PLC技术原理及电力工程

PLC技术原理及电力工程（精选7篇）

PLC技术原理及电力工程 篇1

1 电力线通信技术概述

电力线通信自20世纪20年代以来, 在技术上有了很大的发展。现有的电力线通信技术按照带宽可以分为窄带电力线通信和宽带电力线通信。窄带电力线通信是指工作频率在500k Hz以下, 通信速率在1Mbit/s以下的电力线通信技术, 主要应用于电力网格中自动控制等, 多数为9600bit/s的低速通信。宽带电力线通信是指工作频率在2MHz以上, 通信速率在1MHz以上的电力线通信技术, 主要应用在电力系统智能电网以及电信应用等。本文以下所描述的电力线通信技术主要是指最大速率高于200Mbit/s的宽带电力线通信技术。

宽带电力线通信技术标准正在从三国鼎立的阶段向全球统一的阶段发展。全球目前主要有三种200Mbit/s PLC技术系列:Home Plug AV;UPA PLC;HD-PLC。HD-PLC由于主要是用于日本国内, 其产业链也相对封闭, 故全球基本上主要是Home Plug AV与UPA PLC两大200Mbit/s PLC产品在激烈竞争。

此外, IEEE和ITU-T也都在制定更高速率的PLC技术标准。IEEE P1901最大物理速率500Mbit/s, 但是支持的芯片生产厂家仅有Qualcomm (收购了Atheros) , 目前已经有产品面世。ITU-T G.hn技术标准也于2010年6月发布, 目前芯片厂商如Marvell、Metanoia、Lantiq、Xingtera、Sigma等正在积极开发芯片, 预计2012年下半年会有产品面市。相比IEEE P1901, ITU-T G.hn技术在技术上、芯片商支持上以及运营商支持上都具有较大优势。G.hn将是200Mbit/s PLC技术在全球的升级技术。

宽带电力线通信技术在电信的应用主要有两方面: (1) 室内联网; (2) 楼宇接入。PLC室内联网主要是指利用室内的电力线实现每个房间灵活地上网, 同时还可以满足多终端室内随时移动通信的需求。PLC楼宇接入主要是解决宽带接入的最后300米的问题。目前在全球, 室内联网的应用更加普及, 而电力线进行楼宇接入还没有得到大规模的应用。本文将从技术对比、性能分析、应用等几方面分别介绍PLC室内联网应用与宽带接入应用。

2 电力线通信室内联网技术与应用

2.1 室内联网技术比较

现有家庭有线联网技术包括以太网、Home PNA (Home Phoneline Networking Alliance) 、Mo CA (Multimedia over Coax Alliance) 、PLC (Power Line Communication) 等技术, 各个技术各有优劣。其中, 以性能而言, 以太网技术应该是最具有优势的, 但是由于家庭装修好后, 业主很难接受重新布以太网线或者明线, 使得以太网技术不适合目前多数家庭。Home PNA、Mo CA、PLC三种技术都是利用家庭现有的电话线、同轴电缆或者电力线进行通信的。

Home PNA最初是为了实现在电话线上进行互联网接入的一种技术, 也可以利用来进行室内的联网。最新的HPNA标准版本为3.1, 于2007年发布, 物理层速率已经达到了320Mbit/s。但是Home PNA芯片只有一个量产的芯片厂家Sigma Designs, 难以支撑规模应用。目前运营商中AT&T采用基于同轴电缆的Home PNA用于其室内U-verse服务, 其家庭网关与IP机顶盒都已经支持Home PNA技术。

MoCA是利用同轴电缆进行通信的一种技术。2010年发布Mo CA2.0, 物理层速率可达800Mbit/s。Broadcom、Entropic两家芯片商生产Mo CA芯片。Mo CA的应用主要集中在北美, Verizon在家庭IPTV的部署中大量使用了Mo CA技术, 时代华纳, Cox, Direc TV等有线电视/卫星电视运营商也选用Mo CA作为家庭联网技术。

由于家庭插座比同轴口、电话口分布更广, 更满足家庭内随时随地互联的要求, PLC作为室内联网的技术更容易被人接受。我院对广东消费者群体做了一次问卷调查, 主要测试电力线通信室内联网产品的市场接受度;结果表明:87%的消费者表示喜欢PLC室内联网产品, 该产品的接受度为83.13%, 可见, 该产品是很受消费者欢迎的。目前的三种200Mbit/s PLC技术标准, 各个标准之间不能互通, 市场分散, 发展规模小;这种现状在一定程度上限制了PLC技术应用的发展。G.hn技术产品的快速上市, 将会带动电力线室内联网应用的发展, 当然也会取代现有的200Mbit/s PLC技术产品。

在室内联网应用方面, 全球运营商基本都将支持G.hn技术, 即使是目前大量使用Mo CA、Home PNA方案的运营商也表示在未来将过渡到G.hn方案。

2.2 PLC室内联网性能分析

据国家住宅相关设计规范, 楼宇低压入户配电系统采用三相四线制, 需要在三个相线作负载平衡。负载平衡的方案有两种: (1) 基本按户型进行负载平衡, 即三相线分别贯穿每个楼层的不同户型; (2) 基本按楼层进行负载平衡, 即三相线分别供电给不同的楼层的所有户型。这种电力线的布放方式决定了用户使用PLC室内联网技术的邻居关系。由于PLC技术是一种总线共享的通信方式, 所以在同一相线上的邻居构成了PLC室内联网应用的邻居, 而不是实际的左邻右舍的邻居关系。

PLC室内联网产品需要重视两个性能: (1) 单网络性能; (2) 邻居网络性能。由于我国公寓楼住户密集, 较欧美更需要注重邻居网络的性能表现。电力线通信技术的共享媒介的特点, 多个网络共存时, 彼此信号可见, 会使各网络性能大大下降;如果各个网络的通信条件对等, 那么各网络将均分总带宽。为了尽可能提高多网络共存下的每个网络的性能, 各个芯片商都努力增加一些邻居网络机制, 例如:功率控制、虚拟信道等机制, 来提高邻居网络的性能表现。

根据测试统计, 一般家庭中, PLC信道衰减约20-30d B;80%的家庭PLC信道衰减<50d B;95%的家庭PLC信道衰减<70d B;随着衰减值增大, 电力猫性能会下降;故对PLC电力猫的单网络性能测试从10d B测量至80d B。图2为某芯片的200Mbit/s PLC室内联网产品单网络单向性能的示例, 从图中可见对于256字节的以太网包, 在50d B以内的衰减性能基本都接近100Mbit/s。

据ETSI的数据表明, 80%的邻居之间信道衰减>50d B, 所以对邻居网络的性能测试要搭建较为严格和合理的邻居网络环境, 一般在测试的时候, 邻居网络之间的衰减范围设定为20d B~40d B。表2可见:在测试条件下, 有邻居网络机制的产品在邻居网络工作时其性能基本不受影响;而没有邻居网络机制的产品在两个网络同时工作时, 性能基本减半。

(测试条件:两邻居网络之间衰减40d B, 单网络内分别衰减19d B与16d B)

根据目前应用的需求, 室内联网主要承载的大流量应用为视频应用。以一路标清4Mbit/s, 一路高清8Mbit/s的带宽需求计算, 通常满足一个家庭内2路高清+1路标清需要20Mbit/s的带宽, 目前200Mbit/s PLC室内联网产品基本能够在极端家庭环境下仍保持20Mbit/s的带宽, 满足现有的带宽需求。

2.3 PLC室内联网技术应用

目前, PLC室内联网方案随各国i TV业务的发展得到了越来越多的应用。欧洲诸多电信运营商例如英国电信、法国电信、Nurf、Telefonica以及新加坡电信等都采用配发一对电力猫的方式用于i TV机顶盒与DSL Modem的互联。英国电信从2007年11月开始通过配送电力猫以及自助安装指引手册, 避免了i TV与室内布线的上门安装。国内电信运营商还没有大规模使用此方案, 但是关注此方案的地市公司越来越多, 也有部分地市公司进行了试点。

3 电力线通信宽带接入方案与应用

3.1 PLC宽带接入业务方案

如图3, PLC接入业务包括业务平台、接入POP点、PLC局端、PLC客户端等系统;其中业务平台与接入Po P点沿用现有系统;而用户终端和二层接入网络部分与传统技术有所区别。用户终端需要是具有PLC接口的客户端;二层接入网中引入PLC局端设备, 其与PLC客户端利用现有现有电力线或者同轴电缆互联。从PLC局端到接入Po P点的接入网段采用经典的电信方案, 例如以太网、x DSL、光纤等。

对于PLC宽带接入的运营可以有两种方式来考虑。

(1) 由电信运营商直接运营

用户向电信运营商申请业务后, 电信运营商向用户派发PPPo E账号与PLC接入客户端。 (电力线上网的接入客户端电源与信号接口合一, 同为电源接口;同轴电缆上网的设备信号接口为同轴接口) 。PLC接入客户端连接的PC上配置PPPo E拨号功能, 用户即可上网。

(2) 由小区物业运营放号

PLC宽带接入系统部署后, 无须做线路工程即可放号, 拆装方便, 很适合短租业务。短租业务由于拆装频繁, 比较适合交给小区或者酒店、商务楼、会展的物业来经营。

需要在PLC局端设备前加设防火墙/路由器设备, 将PLC网络相对隔离组网。电信运营商向PLC网络提供带宽出口与一个公网IP地址, PLC网络内部架设网管并分配私网地址。

3.2 PLC宽带接入性能分析

以图4中的PLC接入系统拓扑为例, 对PLC接入性能做一理论分析。该拓扑收发端分别为PLC设备放置点, 中间线路为电力线分布。在多个分支的节点处, 信号会被各支路分享, 如果按照阻抗匹配来计算, 一般5个支路的节点处, 每支路实际信号能量为注入的1/5。在收发端, 由于阻抗不匹配, 分别有6d B的衰减;线路衰减以较恶劣情况估算0.1d B/1m;图4中存在的衰减总计35d B, 具体可计算如下:

(1) 分支衰减:10log10 (5) +10log10 (3) +10log10 (3) =16d B;

(2) 距离衰减: (20meters x 0.1d B) + (25meters x0.1d B) + (15meters x 0.1d B) + (10meters x 0.1d B) =7d B;

(3) 不匹配衰减:6d B+6d B=12d B;

(4) 发送端与接收端信道衰减总计:1 6 d B+7 d B+12d B=35d B。

电力线宽带接入电力线通信宽带接入系统较电力线通信室内互联系统复杂很多。由于利用了现有的电力线网络, 住宅环境的不同, 就影响到通信网络的拓扑。所以其组网方案与住宅类型有一定的关系。我国住宅的种类繁多, 可分为公寓楼、TOWNHOUSE、别墅等。公寓楼低层与小高层一般在单元楼下有个总配电柜, 高层则可能隔四、五层有一个配电柜;超高层塔楼则每层有一个配电房。实际组网一般都将PLC接入的局端设备都布放在配电房或者配电柜, 用户终端放置在住户房间。从局端到用户终端设备的电力线接入环境, 一般信号注入端与信号接入端会分别损失3-6d B的, 电力线随距离的衰减一般可以忽略不计。 (在农村, 一般可以估算电力线路衰减50d B/500m, 城市, 250米大约小于20d B) 。信号可以穿过电表, 穿过电表后信号损失3-6d B。基本上可以通过估算或者测量得出线路衰减 (Attenuation) 。由线路衰减可以大体预估出实际带宽。

电力线通信宽带接入系统较电力线通信室内互联系统复杂很多。室内互联的电力线通信设备, 只要成对使用, 即插即用, 无需配置;如果需要启用进行一些高级功能, 则可以通过外壳上的按键或者进入本地web管理页面即可。但是电力线通信宽带系统从方案选择、设备选择、到安装以及业务调测, 都需要有一定的业务熟悉度和工程经验。

电力线宽带接入的主要优点在于系统能够利用楼宇分布的电力线进行宽带承载, 局端设备相对便宜, 用户使用也简单方便。但是其缺点在于

(1) 工程勘察复杂, 涉及到强电环境勘察, 需要物业电工的通力配合。

(2) 施工相对复杂, 需要停电配合, 且配电箱空间狭小, 较难操作。

(3) 信道时变性强, 对设备抗干扰能力要求高。

3.3 宽带PLC接入的应用场景

宽带PLC的接入 (包括纯电力线方式与EOC方式) 比较适合以下场景:

(1) 住宅:一类是竞争小区, 即运营商难以进行铜线或者光纤进入接入的小区;另一类是短租公寓。具体住宅类型包括:小高层住宅;高层住宅;别墅。

(2) 酒店:对于一些没有进行网络环境部署的酒店, 在酒店装修好之后如果进行网络工程成本较高, 而且实施不方便, 影响酒店经营。电力线通信宽带接入系统无需穿墙拉线, 适合酒店部署。

(3) 会展:针对参展商的展台网络部署方案;运营商与场馆合作向参展商出售电力布线与宽带接入方案, 宽带接入系统设备租赁, 布线施工等服务;针对会展大量个人上网, 做短期会展网吧方案。

(4) 学校 (1) 室内媒体教学、监考; (2) 室外体考录像, 视频监控等。

(5) 公共设施 (1) 交通视频监控 (2) LED智能控制等。

虽然宽带PLC纯电力线接入的业务概念很好, 但是由于我国电力线楼宇环境较为复杂且布线不够规范会对PLC接入系统的性能稳定性提出更高要求, 目前PLC宽带接入还多停留在试验阶段。同轴电缆由于信道干净, PLC over Coax的方案相对来说性能更好。但是国内电信运营商的一些特定的环境, 使得目前EOC方案并没有在市场推广。也有混合使用同轴和电力线承载PLC信号的方案, 例如:俄罗斯的一电信运营商SPARK, 其利用楼内的同轴线缆做楼宇接入的楼内主干线路, 在每层将信号从同轴线缆耦合到入户的电力线上;但是楼内同轴线缆与电力线混和使用的方案在我国由于布线规范以及管理问题, 很难实施。我们期待G.hn的接入系统尽早能够面世, 如果其产品能够满足规范要求, 那么冗余的性能将可能克服我国电力线环境上的种种问题, 使PLC宽带接入能够获得应用推广。

4 电力线通信宽带应用前景

目前, 宽带电力线通信技术应用在我国的发展尚属市场培育阶段。运营商对PLC室内联网终端的采购量仅以万计, 对PLC接入终端的采购量就更少了。而随着FTTx带宽接入和i TV业务应用的互促发展, 室内联网与宽带接入相比, 前者更有发展前景, PLC宽带接入将仅仅作为局部地区的补充接入手段。同时, 我们也期待G.hn产品的面世, 其作为一种升级的PLC技术将会促进PLC宽带应用更加普及。

电力负荷控制技术的原理及应用 篇2

一、电力负荷控制技术的主要内容和各种关键技术原理

电力负荷系统信道主要有这些技术:230M无线专网、GPRS无线公网、光纤、有线modem拨号、有线通讯、电力线载波、小无线 (微功率) 等信道。电力负荷的主要控制技术包括以下几个方面:

(一) 对电力负控终端进行监控。

负控管理终端即为用电侧负荷控制以及管理终端服务器的总称。终端的检测原理是:通过终端系统的软件来控制装置的硬件, 模拟种种用电环境和电路故障, 在高仿真现场监测终端的反应, 以达到对被测试终端设备功能和性能全方位的检测。该系统主要功能是对用户电力的负荷实施监控, 实现限制电量但不停止供电和公平合理、有秩序用电。同时可以提供远程电表数据观测、提醒用户缴费、电表计量监察管理等功能, 也会为电力企业的营销及考核提供准确无误的数据。还可以预售电量, 先交费后用电, 使电力管理体制更加完善。负控管理系统还可以提供系统管理、线路分析、负荷监控、表单及曲线的输出、用户用电档案管理, 同时可与其他系统连接等功能。负荷终端通常还将配置自动采集和抄录电表模块, 可以对电量数据进行采集以及远程抄录电表点量, 而且具备一定的防止偷窃电量的效果。

(二) 必要的负控终端装置检测。

负控终端管理系统主要应用于变电站、公用配变和用户专用变的日常运行的管理和监控, 适合用电现场的管理与服务, 在电力设备中具备电力营销自动化的优点, 包含比较高的实用价值和经济价值。然而对于这样功能复杂且精密的产品, 从前检测的方法相当简易和不规范。

(三) 负荷终端的功能、优越性和检测原理。

它的功能包括:对于负荷的控制、数据的整理和采集、监控现场、终端测试以及通信功能。使用终端装置可以在装置模拟终端电气的环境下, 具备统一且标准、精确的数据, 可以及时采集终端反应数据, 再与模拟中得到的数据进行比对, 可以得出精准的量化误差值。另外, 以前的过程和工作量相当繁琐和复杂, 浪费大量人力、物力。使用该技术进行连接和配置后可以让设备自动对终端的各个项目进行单位批次检测。

二、电力负荷控制的具体措施

当前的电力负荷管理终端检测装置的研发和应用的状况是, 在已经投入使用的装置和系统中还普遍存在一些缺陷和不足。其中主要体现在以下方面:装置自身存在的技术问题;装置的操作缺乏规范的、统一的考核与认证;装置在检测时不能自动查找出电流故障的终端。电力控制的关键就是要减少供电线路的电能损耗, 提高供电电压质量, 使电气设备及供电线路处于达到最佳经济运行状态。而实现该技术的途径是进行电力负荷的调整。他们之间依次的连接关系可以用图1进行形象的表示。

(一) 减少各设备之间的接触电阻。

电气连接的接触面都存在接触电阻。消除或减少接触电阻, 对于经常有大电流流过的导线尤为重要, 而且该技术的节电效果较好。

(二) 减少由于设备产生的涡流损耗。

有些用电设备如电焊机的二次端属低电压、大电流电路。为了降低电损, 降低电缆的欧姆损耗, 使电弧保持稳定, 必须把电焊机置于离施焊最近的地方, 更不能把电缆线绕成线圈状放在钢板上, 否则会造成电流的涡流损失。

(三) 减少投入备用电路。

有些用户设有备用电缆和线路, 虽然使用效果明显, 但是使用的效率却不高, 若把这些备用线路也投入运行, 可使配电线路的截面成倍增加而又不需要额外投资, 还减少了电路上的电流密度, 有效避免事故的发生, 同时也不影响备用回路的作用。

(四) 调整供电线路。合理调整负荷, 降低线路上的电流。

(五) 减少空载损耗。采用定时电力自控器, 节电效果会更好。

三、电力负荷控制技术的应用

电力电子技术的核心是电源变换技术。由于能源短缺和环境问题, 现在发展火热的电动汽车和各种新能源发电技术等方向都需要大量新型高效的电力电子变换器。电力负荷控制技术不仅是用于电厂以及相关产业, 而且在一些看似不相关的单位中也有较多的应用, 不过由于我国目前在电力负荷控制技术上, 发展和掌握还不是太成熟, 所以仍然处在不断探索和发展的过程中

(一) 在乡镇企业和单位中的使用。

由于乡镇企业和单位比较注重经济性, 所以就必须有科学、有效的用电管理办法, 这样才可以增加电力企业经济效益。在使用技术上负荷控制终端系统为其提供了可靠的技术支持, 实现了各个村庄之间的配网自动化和地区、县、大用户的分级管理。它们主要通过GPRS无线公网的通信方式和通信特点, 以及对电力负荷管理系统传输, 来对电力系统进行分析, 并针对系统运行时所发生的故障提出相应的处理方法, 也可以较好地为广大居民和单位服务。

(二) 电力负荷系统在IT行业也有大量的应用。

主要包括, 电网企业与发电企业的调度自动化系统、电力市场技术支持系统、用电营销信息系统、配网自动化、企业ERP、电力工程管理系统及发电机组智能测试系统等方面。使用电力负荷系统可以安全生产、节能降耗、降低成本、缩短工期、提高劳动生产率。但是电力负荷系统目前在我国的使用还不是太广泛, 因此, 在该项目上具有一定的可塑性, 属于待发展产业, 在国家相关政策和法规的允许下, 可以适当转变电力负荷技术, 将该领域的空白填补。

电力负荷控制的主要目标是改善电网负荷的强大压力, 所以对于该技术的使用还是应该大力推广的, 通过对于之前经验的总结以及新技术的引进, 不断去挖掘其中的关键技术, 并且应用到实际的电力技术中去, 这样才能有力地推动电力负荷控制技术的发展和应用。

参考文献

[1]任燕, 梁明, 何颖平, 李莹, 顾欢欢.基于无线通信技术的电力负荷控制系统设计[J].电工技术杂志, 2004

[2]魏杰.电力负荷控制技术的发展与应用综述[J].黑龙江电力, 2007

PLC技术原理及电力工程 篇3

关键词：PLC技术,电气工程及自动化,运用

0.引言

随着工业生产的不断进步, 现代社会的劳动力成本也随之不断上涨, 精简人力资源结构, 扩大机械智能化程度已成为工业发展的必然趋势。就目前而言, 现代工业领域多数采用PLC技术, 由于其体积小、便于安装、通用型程度高, 应用程度非常之高。通过PLC技术, 使用者可以自行编写程序, 定制属于自己的个性化控制方式, 极大地促进了电气工程及其自动化的发展, 实现灵活性、适用性的特点。同时PLC的功能广泛且强大, 加上具有非常突出的性价比、非常高的可靠性及低功耗等特点, 在自动化控制中占据着核心地位, 为我国创建电气自动化控制的自主知识产权提供了技术支撑, 推进电气工程及其自动化不断发展。

1.PLC概述及其原理介绍

1.1 PLC技术概述

PLC技术源于20世纪70年代, 在汽车工业中初显峥嵘。随着PLC的运算算法提升、处理速度加快及各种控制功能增加, 再加上商业化的不断推广, 电气工程及其自动化设备中可以随处看到它的身影。在电气及自动化设备生产过程中, PLC技术的应用的控制形式主要基于DCS集散控制系统以及FCS总线控制系统。针对未来PLC技术发展趋势, 将不仅仅局限于基础系统, 而会是多方面分布与开放的控制系统。

1.2 PLC系统工作原理

PLC系统的工作运行主要分为两个阶段, 输入采样阶段和用户执行阶段。首先, PLC系统第一个阶段是输入采样阶段, 扫描可编程逻辑控制器后, 能够对数据及录入状态进行读取, 然后做出相应的记录, 把所记录的信息再存入相应的单元中, 输入采样完成以后, 还应该掌握好用户程序执行状况, 此时会经历两个过程, 输入状态的改变和相关数据的改变, 而原有单元内输入好的数据并不会出现变化, 保证脉冲信号的输入宽度能够在一个扫描周期内, 最重要保证无论哪种状态下, 都能够读取输入的脉冲信号。PLC技术研究人员在研究过程中必须要保证PLC系统的整体运行稳定, 只有这样, 才能保证PLC系统的控制能力最大限度发挥。

2.PLC技术特点

2.1编程、安装调试简单, 通用性高

使用者需要对PLC进行编程, 并不需要专门学习某一种计算机语言, 因为现在大部分PLC都可以进行程序语言互译, 使用者只需用自己经常使用的计算机语言编程后, 再用器件自带的翻译助手进行语言翻译, 即可完成PLC的编程过程, 大大降低了PLC编程的门槛。同时由于PLC安装调试方便, 具有的外部接线也较少, 使得实际操作系统的结构进一步简化, 保证了系统运行周期的缩短, 大大提升了工作效率。与此同时, 为了进一步推广PLC的应用价值和适用范围, PLC在全世界都采用国际标准通信协议, 即使生产PLC的厂家不一样, 也能实现产品的互换互通, 带给PLC调试极大的便利, 也使得PLC的通信开放程度大大提升。

2.2安装体积小, 功耗低

PLC装置作为集成电子线路技术的重要载体, 它的安装尺寸一般都在10cm以下, 同时质量也在150g以下, 大大方便了机电一体化的实现。而且PLC在实际使用过程中的功率消耗仅仅只有个位数, 极大地减少了能源的消耗, 保证了资源的有效利用。

2.3较强的抗干扰能力

PLC技术的实际应用中, 都采用符合国家标准的AS一工总线、Profibus总线以及Device Net现场总线, 这些现场总线能够保证与PLC界面有着较高的契合度, 确保通信功能不受干扰。

同时, PLC装置的制造工艺与电路排版都为了实现抗干扰而特别设计, 能够实现在正常运行时对电磁及电路干扰实现防御, 可靠性大大提升, 也为保障PLC系统之间的通信不受干扰做出巨大贡献。目前, 多重抗干扰技术在PLC装置中的运用也能够看见, 促使PLC的工作能力进一步提升, 哪怕是在极其恶劣的环境下, 也能实现稳定运行。

3.PLC技术在电气工程及其自动化中的优势与应用

3.1 PLC技术在电气工程及其自动化中的优势

PLC技术的优势随着近年来不断地发展, 加上电气自动化水平上升, 渐渐展露锋芒, 而且PLC在制作与设计中运用了许多时下新型的计算机技术。由于PLC主要在电气设备自动化控制领域中大量使用, 在获得广泛使用的情况后, 直接使得电气设备产品的存储量直线飙升, 而且由于计算机硬件水平的提高, 处理速度更快, 使得PLC技术的优势更加明显。相信在以后的电气工程及其自动化中, 控制设备的生产优势将更加明朗, 而且与实际生活的贴合度将不断提升, 进一步完善人机之间的操作与被操作关系。只有不断推进PLC技术的应用及发展, 才能满足日新月异的电气自动化控制设备的发展要求。随着PLC应用领域的不断扩张, 电气设备自动化控制不再只是PLC应用的唯一点, 其他方面也都可以采用PLC技术, 例如计算机散热控制系统采用PLC进行散热控制。因为PLC处理速度快、网络分布宽泛、智能化密度高以及集成密度大等巨大优势, 保证了电气设备自动化控制实现的基础条件。

3.2 PLC技术在电气工程及其自动化中的应用

3.2.1 PLC技术应用于顺序控制

许多企业采用PLC技术实现顺序控制, 例如顺序控制使用于火力发电厂的除灰工作。发电厂发电过程中, 电气工程及其自动化设备的质量直接影响着生产发电效率。而生产发电效率是考核发电厂企业经营状况的一个重要指标, 为了实现发电厂发电生产效率的提升, 必须提高PLC使用技术, PLC技术在这一点上的优势充分体现出来。一旦采用PLC技术。企业在经营成本上将无需付出太多, 降低人工使用成本, 而且操作人员可以直接在监控室实现生产监控, 大大提升了操作人员的工作效率, 进一步提高企业的运行效率。

3.2.2 PLC技术应用于开关量控制

PLC技术的实质其实就是将其变为虚拟继电器, 取代传统的机械实体继电器, 来运用到电气自动化的控制当中。由于虚拟继电器本身具有反应时间十分短暂的特点, 其反应时间可以直接忽略, 所以开关量控制采用PLC技术具有十分明显的优势。传统的断路器采用机械继电器进行控制, 反应时间较长, 难以实现断路控制的快速进行, 运用了PLC技术以后, 可以改进反应时间缓慢的缺点, 提高反应效率。

3.2.3 PLC技术应用于数据控制

在电气工程及其自动化控制中, 数据控制是一种非常根本的控制方式, 经常可以见到的是统计控制和数学控制, 采用PLC技术以后, 可以满足数据控制的高处理速度要求。利用PLC编程以后, 可以处理电气自动化中的数据, 并且进行分析, 能够让PLC按照电气自动化系统的要求对数据采取控制, 实现一系列的电气自动化口令。

3.2.4 PLC技术应用于分散控制

PLC技术应用于分散控制主要是指在分散系统中单独设置PLC装置, 这种控制方式在电气工程及其自动化的流水线上非常常见。比如在生产流水线上, PLC装置在每个生产环节都设置, 对生产进行控制, 并且每个环节的生产控制只在该环节中起作用, 而不对其他环节产生影响, 这就是分散控制的应用体现, 使得PLC即使独立性发挥出来, 采用这样的控制方式能够大大保障企业效益。

3.2.5 PLC技术应用于集中控制

PLC技术应用于集中控制与分散控制, 采用集中式的控制方式, 将所有的电气工程及其自动化控制设备都囊括到一个统一的控制系统中。然后利用电气控制的相互关系, 使集中控制得以实现。在集中能够控制系统中, 还可以利用PLC技术加载监控系统, 在相同环境下运用监控系统, 可以根据实际情况调节控制因素。

结语

现今, 绝大数的国家都已经深入运用了PLC技术, 实现电气工程及其自动化设备的高质量监控。所以, PLC技术的应用不仅给工业自动化带来变革性发展, 同时还提高了企业生产的整体效益, 进一步加强PLC技术的广泛应用, 实现电气及其自动化行业的发展, 进一步推进整个社会各行各业的发展。

参考文献

[1]黄立波.采用改进的PLC电气控制关键技术分析研究[J].中国新技术新产品, 2015 (18) :15-15.

[2]高玮.PLC在电气自动化控制中的运用[J].科技展望, 2015 (3) :149-149.

[3]董红忠.PLC在电气自动化控制中的运用[J].建筑工程技术与设计, 2015 (33) :1397.

PLC技术原理及电力工程 篇4

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) .

PLC技术原理及电力工程 篇5

1 电力系统继电保护概述

1.1 继电保护基本概念

在电力系统运行中, 由于外界因素和内部因素都可能引起各种故障及不正常运行的状态出现, 常见的故障有:单相接地;三相接地;两相接地;相间短路;短路等。电力系统非正常运行状态有:过负荷, 过电压, 非全相运行, 振荡, 次同步谐振, 同步发电机短时异步运行等。电力系统继电保护和安全自动装置是在电力系统发生故障和不正常运行情况时, 用于快速切除故障, 消除不正常状况的重要自动化技术和设备。

1.2 继电保护的工作原理

继电保护的工作原理, 是根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成, 电力系统发生故障后, 工频电气量变化的主要特征是: (1) 电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。 (2) 电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时, 系统各点的相间电压或相电压值下降, 且越靠近短路点, 电压越低。 (3) 电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角, 一般约为20°, 三相短路时, 电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的, 一般为60°~85°。 (4) 测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点 (保护安装处) 电压与电流之比值, 正常运行时, 测量阻抗为负荷阻抗;金属性短路时, 测量阻抗转变为线路阻抗, 故障后测量阻抗显著减小, 而阻抗角增大。利用短路故障时电气量的变化, 便可构成各种原理的继电保护。

1.3 继电保护在电力系统中的任务

电力系统元件发生故障时, 应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令, 使故障元件及时从电力系统中断开, 以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏, 降低对电力系统安全供电的影响;并满足电力系统的某些特定要求, 能够反应电气设备的不正常工作情况, 并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号, 以便值班人员进行处理, 将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。

1.4 继电保护装置必须具备的基本性能

继电保护装置必须具备的基本性能有: (1) 安全性:在不该动作时, 不误动; (2) 可靠性:在该动作时, 不拒动; (3) 速动性:能以最短时限将故障或异常从系统中切除或隔离; (4) 选择性:在自身整定的范围内切除故障, 保证最大限度地向无故障部分继续供电, 不越级跳闸; (5) 灵敏性:反映故障的能力, 通常以灵敏系数表示;不拒动不误动是关键。

2 继电保护发展历程

继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的, 最早的继电保护装置是熔断器。从20世纪50年代到90年代末, 在40余年的时间里, 继电保护完成了发展的4个阶段, 即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展, 智能化等先进技术相继在继电保护领域的研究应用, 继电保护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发展。电力系统发展迅速, 电网结构越来越复杂, 短路容量不断增大, 到20世纪产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。1928年电子器件已开始被应用于保护装置, 在50年代迅速发展。静态继电器有较高的灵敏度和动作速度、维护简单、寿命长、体积小、消耗功率小等优点, 但环境温度和外界干扰对继电保护的影响较大。1965年出现了应用计算机的数字式继电保护, 出现了单板机继电保护装置。到了21世纪由于计算机技术发展非常快, 微处理机和微型计算机的普遍应用, 极大地推动了数字式继电保护技术的开发, 大规模集成化数字式继电保护装置应用非常广泛。

3 电力系统继电保护的发展趋势

3.1 计算机化

随着计算机硬件的迅猛发展, 微机保护硬件也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断提高, 除了保护的基本功能外, 还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间, 快速的数据处理功能, 强大的通信能力, 与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力, 高级语言编程等。这就要求微机保护装置具有一台PC机的功能。继电保护装置的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但对如何更好地满足电力系统要求, 如何进一步提高继电保护的可靠性, 如何取得更大的经济效益和社会效益, 尚需进行具体深入的研究。

3.2 网络化

计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术支柱, 它深刻影响着各个工业领域, 也为各个工业领域提供了强有力的通信手段。除了差动保护和纵联保护外, 所有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量, 继电保护的作用主要是切除故障元件, 缩小事故影响范围。因为继电保护的作用不只限于切除故障元件和限制事故影响范围, 还要保证全系统的安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和故障信息的数据, 各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和数据的基础上协调动作, 确保系统的安全稳定运行。

3.3 智能化

随着通信和信息技术的快速发展, 数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的继电保护原理提供了条件, 智能电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控, 把获得的数据通过网络系统进行收集、整合和分析。利用这些信息可对运行状况进行监测, 实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。

结语

综上所述, 随着电力系统的发展和计算机技术、通信技术的进步, 继电保护技术由数字时代跨入信息化时代, 发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务, 也开辟了技术创新的广阔天地。只有了解和掌握继电保护技术, 才能解决电力系统继电保护遇到的各类问题, 更好地保障电力系统的安全运行。

参考文献

[1]高亮.电力系统微机继电保护[M].北京:中国电力出版社, 2007.

[2]霍利民.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社, 2008.

PLC技术原理及电力工程 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技术原理及电力工程 篇7

PLC是Programmble Logic Controller的缩写, 即可编程控制器, 是以微处理器为基础, 综合计算机、自动控制和通信技术发展起来的一种通用工业控制计算机。PLC因其使用方便、功能强大, 已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程的自动控制系统中, 在其它应用领域, 如民用和家庭自动化的应用也得到了迅速的发展。PLC应用面之广、普及程度之高, 是其它计算机控制设备无法比拟的。为适应现场对人才的需求, 各高校相关专业均开设了《PLC原理及应用》课程, 并将其作为电气工程及其自动化专业、工业自动化专业等专业的主干专业课程之一, 在学生专业技能培养中重要性日益突出。

《PLC原理及应用》是一门实践性与应用性都很强的专业基础课。现在, 我院各专业均开设了该门课程, 且在工程实践中分配了大量学时。按2008版人才培养方案, 以自动化专业为例, 理论学时为36学时, 与该课程相关的工程实践有4项——电气控制工程实践、PLC工程实践、工业控制工程实践、PLC应用工程实践。从课程的安排上, 足以体现我院非常重视该课程实践教学。在实践教学环节, 学生作为主体, 自己动手设计并完成实验, 学习兴趣较浓厚;而在课堂教学中, 以教师讲授为主, 且无实物演示, 学生无法直接体验到PLC的应用效果, 因此, 学生对课堂教学的重视程度普遍不够。为了调动学生的学习积极性, 切实提高教学质量, 课题组教师结合我院教学实际, 研制了一款基于松下FP0的“PLC教学演示实验仪”, 并将其应用于多个班级的课堂教学, 收到了很好的成效。

二、“PLC教学演示实验仪”的组成

“PLC教学演示实验仪”由8个开关、8个按钮、8个指示灯、系统电源及PLC等五部分组成。本着经济实用的原则, 结合我院的教学实际, PLC选用日本松下公司生产的8输入、8输出的FP0-C16。实验仪中的8个指标灯直接连接PLC的输出端, 而8个开关、8个按钮则需要通过连接线组合出8路输入信号连接到PLC的输入端。

“PLC教学演示实验仪”的组成框图如图1所示, 其实物图如图2所示。

三、“PLC教学演示实验仪”的主要功能

虽然该实验仪仅支持8路输入、8路输出, 但可以演示课堂教学中的大部分例程, 基本满足了教学需要。下面, 仅列出《PLC电气控制与组态设计》 (电子工业出版社出版, 王宇、任思璟、李忠勤编著) 一书中的部分例题演示方法[3]。 (1) 自锁/互锁电路设计分别用按钮或开关作为系统的输入信号, 指示灯作为系统的输出, 其亮灭代表电动机的运行与停止。同理, 可以用该实验仪演示分频电路设计、时间控制电路设计、计数控制电路设计等实验过程。 (2) 流水灯/天塔之光程序设计开关或按钮作为系统的启动与停止输入, 指示灯作为系统的输出, 可以演示间灯闪烁程序设计、简单流水灯程序设计、复杂流水灯程序设计、天塔之光程序设计等。 (3) 多路抢答器程序设计按钮X0~X7代表实际抢答系统中的输入信号, 指示灯Y0~Y7代表实际抢答系统中的输出信号, 指示灯亮表示抢答成功。 (4) 多台电动机顺序控制设计按钮X1为启动按钮, X2为停止按钮, X3为急停按钮, Y1~Y5代表五台电动机。 (5) 机械手控制按钮X0~X7分别代表启/停信号、上限位、下限位、左限位、右限位、夹紧工作信号、连续信号、原点信号, 指示灯Y0~Y5分别代表下降输出、上升输出、右移输出、左移输出、夹紧输出、原点指示。 (6) 高级指令应用连接“PLC教学演示实验仪”后, 可以实时观察到高级指令的运行效果。

四、结束语

FPWIN GR (松下PLC编程软件) 只能在连接PLC的情况下才能观察到程序的运行效果。因此, “PLC教学演示实验仪”的应用, 解决了《PLC原理及应用》课堂教学中纸上谈兵的现状, 对学生快速理解教学内容、掌握PLC控制系统设计方法发挥了积极作用, 课堂应用效果良好。

摘要：PLC在生产实践中应用极其广泛, 但在课堂教学中学生无法直接体验到PLC的应用效果。为了激发学生的学习兴趣, 切实提高教学质量, 课题组教师结合我院教学实际, 研制了一款基于松下FP0的“PLC教学演示实验仪”, 并将其应用于多个班级的课堂教学, 成效显著。本文简要阐述了“PLC教学演示实验仪”的组成、主要功能及应用效果。

关键词：PLC,教学演示实验仪,课堂教学

参考文献

[1]吉敬华, 黄永红, 张新华.“PLC原理及应用”教学改革的几点思考[J].中国电力教育, 2008 (12) :49-50.

[2]刁统山, 王连飞, 杨爱新, 等.改革PLC教学, 培养创新型人才[J].实验室研究与探索, 2008 (9) :166-168.