本站原创【摘 要】由于技校学生的学习基础较差,在PLC的教学中,需要一些由浅入深的设计课题来引导学生的学习兴趣,激发学生的操作动力,恰当的设计课题,同时能够迎合学生的好奇心,满足探索的要求.
【关 键 词】PLC；软件；程序；梯形图
可编程序控制器（英文全称Program-mableLogicController）简称PLC,由于PLC的可靠性高、使用方便、环境适应性强、灵活通用、维护简单,所以PLC的应用领域在迅速扩大.PLC几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要PLC.尤其是近几年来,PLC的成本下降,功能又不断增强,所以,目前PLC在国内外已被广泛应用于各个行业.
可编程序控制器在工业生产过程的自动化控制领域得到了越来越广泛的应用,随着微机技术和微电子技术的迅猛发展,极大推动了PLC在世界范围内的发展.因此各中、高职学校的机电专业都开设了“PLC应用技术”课程,而开设这门课的主要教学目的是让学生能够掌握简单程序的设计及调试.
如果程序太过简单,学生就没兴趣设计,相反如果程序过于复杂,不容易设计,又会打击学生的信心和积极性,所以一个适当的设计课题对于提高学生对PLC的程序设计能力,至关重要,能够迎合学生的好奇心,满足探索的要求.
一、PLC应用设计步骤
首先要让学生了解PLC的程序设计步骤可以遵循以下四步进行：
1.读懂被控系统必须完成的动作及完成这些动作的顺序.
2.I/O分配,即确定哪些设备是向PLC送信号的,哪些设备是接收PLC信号的.并将PLC的输入、输出口与之对应进行分配.
3.设计PLC程序,在计算机PLC编辑软件上编辑梯形图.
4.对程序进行调试及保存.
显然,在建立一个PLC控制系统,必须首先把系统需要的输入、输出数量确定下来,然后按需要确定各种控制动作的顺序和各个控制装置彼此之间的关系.确定控制上的相互关系之后,就可以分配输入输出设备,之后就可以设计PLC程序,使用PLC编辑软件把梯形图输入计算机并下载到PLC进行调试.这便是程序设计的整个过程.
二、程序设计案例
学生在了解了PLC的应用设计步骤后,我们就可以设计程序了.本文以编程直观易懂的三菱FX2N系列PLC为机型进行介绍,本文以交通灯为例,介绍程序设计的编辑过程,读懂设计要求.程序设计课题为十字路口交通灯控制,如图1所示,设计要求如下：
启动后,首先车道、人行道的南北方向红灯亮,东西方向绿灯亮；14秒后东西方向车道绿灯转为以1秒时间脉冲形式闪烁3次；东西方向车道黄灯亮,东西方向人行道绿灯转为以1秒时间脉冲形式闪烁3次；3秒后转东西方向车道、人行道红灯亮,同时南北方向车道、人行道绿灯亮,两方向信号灯交换；14秒后南北方向车道绿灯转为以1秒时间脉冲形式闪烁3次；南北方向车道黄灯亮,南北方向人行道绿灯转为以1秒时间脉冲形式闪烁3次；3秒后转南北方向车道、人行道红灯亮,同时东西方向车道、人行道绿灯亮,两方向信号灯交换,循环控制.
如上所述要求,根据本人的教学经验,由于控制要求比较繁杂,学生很难一步到位设计得出正确的程序.但如果将以上控制要求根据教学需要拆分为多个小程序,使难度逐步增加,让学生一步一步地解决难题,最终完成程序设计,达到很好的教学效果.
①按下启动按钮SB1,先红灯亮20秒.
②当红灯亮20秒熄灭后,绿灯亮20秒.
③当绿灯亮20秒熄灭后,红灯再亮,重复循环.
此程序非常简单,只要是让学生懂得如果通过时间来控制设备的启停,学生可以很容易的设计出正确的程序.
2.第二步是在上一程序的基础上增加闪烁功能,其设计要求在上一程序基础上增加
①按下启动按钮SB1,先红灯亮20秒.
②当红灯熄灭后,绿灯亮17秒.
③当绿灯时间到后,以1秒脉冲形式闪烁3秒.
④闪烁完成后,红灯再亮,重复循环.
此时,程序可以有两种方式来完成,第一种是通过时间控制其闪烁的秒数；第二种方法是通过控制其闪烁的次数来实现.
3.第三步设计车行十字路口的交通灯程序,要先跟学生说明,车行与人行之间是分开进行的,但又必须通过时间进行同步,所以编程时只要时间对应就可以了.
①按下启动按钮SB1,先东西方向绿灯亮,南北方向红灯亮；
②14秒后,东西方向绿灯以1秒时间脉冲闪烁3次,转换为黄灯亮；南北方向红灯保持点亮；
③3秒后,东西方向黄灯灭,转换为红灯；南北方向绿灯亮；
④两方向车道交换.
程序中虽然没有增加指令,但却结合了实际应用需要,在难度上比程序1、2有所延伸.
4.把人行道和车道的程序进行组合,难度没有增加,复杂程度增加.
①以时间为联接点,把第2、3点的要求结合在一起.
②根据方向把信号灯进行区分,每20秒转换一次方向.
此程序要求中须注意的是：人行道与车道使用同一套时间控制,在驱动时要注意时间节点的控制.对于学生而言,由于程序复杂了,容易出错.
5.功能拓展,在程序4的基础上结合实际进行功能加强.
①增加行车方向,绿灯时,再分别直走行车及左转行车控制.
②增加时间功能.为各指示灯设置倒计时显示.
③增加冲红灯拍摄功能.当红灯亮时,如果有车冲红灯,为摄像机发送信号.
④重新规划行车（走）路线顺序,提高通行效率.
此要求是使交通灯更接近实际应用,注重实际使用的合理性及稳定性,使学生知道所编的程序就是实际中用到的,还可以根据个人想法进行自己设计,提高学习兴趣.同时还可以要求学生到各个路口的交通灯去实地观察,记录动作顺序进行编程,让自己的作品更贴合实际.
由于学生大多习惯电力拖动控制线路的设计思路,我们还可以要求学生用“置位”、“复位”或者“主控”指令来编写.
以上五个过程程序由浅到深,不但具有针对性而且具有启发性,把复杂的程序进行拆分学习,既激发了学生钻研的兴趣,增强了自信心,同时教学效果也能够得到很大提高.