指令用于并行输出,能连续使用多次。

2.电路块的并联和串联指令(ORB、ANB)

含有两个以上触点串联连接的电路称为“串联连接块”,串联电路块并联连接时,支路的起点以LD或LDNOT指令开始,而支路的终点要用ORB指令。ORB指令是一种独立指令,其后不带操作元件号, ORB指令不表示触点,可以看成电路块之间的一段连接线。如需要将多个电路块并联连接,应在每个并联电路块之后使用一个ORB指令,用这种方法编程时并联电路块的个数没有限制;也可将所有要并联的电路块依次写出,然后在这些电路块的末尾集中写出ORB的指令,这时ORB指令最多使用7次。

将分支电路(并联电路块)与前面的电路串联连接时使用ANB指令,各并联电路块的起点,使用LD或LDNOT指令;与ORB指令一样,ANB指令也不带操作元件,如需要将多个电路块串联连接,应在每个串联电路块之后使用一个ANB指令,用这种方法编程时串联电路块的个数没有限制,若集中使用ANB指令,最多使用7次。在程序结束处写上END指令,PLC只执行第一步至END之间的程序,并立即输出处理。若不写END指令,PLC将以用户存贮器的第一步执行到最后一步,使用END指令可缩短扫描周期。另外。在调试程序时,可以将END指令插在各程序段之后,分段检查各程序段的动作,确认无误后,再依次删去插入的END指令。一般情况下,X代表输入继电器,Y代表输出继电器,M代表辅助继电器,SPM代表专用辅助继电器,T代表定时器,C代表计数器,S代表状态继电器,D代表数据寄存器,MOV代表传输等。

四、梯形图的编程方法

梯形图是各种PLC通用的编程语言,尽管各厂家的PLC所使用的指令符号等不太一致,但梯形图的设计与编程方法基本上大同小异。

1.确定各元件的编号,分配I/O地址。利用梯形图编程,首先必须确定所使用的编程元件编号,PLC是按编号来区别操作元件的。我们选用的FX2N型号的PLC,其内部元件的地址编号如下表所示,使用时一定要明确,每个元件在同一时刻决不能担任几个角色。一般讲,配置好的PLC,其输入点数与控制对象的输入信号数总是相应的,输出点数与输出的控制回路数也是相应的(如果有模拟量,则模拟量的路数与实际的也要相当),故I/O的分配实际上是把PLC的入、出点号分给实际的I/O电路,编程时按点号建立逻辑或控制关系,接线时按点号“对号入坐”进行接线。

2.梯形图的编程规则。(1)每个继电器的线圈和它的触点均用同一编号,每个元件的触点使用时没有数量限制。(2)梯形图每一行都是从左边开始,线圈接在最右边(线圈右边不允许再有接触点),如图(a)错,图(b)正确。(3)线圈不能直接接在左边母线上。(4)在一个程序中,同一编号的线圈如果使用两次,称为双线圈输出,它很容易引起误操作,应尽量避免。(5)在梯形图中没有真实的电流流动,为了便于分析PLC的周期扫描原理和逻辑上的因果关系,假定在梯形图中有“电流”流动,这个“电流”只能在梯形图中单方向流动——即从左向右流动,层次的改变只能从上向下。

图 ( a ) 图 (b)

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位,在可预见的将来,是无法取代的。PLC在向微型化、网络化、PLC化和开放性方向发展 长期以来,PLC始终处于工业制自动化领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案.

参考文献

[1]谢克明,夏路易.可编程控制器原理与程序设计.电子工业出版社,2001

PLC原理及应用 篇4

《PLC原理及应用》课程是电气、自动化及机电类等多个工科专业重要的专业课。PLC课程内容抽象，同时该课程的理论知识又与实际工程紧密结合，具有很强的工程实践性。而工业控制技术发展很快，新技术、新装备不断涌现，这给PLC课程教学带来了极大的挑战，采用怎样的教学手段和方式才能使学生真正掌握最新的PLC控制技术?这值得我们深刻思考。

本人对不同高校不同专业在《PLC原理及应用》课程教学过程中采用的模式及效果进行了调研，并综合本人的实践教学经验，对《PLC原理及应用》课程的教学模式进行了探讨。

二、PLC教学模式的现状分析

目前，少数院校依然采用传统的教学模式———理论课板书教学，且理论教学与实验教学独立进行。但大部分院校对PLC课程的教学模式进行了改革与创新，其方法包括:采用多媒体课件的教学方法、加强实践教学环节、采用PLC仿真软件模拟法、项目教学法以及基于任务驱动的模块化教学法等。

1．多媒体课件教学法

随着计算机技术的不断进步，多媒体教学法已经在各大专院校中普遍采用，通过编制与PLC课本以及PLC实践环节相关的多媒体课件，不但可以更加清晰地为学生讲解授课内容，而且丰富了教学方法，通过图片、动画的方式增强学生的记忆和理解，提高教学效果和质量。这对于以往单纯采用板书授课的传统教学方式是一个很大改进。尤其是在课程初期，可以充分调动学生的主动性，提高学生对本课程的学习兴趣，引导学生尽快入门。

在使用多媒体课件教学时，也要注意避免几个问题，如:尽量采用图文结合，不可一次性输入大量文字，使学生对课件产生厌倦情绪，要多穿插实例图片等内容;对于比较难的问题，如内部结构等，要重点突出，可采用多张原理图充分加以说明，使学生印象深刻;对于重点内容要充分讲解，或者配以板书讲解，避免因为课件的原因造成的讲解速度过快等问题。总之，多媒体课件教学法是学生普遍比较容易接受的方式，大多数学生对于教师所制作的优秀课件兴趣浓厚。

2．实践教学法

PLC教学具有实践性强的特点，因此课程实验是教学中必不可少的内容。学生通过亲手实验，不但可以巩固课堂教学内容，而且可以通过实验加深对课堂所学内容的理解，提高其PLC控制设计编程及开发能力，提高分析、解决实际问题的能力等。

实践教学方面一般采用课程实验和课程设计相结合的方式，这样的方式有利于提高学生的动手能力，提高其主观能动性，充分做到理论与实践相结合。通过课程实验，加深对PLC控制方式的理解;通过课程设计，提高学生利用PLC分析解决实际问题的能力。

实践环节存在的问题主要表现在:由于条件的限制，可能存在个别学生未能亲自动手，出现只看不动的情况;理论环节与实践环节的衔接问题，学生在未能充分掌握课堂内容的时候，对于实验内容不能够充分理解;课程设计题目难度不合适，在未能充分掌握课堂内容的时候，许多学生不能独立完成课程设计内容;课程设计题目过少，出现个别学生偷懒现象等。

要解决以上实践环节中出现的种种问题，必须对实践教学环节进行适当改革，如合理选择课程实验内容，充分利用现有硬件条件，优化实践教学环节，采用仿真软件模拟实验等方法，都是改革实践教学的有效方法。实践证明，通过教师和学生的互动，通过优化的实践教学环节的应用，能够有效地提高学生的自主创新能力和应用能力。

3. PLC仿真软件模拟法

在PLC课堂教学中引入PLC仿真软件是对传统教学方法的改革，为学生提供PLC仿真软件的同时，也为他们讲授仿真软件的使用方法，使学生在课余时间也能够通过软件学习PLC，提高其阅读、编写、调试和开发程序的能力，加深对课堂学习内容的理解。

不同品牌的PLC模块需要不同的编程软件和仿真软件。同一品牌的PLC模块，仿真软件也是多种多样的。目前广泛流行的PLC仿真软件有西门子的S7_200 V2.0、三菱的GX-Simulator6C、欧姆龙的CX-SimulatorV1.5等，仿真软件将虚拟舞台和编程操作合成在一起，集成了程序的编写、模拟调试、动画演示效果等功能，具有较强的互动性。

PLC课程具有信息量大、编程枯燥、程序结果无法以板书形式演示的特点，在实验设备不足的情况下如果加入仿真软件进行教学，是提高PLC教学质量的一种有效教学模式。

4．基于任务驱动的模块化教学法

该教学法改革传统的课程组织形式，探索任务驱动的课程模块化教学，将PLC控制应用技术分为若干个模块和一个PLC课程设计模块，每个模块均由若干个具体的典型工作任务组成，每个任务均将相关知识和实践过程有机结合;在课程内容的选择上降低理论重心，突出实际应用，注重培养学生的应用能力和解决问题的实际工作能力。

该教学法的改革旨在更新教学内容，降低教学难度，提高学生对PLC课程的学习兴趣。但鉴于任务模块数量的限制，会导致学生基础知识欠缺，学习内容不够系统化。在实际操作过程中，由于时间有限，大量学生不愿自学理论知识，在完成模块任务工作时，难免因难度较大而产生抄袭现象。

三、PLC教学模式的探讨

通过分析不同PLC课程的教学模式，依据本人多年的实际教学经验的积累，本人认为应该依据不同专业特点选取不同的教学模式。对于电气、自动控制类等电学专业学生，由于他们有关PLC课程的先导课学习全面，理论基础较好，本人采取了“案例教学为主，仿真学习为辅”的教学模式;对于机电类专业学生，由于他们相关基础课比较薄弱，本人采取了忽略理论知识、偏重实际的“项目教学为主，仿真学习为辅”的教学模式。

1．案例教学

案例教学是一种准实践的教学方式，就是教师根据教学大纲和教学目标的要求，在多媒体教学课件中引入典型而实用的教学案例，并引导学生分析、讨论，让他们在具体的实际案例的软件仿真学习中，积极思考，主动探索，以培养学生的综合能力和创新意识。

相对传统教学，案例教学是一种动态开放式的教学模式。案例教学的整个教学过程以案例为主线，老师引导学生围绕案例来开展整个课堂教学活动，体现的是学生积极参与教学，所以案例的设计与选择非常重要。一方面教学案例应为课程单元基础知识的概括，又要抓住阶段所学知识体系中的重点和难点，精心设计并选取有实用性和代表性的案例;另一方还要多和学生沟通，争取所选案例能够引发学生的兴趣。后者将直接影响到教学的效果，俗话说地好，兴趣是最好的老师，所以，在案例教学中如何激发学生的学习动机与学习兴趣也是教学中的重要环节。例如，本人在介绍PLC梯形图编程方法时，第一个案例选取了“三相异步电动机的正反转控制”，这个案例既简单基础又典型实用，通过该案例重点介绍了LD、LDI、AND、ANI、OR、ORI、OUT等基本常用指令的功能与编程方法及梯形图的绘制方法，强调了该环节的重点为梯形图语言与指令表程序间的转换，难点为根据控制要求和实际接口电路准确画出控制梯形图。通过具体案例分析，使抽象的编程形象化，既巩固了基本指令的学习，又加深了学生对编程方法的理解。

2．项目教学

项目教学从根本上来说是案例教学的扩充、完善，教师针对一项具有实际意义的完整项目，弱化课本理论知识，偏重实际应用，进行课程内容的讲解。项目教学还依赖于实验，把课堂教学的内容与实践有机地结合起来，充分发掘学生的潜能，培养和提高学生的动手能力、实践能力、分析能力和综合能力。

例如，在讲解“五组抢答器控制设计”项目时，其讲解步骤为:

(1) 介绍项目预备知识:编程指令 (PLS、PLF、INV、NOP) ; (2) 分析项目控制要求; (3) 进行I/O地址分配; (4) 给出硬件实际输入输出接线图; (5) 编写控制梯形图语言及指令程序。

整个教学内容围绕项目分析、设计、编程完成，打乱了课本章节间的顺序限制，强调知识点的灵活应用与前后内容的系统融贯性，突出课程内容的实际应用。

3．仿真学习

仿真学习以一定的任务为驱动，就是在课堂案例或项目的基础上，延伸一个PLC程序设计任务，分组布置给学生，要求他们通过软件仿真的形式完成任务，引导学生由简到繁、由易到难、循序渐进地完成一系列仿真任务，其任务仿真完成的过程也是学生自主学习的过程。

仿真学习的主题依然是围绕一个具体的实例或项目进行的。首先，教师明确具体的PLC程序设计任务，并考虑不同学生的实际学习能力的差异，优差组合，要求他们对任务进行切分，从主任务中分解出具体的子任务协作完成设计任务。其次，教师在学生仿真学习的过程中要适时引导，及时组织交流，并进行评讲、归纳。具体做法如下:参与小组的探讨，指导学生灵活运用教学内容;鼓励学生查阅资料，拓展知识面;促进学生之间相互学习，相互合作;课堂点评各组程序设计完成情况，推广新思路，鼓励创新。总之，仿真学习既培养了学生独自分析问题、解决问题的能力，又培养了学生间的协作精神。

无论是“案例教学为主，仿真学习为辅”的教学模式，还是“项目教学为主，仿真学习为辅”的教学模式，体现的都是一种教与学的相辅相成。教与学永远是不可分割的，在整个教学过程中只有二者有效配合，才能达到最佳的教学效果。案例或项目都只是学生从中获取知识的载体，鼓励自主学习才是学生巩固知识、提高能力的有效方法。

四、结语

在实践性较强的PLC教学过程中，充分利用PLC仿真软件的优势，采用案例或项目教学为主，仿真学习为辅的教学模式，很好地调动了学生自主学习的积极性，使“教”与“学”的配合得到了较好的发挥，解决了教与学的矛盾。让学生通过实际案例或项目的学习与仿真，走出课本理论，获取实际的应用技能，较好地体现了学以致用的道理。

摘要：根据本人实际教学经验, 提出依据不同专业特点, 利用PLC仿真软件的优势, 采用案例或项目教学为主, 仿真学习为辅的教学模式。该教学模式的具体实施, 能很好地把“教”与“学”联系在了一起, 充分调动了学生的自主学习积极性, 保证了最佳的教学效果。

关键词：PLC,教学模式,案例,仿真学习

参考文献

[1]吴清, 刘凤, 沈剑.多媒体技术实用教程[M].北京:清华大学出版社, 2008.

[2]范次猛.可编程控制器原理与应用[M].北京:北京理工大学出版社, 2007.

[3]杨青峰, 付骞.可编程控制器原理及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2010.

PLC应用中的问题及处理 篇5

【关键词】PLC；工业控制；应用；问题；建议

一、PLC的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类：

1.开关量逻辑控制

取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2.工业过程控制

在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量（即模拟量），PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

3.数据处理

PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

二、PLC应用中需要注意的问题

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取什么措施，就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管有如上所述的可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：

1.工作环境

（1）温度。PLC要求环境温度在0～55oC，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

（2）湿度。为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。

（3）震动。应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

（4）空气。避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

（5）电源。PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。因为普通的整流滤波电源，由于纹波的影响，容易使PLC接收到错误信息。

2.控制系统中干扰及其来源

PLC系统中干扰的主要来源及途径。强电干扰：PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压。尤其是电网内部的变化，刀开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。

柜内干扰：控制柜内的高压电器，大的电感性负载，混乱的布线都容易对PLC造成一定程度的干扰。

来自信号线引入的干扰：与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。由信号引入干扰会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。

来自接地系统混乱时的干扰：接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

来自PLC系统内部的干扰；主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

此外，屏蔽层、接地线和大地有可能构成闭合环路，在变化磁场的作用下，屏蔽层内又会出现感应电流，通过屏蔽层与芯线之间的耦合，干扰信号回路。若系统地与其它接地处理混乱，所产生的地环流就可能在地线上产生不等电位分布，影响PLC内逻辑电路和模拟电路的正常工作。PLC工作的逻辑电压干扰容限较低，逻辑地电位的分布干扰容易影响PLC的逻辑运算和数据存贮，造成数据混乱、程序跑飞或死机。模拟地电位的分布将导致测量精度下降，引起对信号测控的严重失真和误动作。

PLC原理及应用 篇6

随着自动化技术的迅速发展,PLC已广泛应用于各行各业。因此电类相关专业学生均开设了PLC学习的相关课程,PLC原理及应用是电气自动化技术专业的一门实践性较强的专业课程。高职教育的培养目标是培养高素质、高技能的应用型人才。所以,根据电气自动化技术专业人才培养方案,要求课程教学更加突出实用性,突出与生产实际相结合,与职业工作领域的结合,与生产技术岗位对人才的需求相结合,使学生所学的知识能够转化为职业能力,其中集中实训环节是此课程的重要组成部分,通过改革教学内容与方法及考核方法,强化实训环节,优化学生的知识、能力和素质,培养学生的创新能力、提高其综合素质,满足现代企业对人才的需要。

1 优化教学内容

PLC原理及应用实训环节具有综合性、典型性、实践性等特点。在实训中选择合适的实训课题是学生实训成功的关键。我校对学生进行为期一周的集中实训,学生是在进行了统筹的理论知识的学习之后进行,但是缺乏又缺乏综合应用的能力。集中实训时由教师提供一些综合性的实训项目,为了照顾到全部学生,其中包括必做的和选做的课题,方便不同层次学生进行实习,我们安排两个课上必做的综合性实训项目机械手控制模拟和电梯控制模拟,机械手控制模拟要求学生首先通过顺控编程实现,其中包括用STL指令和以转换为中心的方法编写梯形图;其次通过位移指令编程;电梯控制用基本指令编写,学生的整个实训过程是围绕完成一个具体实用的任务进行的。这个具体实用任务将PLC所有常用的编程方法有机地融合在一起,这使得学生在学习相关知识点和完成任务的过程中具有很大的学习兴趣和积极性,而且可以把相关知识点的学习和知识的应用有机地结合在一起,很好地将理论联系实际。在实训中,教师还可以引导学生根据自己的需要,提出实际生产生活中所希望实现的功能,引导学生自己去改进程序。这样,又培养了学生发现问题、解决实际问题的能力和创新能力,缩短了学习周期,受到事半功倍的效果。对于程度较好的学生,安排课上选做的项目装配流水线的控制、运料小车控制模拟、四节传送带的模拟、自动配料系统控制的模拟、轧钢机控制系统的模拟、步进电机运动控制、水塔水位控制模拟等,发挥学生的能动性和创造性,使学生变“被动”为“主动”;另外我们安排了两个课下必做的项目液体混合控制模拟和万能铣床的PLC改造。这两个项目基本要求学生独立完成,通过课下的训练,学生自主能力有了更进一步的提高。

2 改革教学方法

学生为主体、教师为主导地完成各个阶段的任务。老师对实训项目做出要求讲解后,在老师指导下由学生通过自主探究、相互讨论、分组合作等方式完成上课时提出的生产任务。在完成任务的过程中,应遵循学生为主体,教师为主导,教师跟着学生的设计思路走,适时予以点拨的原则。这样就为学生提供了自我创新学习的环境,从而最大限度地发挥学生的主体性,能最大限度地发挥学生的想象能力,学生的创新思维在完成任务的过程中得到了很好的培养,大大地提高学生的创新意识和实践能力,很好地完成所学知识的理解,同时在合作中让学生体会到团队合作的重要性。

我们学生一般2-3人自主结合,但一般在能力强的学生带能力稍差的学生的原则下进行,否则会出现掉队现象,指导教师在整个过程中注意引导,事先将控制要求分析到位,然后让学生自主开始试训,从PLC使用、调试上都经历一个完善的练习,经受工程师的基本素质训练,在这个过程中,教师要注意调动学生的主观能动性,有问题时让一组同学共同探讨,努力去克服困难,最终解决问题,这样在不知不觉中培养学生分析问题,解决问题的能力,同时培养团结协作的精神,为走入社会做好准备。这样也为学生提供了自我创新学习的环境,从而最大限度地发挥学生的主体性,能最大限度地发挥学生的想象能力,学生的创新思维在完成任务的过程中得到了很好的培养,大大地提高学生的创新意识和实践能力,很好地完成所学知识的理解,同时在合作中让学生体会到团队合作的重要性。

为了培养学生综合应用知识的能力,要求学生试图用不同方法实现,如机械手控制模拟实训中,要求学生用顺控设计的方法和功能指令的方法都要会实现,在用顺控方法设计中又要求同时用起保停编程方式和STL编程方式都要实现,这样通过一个项目就锻炼的学生综合应用知识的能力,同时也让学生明白要学会灵活应用知识,不同的方法可以实现统一目的,因此也大大调动的学生学习的积极性。

学生完成每完成实训一个阶段的任务后要进行及时的评论和总结,是实训过程的一个重要环节。当学生完成每项任务后,首先让学生分析设计的程序,指出优点及不足。然后,比较用不同方法设计的程序,是否可对其设计程序进行改进,并由设计者自己来进一步说明程序改进的思路以及如何完善其控制要求。再由同学们一起评论该程序,可提出质疑,或者指出自己的改进措施,展示自己的程序,学生往往会提出许多问题和解决方案。最后,由老师总评,主要分析其值得学习和借鉴的地方。这样做既可以活跃课堂气氛,又可以激发学生的学习兴趣和学习积极性,从而大大提高了教学效果。

3 改革考核办法

高职高专院校中部分学生自制能力欠缺,如果没有约束,学习效果会得不到提高,尤其是对于实训课学习,2-3个人一组,相比较理论课堂学习,学生随意性大,个别学生会出现不重视现象,因此考核环节是非常重要的,通过合理的考核环节检阅学生的实际及能力培养的欠缺之处,同时在实训中起到督促作用。

对于实训环节的考核,我们的实训老师严格对每个项目逐一进行考核,对整个实训过程进行实时监控,把考核过程分成4个方面:平时考核(平时考勤及上课表现)占20%;程序编写完成情况考核占30%;调试情况考核占40%;实训报告撰写考核占10%。同时对每个学生也是逐一考核,即使是一组的同学也要分别考核,力求做到每个学生都不掉队,学有所成。在此基础上,根据学生所选做的课题完成情况给予适当的加分,通过此来鼓励学生的学习态度。

4 总结

通过改革实训内容、教学方法及考核办法,我们对近几年学生的PLC实训情况调查,学生都反映收获很大,一周的实训让他们学到了很多东西,认识到理论与实际的差距,怎样在以后的工作中将理论更好的联系实际,比如机械手加紧松开物体必须要设定时间的;也让他们重新审视了自己,有的同学理论感觉学的很好,但是实训中还是遇到了困难,培养了他们戒骄戒躁的学习作风;他们也都认识到团队合作的重要性,为他们走向工作岗位打下了良好的基础。

摘要：介绍了高职院校PLC原理及应用实训环节改革的具体方法,使实训教学内容和方法更加适应社会的需要,培养学生的工程实践能力和创新能力及提高学生的综合素质。

关键词：PLC,实训,教学改革

参考文献

[1]汤自春.PLC原理及应用技术[M].北京:高等教育出版社,2006.

PLC原理及应用 篇7

交流电机是现今采用较多也是较为广泛的电机形式.通过在交流电机的控制中使用变频器可以实现对于交流电机的变频控制, 以更好的对交流电机的转速、扭矩进行精确的控制。而对于变频器数量较多、电机分布较为广发内的场合由于需要控制的变频器较多而PLC中需要控制的I/O输出点数和DA数模的转换通道将较多将极大的影响PLC对于变频器控制的可靠性和稳定性。通过在PLC与变频器的控制中采用PLC与变频器的控制中采用PLC以RS-485的通讯方式来实现对于变频器的方便控制。

1 RS-485控制通讯系统的组成及通讯参数的设置

RS-485串行通讯采用的是典型的无协议通信, 在通讯的过程中无须经过固定协议、无须数据交换而是主要通过通信端口来进行指令的传输。某型CPIH型PLC中采用的是两个RS-485通信解接口, 在使用RS-485通信协议中需要对所使用的串口进行预置。通过使用RS-485通信方式所能控制的变频器最多可以能够实现对于32台交流变频器的控制, 因此在进行通信前首先需要对通讯端口进行正确的硬件连接和相应的参数设置。在使用PLC对多台变频器进行通讯控制时, 需要在最末端的变频器添加阻值为100Ω的阻抗, 并将拨码开关引脚为1的拨码拨为ON状态。显示为变频器的终端有电阻的存在。再使用CPIH串口通信来对RS-485通讯进行硬件设置时首先要在PLC的通信接口上外接RS-485通讯选件板, 并同时将拨码开关中的SW4拨码开关拨置到OFF状态, 将串口1置于通讯状态。在使用PLC与变频器的RS-485串行通讯控制中首先需要对两者的参数进行正确的设置, 设置两者之间能够相互认可的参数能够使得通讯的数据帧能够保持一致, 通过使用FR-E540的变频器的通讯参数通过使用控制面板来进行设置可以使得通讯控制较为简单。在使用CPIH的通讯并进行通讯参数的设置时可以较为简单的进行设置, 在设置时无需使用专用的通讯寄存器对CPIH的通讯参数来进行设置可以直接使用OMRON中所配用的专用的CX-Programmer通讯软件按照其所说明的参数来进行设置, 在进行参数设置时要按照PLC设定-串口1-通信设置这一顺序来对PLC于变频器之间的RS-485的通信进行参数的设置, 要注意的是, 在设置时需要保持PLC串口通信所设置的参数要与变频器端所设置的参数保持一致, 如参数设置不一致将会导致两者之间无法进行正常的数据通信。在进行通信参数的设置时主要有以下几个通信参数: (1) 通信速率, 包含有4800波特率/9600波特率/和19200波特率等多个通信速率, 在进行参数的选择时要与变频器端保持一致。 (2) 停止位长, 根据停止位长的不同来进行参数的设置。 (3) 奇偶校验位, 根据奇偶校验的不同来进行相应参数的设置, 此外还有通讯的参数、通讯校验时间间隔和通讯更待时间等的参数。

在使用RS-485通讯方式作为通讯方式时, 使用RS-485作为连接通讯时, 通讯线主要采用的是双绞屏蔽电缆, 并需要在主机端和最末一个从机端连接一个110Ω左右的终端电阻, 在使用双绞线连接时PLC端口处主要接通的是SDA、SDB、RDA、RDB在变频器端口中连接着R+、R-、S+、S-等几个端子, 并在所串联的多个变频器的终端串联一个110Ω的终端电阻。

在变频器与PLC的连接中变频器主要采用的是MEMOBUS协议, 在MEMOBUS协议中其主要通过的是使用主站对从站发出指令并使用从站进行响应的形式, 在传输的指令中根据所传输的指令的内容和功能的不同所传输的数据的长度也会产生相应的变化。在所传输的数据中主要包含有:从站地址、所传输的功能码、通信数据和故障检出这些部分所构成。同时在进行数据通信时还需要确保所传输的信息之间保持有一定的时间间隔, 以确保所传输数据的信息响应。在所传输输中的从站的地址可设置为 (0-20Hex) 之间, 如将从站地址设置为0则表示为主站以广播的形式发送, 而无需变频器做出反馈响应。对于数据传输中的功能码则主要传输的是指定的代码, 其中功能码主要分为:读取存储寄存器中的内容、回路测试以及读多个存储器的写入等主要几个功能。而所传输的数据主要指的是由存储寄存器编号与数据所组成组合构成的一系列的数据, 根据所传输的指令内容的不同也会使得指令数据的长度有所改变, 在传输变频器故障状态时对采用的是CRC-16的形式, 一般情况下, 计算出的CRC-16时所默认的数值为0, 在对变频器进行参数设置时需要将MEMOBUS系统中的相应参数设置为1, 对于主站所连接的从站地址中的LSB主要作为MSB, 而将所传输的最后数据的MSB来作为LSB以此为数据来完成对于CRC-16的计算, 此外对于CRC-16的计算也可以使用来自于从站的响应信息来进行相应的计算, 并将计算后的结果与响应信息中的CRC-16中的CRC-16的数据进行比对校验。

2 PLC与变频器之间的通讯控制的PLC程序的设计

在完成了对于PLC与变频器的硬件连接后为实现两者之间的数据通信与控制还需要对PLC进行程序编程, 通过使用PLC程序来实现对于变频器中的各种运行控制和数据写入、各种监控数据的读取等。在使用PLC程序进行设计编写时首先需要完成的是需要对于RS-485通信接口及相应的硬件通讯适配器的初始化、控制命令字的组合以及代码转换和变频器应答数据的处理。此外在PLC程序的编写中还需要注意的是需要对变频器中的各种运行控制和运行数据的采集和控制, 此外, 在PLC通讯程序的设计中使用RS指令来作为使用来实现对于RS-485功能扩展板及特殊适配器进行调用, 同时通过使用RS指令将串行数据的指令数据的格式通过特殊寄存器D8120来对其进行相应的设定, 在参数设定时需要注意的是所设定的数据需要与变频器的数据格式类型完全的相匹配以避免两者之间无法匹配从而无法进行数据的传输。在使用RS-485通讯时PLC通过传送指令将所需要通讯的数据传输装载到D200开始的连续的数据单元中, D200发送数据的首地址 (指针) , D0:完成对于所需传输数据的字节数 (点数) 的传输, 此外, 在程序编制时还需要注意的是可以根据传输通信协议使用常数直接来对字节数进行指定, 在不进行发送的系统中, 将所需发送的数据发送点数设定为K0, D500为PLC与变频器控制通信中PLC接收数据的首地址 (指针) , D1数据接收的字节数, 与发送相同的是可以根据传输通信协议而将常数直接指定字节数。在编程中需要注意的是数据的传输发送使用的是脉冲执行方式, 使用SETM8122即可。在RS-485串行通讯中发送指令为TXD和接受指令RXD。参数“S”为设置发送信息的首地址, “D”为接收首地址, “C”为控制字。由于一个字占据ASCⅡ字符且为两个字节, 因此, 在信息发送接收时需要按照“S (D) ~S (D) + (N÷2) -1”重的内容, 指令设置为:S=DM0001, C=#0100, N=#0014的形式, 在PLC程序编制时程序发送成功后将频率写入到变频器中, 但此时交流电机仍无法运转而需要通过向变频器中发送HFA指令来控制电机的转动状态和转动方向。

3 结束语

变频器在工业领域应用极为广泛, 使用变频器可以有效的降低电机的能耗同时可以对电机的启停进行保护。文章在分析PLC与变频器通讯控制原理的基础上对如何做好使用PLC对变频器进行通讯控制进行了分析阐述。

摘要：经济的快速发展促进了我国工业的进步与发展, 交流电机是现今在工业领域中应用较为广泛的电动机, 为实现对于交流电机的调控现今在其控制中多采用的是变频器来加以实现的, 使用PLC与变频器的组合控制已经成为了主要的控制方式之一。在以往的变频器控制中PLC的控制方式主要采用的是PLC控制继电器的启停来控制变频器的启停, 而无法实现对于交流电机的精确控制。为更好地使用PLC来对变频器进行控制可以通过使用PLC与变频器的通讯来实现对于变频器的精确控制。文章就如何做好PLC与变频器之间的通讯来实现对于交流电机的控制进行了分析阐述。

关键词：变频器,PLC通讯,交流电机

参考文献

[1]冯敬璞.PLC通过自由通讯口方式与变频器通讯[J].可编程控制器与工厂自动化, 2006 (11) :75-77.

[2]张素文, 贺凯歌.基于Profibus-DP的PLC与交流变频器通讯的实现[J].工业控制计算机, 2008, 21 (5) :58-59.

PLC原理及应用 篇8

一、任务驱动教学法

在为完成整个课程而必须掌握的概念和知识章节的讲解上, 将根据整个教学任务划分为多个子任务通过任务的实现来完成所必须掌握的知识和技能。例如, 在学习PLC的基础知识和原理的过程中要循序渐进, 由简单到复杂, 从一个知识点引出另一个知识点。在PLC的原理明白之后去讲述应用, 由其应用来阐明PLC应用操作和检修的重要性。让学生明白不同阶段的学习任务, 化繁为简, 增强学生的自信心。

二、问题教学法

以问题为开端, 启发学生独立思考, 以解决问题为归宿, 培养学生的探索创新精神, 把发展独立思维能力放在首位。例如, PLC有很强的自诊断能力, 当PLC自身故障或外围设备故障, 都可用PLC上具有的诊断指示功能的发光二极管的亮与灭来诊断。如PWR (电源) 灯亮否?如果不亮, 在采用交流电源的框架的电压输入端 (98-162VAC或195-252VAC) 检查电源电压;对于需要直流电压的框架, 测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压, 如果不是合适的AC或DC电源, 则问题发生在SR PLC之外。通过提出问题———思考问题———解决问题来理清思路获得知识。

三、示范教学法

即对学生进行学习方法的指导, 让他们模仿、运用, 逐步由“学会”转化为“会学”。在故障检修过程中我们一般采用示范教学法, 例如, 在多框架系统中用RUN`继电器来检查其他几个电源的工作时, 教师首先插上编程器并将开关打到RUN位置, 然后按下列步骤对学生进行演示: (1) 如果PLC停止在某些输出被激励的地方, 一般是处于中间状态, 则查找引起下一步操作发生的信号 (输入, 定时器, 线川, 鼓轮控制器等) 。编程器会显示那个信号的ON/OFF状态。 (2) 如果输入信号, 将编程器显示的状态与输入模块的LED指示作比较, 结果不一致就更换输入模块。如果发现在扩展框架上有多个模块要更换, 那么在更换模块之前, 应先检查I/O扩展电缆和它的连接情况。 (3) 如果输入状态与输入模块的LED指示一致, 就要比较一下发光二极管与输入装置 (按钮、限位开关等) 的状态。若二者不同, 测量一下输入模块, 如发现有问题, 需要更换I/O装置, 现场接线或电源;否则, 要更换输入模块。 (4) 如信号是线川, 没有输出或输出与线川的状态不同, 就得用编程器检查输出的驱动逻辑并检查程序清单。检查应按从有到左进行, 找出第一个不接通的触点, 如没有通的那个是输入, 就按第二和第三步检查该输入点, 如果是线川, 就按第四步和第五步检查。要确认使主控继电器不影响逻辑操作。 (5) 如果信号是定时器, 而且停在小于999.9的非零值上, 则要更换CPU模块。 (6) 如果该信号控制一个计数器, 首先检查控制复位的逻辑, 然后是计数器信号。在示范的过程中教师要针对学生不懂的地方反复加以说明和解释, 同时要求学生尽可能一起做, 示范后要针对学生的撑握情况进行反复的指导。

四、实际操作教学法

为了使学生的知识和思路有所扩展, 学生要自己动手, 通过实际操作课程中的实验和项目练习, 达到对所学知识和技能举一反三的能力, 从而掌握重点技术的应用, 进而完成更大的学习目标。例如, 在讲授PLC的维护和检修过程中, 主要有两块: (1) 定期检查:通常每隔半年时间应对PLC做定期检查; (2) 日常维护:主要就是调换锂电池步骤: (1) 在拆装前, 应先让PLC通电15 S以上 (这样可以保护RAM中的信息不丢失) ; (2) 断开PLC的交流电源; (3) 打开基本单元的电池盖板; (4) 取下旧电池, 装上新电池; (5) 盖上电池盖板。更换电池时间要尽量短, 一般不允许超过3 min。 (如果时间过长, RAM中的程序将消失) 在这个学习过程中, 学生必须要实际动手去做一做才能更加清楚。

五、技术研讨教学法

通过教师对重点技术、综合应用、技术发展趋势, 以及一些理论性知识的深入讲解和讨论来帮助学生更好地掌握所学的概念和知识。例如, PLC在国内外已广泛应用各个行业, 它是一种数字运算操作的电子系统, 主要用于开关量逻辑控制、工业过程控制、运动控制、通信及联网、数字处理中, 我们可以通过了解和研讨它的应用来进一步理解PLC的基础知识。

六、团队合作教学法

在授课和实践过程中, 学生将被划分为几个小组, 每个小组将根据课程内容和教师的安排, 通过技术讨论、实际操作等手段, 合作完成一个实验、任务和项目内容。例如, 在PLC的检修过程的学习中, 因为PLC出现的问题是多种多样的, 学生在初学时不可能全部都能解决和理解, 因此教师应针对不同学生的学习情况, 对学生进行分组, 来加强学生之间的交流。

由于对信息技术课程的特点、信息技术课程教学的理论和方法缺乏应有的研究, 因此有必要对中小学信息技术课程的教学理念和相关问题进行探讨。

一、中小学信息技术教育的指导理念

中小学信息技术教育在宽松的学习环境中, 应该达到以下目标: (1) 学习信息技术的基础知识, 学会基本操作; (2) 以信息技术为媒介, 培养学生发现问题、解决问题的创新精神以及信息的收集、归纳综合、讨论交流等方面的信息运用能力; (3) 培养学生参与信息社会的正确态度, 克服信息化带来的消极影响; (4) 帮助学生了解信息科学技术等高新技术对现代社会和现代科学技术发展的深远影响, 激起学生对信息技术教育教学的兴趣和热情。

二、发挥课程特色, 加强对学生能力的培养

1. 培养学生的创新精神和创造能力。

在信息技术课程教学中, 应重视培养学生创造性意识, 其核心是创造精神和创造能力的培养。目前, 信息技术教学在指导思想、内容选取和内容安排上对创新精神和创造能力上还存在一些问题。在指导思想上, 偏重于知识的传授, 忽视能力的培养, 忽视学生面对新技术的主体地位。我们应让学生成为新技术的主人, 而不能让学生为新技术及其环境所控制, 被动地去适应新技术。在内容安排上, 一般的教学活动过分强调结论, 忽视应用与操作, 不重视培养学生应用信息知识来进行学习和工作的能力。在信息技术教学活动中, 如何发挥课程的特点, 培养学生的创新精神和创造能力上还应作出努力。

2. 培养学生的信息运用能力和对文化信息的选择能力。

高度发达的信息技术使社会越来越开放, 各种文化的渗透与融合, 使得人们开始接触其他民族的文化模式。这些文化信息包含着先进与落后、崇高与卑下等各种成分。作为培养人的学校教育, 应从社会发展的需要和人的身心健康发展需要出发, 根据学生的认知水平, 培养学生对信息技术的运用能力, 信息运用能力中一个重要的内容是文化信息的选择功能。要培养学生面对各种文化信息, 能作出正确而合理的价值判断和价值选择。

网络因发展速度快、更新周期短、开放程度高而对青年学生产生巨大吸引力。网络的这些特点有利于培养学生的现代观念, 但也应看到一些不健康的信息对学生造成的“信息污染”。网络的虚拟性可能造成青少年学生道德感的弱化。要使学生正确地选择各种信息, 关键是要培养学生的判断思维, 培养学生参与信息社会的正确态度。因此, 在信息技术教育中应将信息运用能力和对文化信息的选择能力放在重要位置。

三、转变教学观念, 改革教学方法

信息技术是一种实用性很强的应用技术, 但它的发展速度极快, 软硬件更新换代迅速。如果像其他课程一样, 对信息技术也采取反复讲解、面面俱到的教学方法, 让学生采用死记硬背, 一切为了考试的学习方法, 那将违背信息技术的教学规律, 达不到课程的教学目的。

PLC原理及应用 篇9

可编程序控制器 (PLC) 是近几十年才发展起来的一种新型工业用控制装置, 是在取代传统的“继电器-接触器”控制装置基础上发展而来的。由于其价格便宜、可靠性高、简单易懂、操作灵活等特点得到各行业控制领域的认同和推广, 特别是在机电一体化生产中应用更为广泛, 已成为改造和研发机电一体化产品的首选控制器。随着可编程序控制器在各行业的广泛应用, 现代工业企业对PLC技术人员的需求日益增大。因此, 对于独立学院的学生来说, 《PLC原理与应用》课程已不仅仅是一门课程, 而是一项实用性较强的技术, 掌握好这门技术, 将来在激烈的就业竞争中可以提升自己的竞争能力。

2 课程教学改革的背景

《PLC原理与应用》课程是我院测控技术与仪器、电子测量技术与仪器、机械工程及自动化、电气工程及自动化等专业开设的一门专业技术课程, 该课程知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快、强调理论而又偏重实践应用。

以往《PLC原理与应用》课程的教学主要的思路是:在理论方面, 主要按照PLC的基础知识、PLC的基本原理、基本指令、基本应用、功能指令、程序设计方法、控制系统设计等思路进行讲解, 这种教学思路经过几年的运行效果不理想;在实践教学方面, 根据专业的不同安排不同的实验项目, 而且学时较少, 而且实验室采用欧姆龙CPM1A系列PLC设备, 而且设备老化现象较为严重, 实验设备数量有限, 不能满足多种专业学生的需求。

针对理论教学和实践教学方面存在的问题, 严重影响了学生对PLC课程的学习, 同时为了配合学院正在建设的以提高学生实际动手能力的工程训练中心项目, 因此有必要对现有的教学状况进行改革, 提高学生实际动手能力, 增强学生就业的筹码。

3 课程体系及课程教学内容改革

根据教育部提出独立学院主要以培养应用型人才为主, 要把培养学生的动手能力、实践能力和可持续发展能力放在首位。因此根据我院的实际情况, 对《PLC原理与应用》课程体系及课程教学内容进行改革刻不容缓。

以往讲授《PLC原理与应用》课程主要是以知识结构进行讲解, 首先从PLC的特点、组成、原理入手, 通过了解硬件进而学习指令系统, 然后进行应用设计的学习, 在实践教学方面, 我院以前采用的是欧姆龙CPM1A系列PLC设备, 开设的实验仅有验证性实验, 而且设备老化较为严重, 影视了实践教学, 并且理论与实践分离, 实践学时较少, 在以应用的主旨来构建课程教学内容体系方面存在偏差, 难以达到培养应用型人才的目标。

本学期, 在理论教学方面我院测控教研室对教学内容进行了多次研讨, 确定在以“理论够用、强化实践”思想为指导, 在课堂上开展“实例教学法”, 将基本概念及指令系统的讲解穿插在各个实例中进行讲解, 强化学生的工程实践意识, 调动学生学习PLC课程的积极性。在课程内容安排方面进行了改革, 任课教师精心准备教学项目, 使学生通过项目的学习掌握PLC技术。通过项目一——认识PLC, 将PLC的定义、特点、应用、基本结构和工作原理等基本概念进行讲解。通过项目二——三相异步电动机的启停控制和星形-三角形降压启动控制, 使学生掌握PLC控制和继电器控制的区别, 同时学习基本指令。通过项目三——十字路口交通灯控制, 使学生掌握定时器以及基本的时序设计方法。通过项目四——通风机控制, 使学生掌握计数器及基本的逻辑设计方法。通过项目五——液压滑台控制和项目六——多种液体混合装置的控制, 使学生掌握顺控设计方法, 同时掌握顺控设计法写梯形图的三种方法:启保停电路法、置位S-复位R法和顺序控制继电器 (SCR) 指令控制法。通过项目七——机械手控制, 使学生掌握多种工作方式的控制, 同时掌握控制指令的使用方法。通过项目八——彩灯控制, 使学生掌握常见的功能指令 (传送与移位指令、移位寄存器指令等) 。根据教学内容的改革, 我测控教研室准备编写适合独立学院使用的PLC教材, 该教材已经在编写之中。

在实践教学方面, 我院配合工程训练中心的建设, 加大了实验室资金投入的力度, 本学期初建成了以西门子S7-200系列PLC为主网络型可编程控制器实训装置20套, 同时拥有一套S7-300系列PLC装置。基于我院培养应用型人才的需求, 我们对实验教学内容进行了改革, 将实验分为三个层次:

第一层次为基本教学实验。基本教学实验紧跟理论教学进程, 主要以验证性实验为主, 使学生掌握PLC软件的使用方法、基本指令的使用。在内容上安排了电机控制、天塔之光、交通灯控制等实验, 加深学生对所学知识的理解, 培养学生软件和硬件调试程序的能力。

第二层次为设计性和综合性实验。在较好完成验证性实验的基础上, 引入设计性实验。例如机械手控制, 老师只提供设计思想和设计方法, 从确定控制方案、绘制I/O接线图、编写PLC程序到上机调试、修改等, 都以学生自己动手为主, 老师引导为辅。通过这类实验, 可以提高学生独立分析问题、解决问题的能力。

第三层次为综合创新性实验。对于基础较好、学有余力的同学, 鼓励学生根据工程实际自己选题, 利用实验室所具备的条件, 综合利用所学知识, 发挥学生的创造力, 激发学生的创新意识。目的是培养学生利用所学知识独立解决实际问题的能力, 尽早将所学知识应用于工程实际, 让学生感到获取知识的乐趣。

4 教学手段的改革

“一言堂”的教学形式对学生的主体性、创造性的培养显得不够, 学生的自由空间太少, 自由发展的机会被剥夺, 极大影响了学生创新意识的培养。为了解决这些问题, 真正提高《PLC原理与应用》课程的教学质量, 我们在教学手段方面进行了改革。

在理论教学方面, 摒弃了原先只有板书式教学模式, 采用板书、多媒体、交互式等多种教学手段, 从视觉上以生动的形式激发学生学习的积极性, 变被动学习为主动学习, 教学由单向讲授过程转变为复合多项过程, 教师在教学中的角色由讲授变为指导、编排和答疑。在教学中, 用案例和问题调动学生的学习积极性, 以多媒体授课为主, 并适当结合板书教学, 课后注意总结。这样, 多种教学手段的合理应用, 使一些抽象的难以理解的概念 (如PLC的工作原理等) , 通过形象、直观、生动的实例, 加深学生对所学知识的理解与记忆, 起到事半功倍的效果。在教材选取方面, 现在还没有一本适合独立学院使用的《PLC原理与应用》教材, 我院测控教研室已经开始着手编写适合独立学院的PLC教材。

在实践教学方面, 除了配合理论教学的内容安排相应的实验, 这些实验多以基本的验证性实验为主, 我测控实验室引进目前市场上应用广泛的西门子系列的S7-200PLC实验装置20套, 将实验分为三个层次。同时为了提高学生实际动手能力, 我测控实验室打算开放PLC实验室, 让基础较好、有一定能力、对PLC感兴趣的学生, 可以自行设计题目、创新实验 (课程设计) 、毕业设计等。通过这一系列的训练, 进一步提升学生的实际动手能力和分析问题解决问题的能力。

5 结语

针对独立学院以培养应用型人才为目标, 对PLC课程教学进行改革, 在理论教学中采用“实例化教学”方法, 通过多媒体课件, 不仅吸引学生注意力, 加深知识印象, 而且能在短时间内传输大量的信息给学生;根据PLC课程侧重实际应用设计实验教学, 在实践教学中加强理论知识的理解, 对提高教学质量起到了一定的促进作用。随着高等教育改革的不断深入与发展, 必须对教学的体制与方法进行研究与变革。对于PLC等实际运用技术, 教师要走向生产第一线, 积累现场实践经验, 把课程真正与应用相结合, 为国家培养高质量的专业技术人才。

参考文献

[1]张文涛.西门子S7-200PLC应用技术[M].北京航空航天大学出版社, 2010.01.

[2]郑凤翼.图解西门子S7-200系列PLC入门[M].电子工业出版社, 2009.04.

[3]顾桂梅加强PLC实践教学改革, 培养高素质创新型人才[J].自动化与仪器仪表, 2007.02.

浅谈PLC特点及应用中的问题 篇10

摘 要 伴随现代工业发展，PLC已经引导自动化行业的发展，主要是由于在最初其采用计算机的设计思想和适应各种现场应用，随着电子事业的飞速发展，PLC已经可以在各个领域去适应不同的客户要求。

关键词 PLC 机电一体化

中图分类号：TP273

文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2015）06-0003-02

目前，在电气控制领域，国内外普遍采用PLC。特别是在高温高压、易燃易爆高危生产领域，PLC以其在工业恶劣环境下仍能高可靠性工作和抗干扰能力强的特点而获得更为广泛的使用。PLC将电气、仪表、控制这三电集于一体，可以方便、灵活地组合成各种不同规模和要求的控制系统，以适应各种工业控制的需要。

一、PLC的特点

1.极高的可靠性

由于工业生产的环境条件远比通用计算机所处的环境差，因此要求PLC具有很强的抗干扰能力，并EL应能在比较恶劣的运行环境中（如高温、过电压、强电磁干扰和高湿度等）长期可靠地运行。

2.使用方便

（1）操作方便：对PLC的操作包括程序输入的操作和程序更改的操作。大多数PLC采用编程器进行程序输入和更改的操作。更改程序的操作可直接根据所需的地址编号继电器编号或接点号进行搜索或顺序寻找，然后进行更改。

（2）编程方便：PLC有梯形图、布尔助记符、功能表图多种程序控制设计语言可供使用。

（3）维修方便：当系统发生故障时，通过硬件和软件的自我诊断，维修人员可根据有关故障信号灯的指示和故障代码的显示，或通过编程器和CRT屏幕的显示，很快地找到故障所在的部位，为迅速排除故障和修复节省了时间。

3.灵活性高

PLC的灵活性表现在下列三方面。

（1）编程的灵活性：PLC采用的编程语言有梯形图、布尔助记符、功能表图、功能模块图等，只要掌握其中一种语言就可进行编程。

（2）扩展的灵活性：PLC根据应用的规模的不断扩展，它不仅可以通过增加输入、输出卡件增加点数，通过扩展单元来扩大容量和功能，也可通过多台PLC的通信来扩大容量和功能。

（3）操作的灵活性：操作的灵活性指设计的工作量大大减少，编程的工作量和安装施工的工作量大大减少，操作十分灵活方便，监视和控制变得容易。

4.机电一体化

PLC是专门为工业过程控制而设计的控制设备，它的体积大大减小，功能不断完善，抗干扰性能增强，机械和电气部件被有机地结合在一个设备内，把仪表电子和计算机的功能综合在一起。

二、PLC在应用中的问题

PLC是一种用于工业生产自动化控制的设备，一般不需要采取任何措施就可以直接在工业环境中使用。然而，尽管如上所述可靠性较高，抗干扰能力较强，但当生产环境过于恶劣，电磁干扰特别强烈，或安装使用不当，就可能造成程序错误或运算错误，从而产生误输入并引起误输出，这将会造成设备的失控和误动作，从而不能保证PLC的正常运行。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求设计、安装和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。因此在使用中应注意以下问题：

（1）温度

PLC要求环境温度在0-550C，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。

（2）湿度

为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。

（3）震动

应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～5 SHz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

（4）空气

避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

（5）电源

PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。一般PLC都有直流24V输出提供给输入端，当输入端使用外接直流电源时，应选用直流稳压电源。

三、结束语

PLC控制系统中的干扰是一个十分复杂的问题，因此在抗干扰设计中应综合考虑各方面的因素，合理有效地抑制抗干扰，才能够使PLC控制系统正常工作。随着PLC应用领域的不断拓宽，如何高效、可靠地使用PLC也成为其发展的重要因素。PLC会有更大的发展，产品的品种会更丰富、规格更齐全，PLC作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业控制领域发挥越来越大的作用。

PLC原理及应用 篇11

PLC是一种以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机, 因此它与一般的计算机相同, 分为硬件和软件两部分。

1.1 硬件结构

PLC的硬件它由中央处理单元、存储器、输人输出单元, 电源、编程器以及外部设备组成。

1) 中央处理单元 (CPU)

中央处理单元可比作PLC的大脑, 它是PLC的控制运算中心, 包括运算器和控制器, 用来实现信良处理和控制, 并对整机进行协调, 其性能的优劣直接影响n C的技术性能指标o PLC的档次越高, CPU的位数就越长, 运算速度也越快。

2) 存储器

存储器简称为内存, 用来存储系统程序、用户程序、工作数据、逻辑变量和其它信息。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器, 系统程序是控制和完成可编程序控制器各种功能的程序, 由控制器制造厂家编写。

3) 输入街出 (Ⅱ/O)

接口模块输入偷出模块是PLC与现场I/O装置或其它外部设备之间的连接部件。PLC通过输入模块把工业设备或生产过程的各种控制信号 (如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关以及其它一些传感器输出的开关量或模拟量) 读入主机, 通过用户程序的运算与操作, 将结果传输到输出模块。输出模块电路将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号输出, 以驱动电磁阀、接触器、电机等相应的被控执行机构。

4) 电源

电源部件将交流电源转换成中央处理单元、存储器及输入输出模块正常工作所需的直流电源。使PLC能正常工作。

5) 编程器编程器是编制、编辑、调试、监控用户程序的必备设备。它通过通信接口与CPU联系, 完成人机对话的功能;

6) 外部设备外部设备除编程器外还有上位计算机、图形监控系统、打印机、条码判读器等, 这些外部设备可以通过外部设备接口与主机相连, 用以完成相应的控制与操作。

1.2 软件系统

1) PLC的软件程序

PLC的软件程序分为系统程序和用户程序。系统程序是PLC工作的基础, 采用汇编语言编写, 在PLC出厂时就已固化于ROM的系统程序存储器中, 不需要用户干预。

2) 编程语言PLC

是采用“软”继电器 (编程元件) 代替“硬”继电器 (实际元件) , 用软件编程逻辑代替传统的硬件布线逻辑, 实现控制作用。PLC的编程语言面向被控对象、面向操作者, 易于为熟悉继电接触器控制电路的广大电气工程技术人员理解和掌握。

2 可编程控制器的原理

可编程控制器完成各种控制任务是在其硬件支持下, 通过执行反映控制要求的用户程序来完成的。PLC实质上也是一种计算机控制系统, 它具有比计算机更强的工业过程相连的接口, 具有更适用于控制要求的编程语言。PLC采用顺序扫描、不断循环的工作方式, 即在系统软件控制下, 按一定的时钟节拍周而复始地进行工作, 在每次扫描过程中, 进行输入信号的采样、程序执行、输出刷新三个阶段, 并进行周期性循环, 如图1所示。

1) 输入采样阶段PLC中的CPU对各个输入端进行扫描, 将现场开关状态及速度、温度、压力等模拟信号的A/D转换数据送到输入状态寄存器中, 这一过程称为输入采样阶段;

2) 程序执行阶段CPU按用户程序顺序扫描执行每条指令, 所需执行条件可从输入状态寄存器中和编程元件中读人CPU, 并按程序编排对输人数据进行逻辑和算术运算, 再将运算结果送人;

3) 输出刷新阶段当程序所有指令执行完毕, CPU将输出状态寄存器中的最新结果送到输出锁存器中, 并通过一定输出方式输出, 使相应的输出开关动作, 以驱动外部相应执行机构工作, 这就是输出刷新阶段。以上是PLC的三个工作阶段, 再加上PLC的系统自控过程, 称为一个扫描周期。完成一个扫描周期后, 又重新执行上述过程, 扫描周而复始地进行。扫描周期长短是可以估算出来的, 不同型号的PLC, 可查阅其使用说明书, 找出自检过程, 输入采样, 输出刷新过程所需的时间, 一般输入采样和输出刷新只需要lms2ms, 所以扫描时间主要由用户程序执行时间决定, 而用户程序执行时间与用户程序长短有关, 取决于控制对象工艺复杂程度及CPU的运算速度。一般PLC控制系统, 每秒钟可扫描数十次, 完全可以满足各种工业控制的要求。

3 可编程控制器的工业应用

从结构及功能出发, PLC是一种新型的通用的电器控制器, 一种以计算机为内核的电器控制器。作为一个传统的名称, 电器控制器可定义为:电器及电路构成的用于电气控制的装置。继电器接触器系统是传统的电器控制器。像所有的计算机一样, 可编程控制器工作的根本形式是依程序处理存储器中的各种据。在工业控制中, 这些数据大多是通过输入口送入的。有数字量也有模拟量, 它们来自系统中的传感器及主令电器。这些数据经PLC处理后经输出口送到机外, 用于电动机、电磁阀及其他执行器的控制, 输出量也可以是用于其他工业控制设备的数字量或模拟量。以上所说接于PLC输入输出口上的主令电器、传感器及执行器在继电接触器系统中也是必不可少的。它们的动作反映控制系统中的各种事件。如启动按钮按下表示启动事件, 热继电器动作表示过载事件, 接触器动作表示某电源接通事件等。因此可以说PLC是依一定的应用程序处理现场各类事件 (数据) 的机器。因此, 欲实现特定的控制任务, 第一点, 像其他的电器控制器一样, 可编程控制器必须要接入控制系统电路。即是要与传感器、主令电器、执行电器、通信设备及其他需用的控制设备连接成一体。第二点, 将PLC接入系统后, 还必须根据控制要求编制应用程序反映输入事件与输出事件的联系, 以使可编程控制器得以据此完成既定的控制任务。以上两点也就是可编程控制器工业控制应用的基本模式。

参考文献

[1]龚运新, 赵厚玉, 戚本志编著.PLC技术及应用:基于西门子S7-200.清华大学出版社, 2009, 9.