自動(dòng)化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備中PLC控制模式研究

李健

摘要：在目前的各種自動(dòng)化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備中，PLC是得到廣泛應(yīng)用的核心控制設(shè)備。從這類(lèi)教學(xué)設(shè)備的主流看，PLC的控制方式有分布式和集成式兩種。根據(jù)其控制模式的不同，在高職機(jī)電專(zhuān)業(yè)教學(xué)中的也應(yīng)有不同的方法與側(cè)重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高職教育 自動(dòng)化生產(chǎn)線 教學(xué)設(shè)備 PLC 控制模式

中圖分類(lèi)號(hào)：TP278-4；G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）01-0018-02

1 高職教育機(jī)電專(zhuān)業(yè)教育目標(biāo)

在目前的高等職業(yè)技術(shù)院校機(jī)電一體化技術(shù)專(zhuān)業(yè)教學(xué)中，要求緊緊圍繞機(jī)電產(chǎn)品裝調(diào)、機(jī)電產(chǎn)品維護(hù)、機(jī)電產(chǎn)品技改等崗位的要求，以及企業(yè)機(jī)電一體化設(shè)備裝調(diào)、維護(hù)、技改的基本工作流程，確定以機(jī)電產(chǎn)品裝調(diào)能力、機(jī)電產(chǎn)品維護(hù)能力、機(jī)電產(chǎn)品技改能力培養(yǎng)為主要教學(xué)目標(biāo)。在這個(gè)培養(yǎng)目標(biāo)下，高職機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置上主要通過(guò)三個(gè)階段的學(xué)習(xí)來(lái)完成這個(gè)目標(biāo)。第一階段為基礎(chǔ)通用能力培養(yǎng)。第二階段為分系統(tǒng)裝調(diào)、維護(hù)、技改能力培養(yǎng)。第三階段為全系統(tǒng)裝調(diào)、維護(hù)、技改能力培養(yǎng)。在具備基礎(chǔ)通用能力以及分系統(tǒng)裝調(diào)、維護(hù)、技改能力的基礎(chǔ)上，主要通過(guò)《數(shù)控設(shè)備裝調(diào)診斷技術(shù)》《自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備連接與調(diào)試》的教學(xué)，使學(xué)生能熟練地進(jìn)行機(jī)電一體化設(shè)備的全系統(tǒng)裝調(diào)、維護(hù)、技改工作。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備在機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)高職教學(xué)中具有極其重要的作用。

2 高職教學(xué)中常用自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備

在目前高職院校中得到廣泛應(yīng)用的自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備中，浙江亞龍和浙江天煌的設(shè)備占據(jù)了大部分市場(chǎng)。這兩家企業(yè)所生產(chǎn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線均很好的模擬了企業(yè)中大型生產(chǎn)線的基本工序，具備極強(qiáng)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)效果。在被控制對(duì)象上，基本都是采用的氣缸或者電動(dòng)機(jī)來(lái)完成各個(gè)單元的機(jī)械加工動(dòng)作，而在控制設(shè)備上主要都是采用的PLC作為控制設(shè)備來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)線的整體控制。

3 PLC基本概念與優(yōu)勢(shì)

PLC，可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。作為控制設(shè)備，PLC具備使用方便，編程簡(jiǎn)單；功能強(qiáng)，性能價(jià)格比高；硬件配套齊全，用戶(hù)使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)；可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)；系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量小，維修方便等比較顯著的優(yōu)點(diǎn)，因此在高職機(jī)電一體化和電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)中的教學(xué)中具有極其重要的地位。目前在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的PLC品牌有西門(mén)子、三菱、歐姆龍等品牌，下面都以西門(mén)子PLC為例來(lái)說(shuō)明在兩個(gè)企業(yè)不同生產(chǎn)線上所采用的不同控制模式來(lái)進(jìn)行一番簡(jiǎn)單的探討。

4 亞龍YL-101型設(shè)備PLC控制模式

亞龍公司生產(chǎn)的YL-101型自動(dòng)控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)裝備一套模塊化組合系統(tǒng)分別安裝在各個(gè)站的鋁合金實(shí)訓(xùn)桌上，分別有上料機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、加工機(jī)構(gòu)、安裝機(jī)構(gòu)、搬運(yùn)安裝機(jī)構(gòu)、分揀機(jī)構(gòu)等工作單元6個(gè)單元組成。在該系統(tǒng)的控制方面采用了基于RS485串行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)控制方案，即每一工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過(guò)RS485串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。小型PLC網(wǎng)絡(luò)以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的特點(diǎn)在小型自動(dòng)生產(chǎn)線仍然有著廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信中仍占據(jù)相當(dāng)?shù)姆蓊~。另一方面，掌握基于RS485串行通信的PLC網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將為進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等打下了良好的基礎(chǔ)。YL-101系統(tǒng)的控制方式采用每一工作單元由一臺(tái)PLC承擔(dān)其控制任務(wù)，各PLC之間通過(guò)DP通訊線串行通訊實(shí)現(xiàn)互連的分布式控制方式。組建成網(wǎng)絡(luò)后，系統(tǒng)中每一個(gè)工作單元也稱(chēng)作工作站。在每個(gè)工作單元獨(dú)立配置一臺(tái)西門(mén)子S7-200系列PLC作為控制設(shè)備，其中上料機(jī)構(gòu)PLC為主站，其余為從站。

采用這種控制方式，使用PPI協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信的步驟如下：對(duì)網(wǎng)絡(luò)上每一臺(tái)PLC，設(shè)置其系統(tǒng)塊中的通信端口參數(shù)，對(duì)用作PPI通信的端口（PORT0或PORT1），指定其地址（站號(hào)）和波特率。設(shè)置后把系統(tǒng)塊下載到該P(yáng)LC。然后利用網(wǎng)絡(luò)接頭和網(wǎng)絡(luò)線把各臺(tái)PLC中用作PPI通信的端口0連接，所使用的網(wǎng)絡(luò)接頭中，2#～6#站用的是標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連接器，1#站用的是帶編程接口的連接器。最后利用軟件向?qū)Ь帉?xiě)出本系統(tǒng)所用的網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)程序。在編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)程序前，應(yīng)規(guī)劃好主站與從站間相互交換數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度以及存放的地址等。在PPI網(wǎng)絡(luò)中，只有主站程序中使用網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令來(lái)讀寫(xiě)從站信息，而從站程序沒(méi)有必要使用網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)指令。因此把編寫(xiě)好的網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)程序下載到主站的PLC中即可完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的任務(wù)。

最后編寫(xiě)各個(gè)站的控制程序，注意相互交換的數(shù)據(jù)在各站程序中應(yīng)得到應(yīng)用和體現(xiàn)，將程序下載到各個(gè)站的PLC中，以完成整個(gè)生產(chǎn)線的控制。

5 天煌THMSCL-1A型設(shè)備PLC控制模式

浙江天煌公司生產(chǎn)的THMSCL-1A型柔性自動(dòng)檢測(cè)生產(chǎn)線實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)參考目前全球自動(dòng)化程度相對(duì)高端的汽車(chē)制造業(yè)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，提取汽車(chē)生產(chǎn)工藝中最主要的環(huán)節(jié)之一的自動(dòng)檢測(cè)輸送系統(tǒng)為設(shè)計(jì)依據(jù)，有機(jī)融合了機(jī)械、電子、氣動(dòng)、傳感檢測(cè)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制、PLC集散控制及工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)等多種技術(shù)，能開(kāi)展任務(wù)驅(qū)動(dòng)的項(xiàng)目教學(xué)。在具體控制方式上，與亞龍公司的設(shè)備有較大區(qū)別。整條生產(chǎn)線只有一臺(tái)西門(mén)子S7-300系列PLC，該生產(chǎn)線采用Profibus DP通信實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與實(shí)訓(xùn)對(duì)象遠(yuǎn)程I/O之間的網(wǎng)絡(luò)控制方案，通過(guò)CPU314主機(jī)采集并處理對(duì)象各單元的相應(yīng)信息，完成各個(gè)單元間的聯(lián)動(dòng)控制。硬件連接上將DP聯(lián)線首端出線的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接器接到CPU314主機(jī)的DP端口上，DP聯(lián)線末端連接到對(duì)象遠(yuǎn)程I/O模塊的DP端口上，實(shí)現(xiàn)硬件連接。然后就是按照要求使用軟件完成生成項(xiàng)目、組態(tài)硬件，生成程序、傳送程序到CPU并調(diào)試等步驟。采用西門(mén)子S7-300系列PLC其重點(diǎn)難點(diǎn)主要就在硬件組態(tài)上，其余內(nèi)容和200系列PLC基本相同。硬件組態(tài)的主要工作是把控制系統(tǒng)的硬件在STEP 7管理器中進(jìn)行相應(yīng)地配置，并在配置時(shí)對(duì)模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。下面對(duì)硬件組態(tài)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。

（1）鼠標(biāo)左鍵單擊STEP 7管理器左邊窗口中的“SIMATIC 300 站點(diǎn)”項(xiàng)，則右邊窗口中會(huì)出現(xiàn)“硬件”和“CPU314C-2DP（1）”兩個(gè)圖標(biāo)，雙擊圖標(biāo)“硬件”，打開(kāi)硬件配置窗口如圖1所示。

（2）整個(gè)硬件配置窗口分為四部分，左上方為為模塊機(jī)架，左下方為機(jī)架上模塊的詳細(xì)內(nèi)容，右上方是硬件列表，右下方是硬件列表中具體某個(gè)模塊的功能說(shuō)明和訂貨號(hào)。

（3）要配置一個(gè)新模塊，首先要確定模塊放置在機(jī)架上的什么地方，再在硬件列表中找到相對(duì)應(yīng)的模塊，雙擊模塊或者按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)模塊到安放位置，放好后，會(huì)自動(dòng)彈出模塊屬性對(duì)話框，設(shè)置好模塊的地址和其他參數(shù)即可。

（4）按照上面的步驟，逐一按照實(shí)際硬件排放順序配置好所有的模塊，編譯通過(guò)后，保存所配置的硬件。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)應(yīng)各自生產(chǎn)線的不同PLC控制模式，在實(shí)際教學(xué)中也應(yīng)有不同的側(cè)重點(diǎn)。對(duì)于采用分布式控制的設(shè)備來(lái)說(shuō)，有關(guān)PLC網(wǎng)絡(luò)的組建就是其核心的內(nèi)容，包括PLC網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞健⒕W(wǎng)絡(luò)硬件連接方法、網(wǎng)絡(luò)軟件參數(shù)的配置與下載、網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)程序的規(guī)劃與編寫(xiě)以及在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在各單元PLC程序中的應(yīng)用等內(nèi)容都需要做詳細(xì)的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)。同時(shí)由于分布式控制方式的采用，相應(yīng)各工作單元PLC檔次較為低端，在亞龍?jiān)O(shè)備中采用的是西門(mén)子S7-200系列PLC，同時(shí)由于將控制功能分散，各單元PLC編程任務(wù)相對(duì)也較為簡(jiǎn)單。

對(duì)于采用集中式控制的設(shè)備來(lái)說(shuō)，因?yàn)榭刂乒δ芗校鄬?duì)控制程序較為復(fù)雜，輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，在天煌設(shè)備中采用的是較為高端的西門(mén)子S7-300系列PLC來(lái)進(jìn)行集中控制，由此有關(guān)PLC網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容就沒(méi)有涉及，其教學(xué)重點(diǎn)就轉(zhuǎn)移到較為高端的西門(mén)子PLC的使用和編程上，其重點(diǎn)難點(diǎn)就是硬件組態(tài)，這部分內(nèi)容需要詳細(xì)介紹。另外，由于采用單臺(tái)PLC的集中式控制，其控制程序也較為復(fù)雜，在程序的理解與編制上也應(yīng)有側(cè)重。

從高職教育培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)出發(fā)，這兩大塊內(nèi)容在《自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備連接與調(diào)試》的課程教學(xué)中都應(yīng)有所涉及，這樣才能使學(xué)生在走出校園前就具備較強(qiáng)的職業(yè)能力，從而更好更快的走上工作崗位。

參考文獻(xiàn)

[1]何惠湘.基于PLC 控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備[J].職業(yè)時(shí)空，2012 11：132-134.

[2]劉祥祥.PLC柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013 32：33.

（1）鼠標(biāo)左鍵單擊STEP 7管理器左邊窗口中的“SIMATIC 300 站點(diǎn)”項(xiàng)，則右邊窗口中會(huì)出現(xiàn)“硬件”和“CPU314C-2DP（1）”兩個(gè)圖標(biāo)，雙擊圖標(biāo)“硬件”，打開(kāi)硬件配置窗口如圖1所示。

（2）整個(gè)硬件配置窗口分為四部分，左上方為為模塊機(jī)架，左下方為機(jī)架上模塊的詳細(xì)內(nèi)容，右上方是硬件列表，右下方是硬件列表中具體某個(gè)模塊的功能說(shuō)明和訂貨號(hào)。

（3）要配置一個(gè)新模塊，首先要確定模塊放置在機(jī)架上的什么地方，再在硬件列表中找到相對(duì)應(yīng)的模塊，雙擊模塊或者按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)模塊到安放位置，放好后，會(huì)自動(dòng)彈出模塊屬性對(duì)話框，設(shè)置好模塊的地址和其他參數(shù)即可。

（4）按照上面的步驟，逐一按照實(shí)際硬件排放順序配置好所有的模塊，編譯通過(guò)后，保存所配置的硬件。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)應(yīng)各自生產(chǎn)線的不同PLC控制模式，在實(shí)際教學(xué)中也應(yīng)有不同的側(cè)重點(diǎn)。對(duì)于采用分布式控制的設(shè)備來(lái)說(shuō)，有關(guān)PLC網(wǎng)絡(luò)的組建就是其核心的內(nèi)容，包括PLC網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?、網(wǎng)絡(luò)硬件連接方法、網(wǎng)絡(luò)軟件參數(shù)的配置與下載、網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)程序的規(guī)劃與編寫(xiě)以及在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在各單元PLC程序中的應(yīng)用等內(nèi)容都需要做詳細(xì)的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)。同時(shí)由于分布式控制方式的采用，相應(yīng)各工作單元PLC檔次較為低端，在亞龍?jiān)O(shè)備中采用的是西門(mén)子S7-200系列PLC，同時(shí)由于將控制功能分散，各單元PLC編程任務(wù)相對(duì)也較為簡(jiǎn)單。

對(duì)于采用集中式控制的設(shè)備來(lái)說(shuō)，因?yàn)榭刂乒δ芗?，相?duì)控制程序較為復(fù)雜，輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，在天煌設(shè)備中采用的是較為高端的西門(mén)子S7-300系列PLC來(lái)進(jìn)行集中控制，由此有關(guān)PLC網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容就沒(méi)有涉及，其教學(xué)重點(diǎn)就轉(zhuǎn)移到較為高端的西門(mén)子PLC的使用和編程上，其重點(diǎn)難點(diǎn)就是硬件組態(tài)，這部分內(nèi)容需要詳細(xì)介紹。另外，由于采用單臺(tái)PLC的集中式控制，其控制程序也較為復(fù)雜，在程序的理解與編制上也應(yīng)有側(cè)重。

從高職教育培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)出發(fā)，這兩大塊內(nèi)容在《自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備連接與調(diào)試》的課程教學(xué)中都應(yīng)有所涉及，這樣才能使學(xué)生在走出校園前就具備較強(qiáng)的職業(yè)能力，從而更好更快的走上工作崗位。

參考文獻(xiàn)

[1]何惠湘.基于PLC 控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備[J].職業(yè)時(shí)空，2012 11：132-134.

[2]劉祥祥.PLC柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013 32：33.

（1）鼠標(biāo)左鍵單擊STEP 7管理器左邊窗口中的“SIMATIC 300 站點(diǎn)”項(xiàng)，則右邊窗口中會(huì)出現(xiàn)“硬件”和“CPU314C-2DP（1）”兩個(gè)圖標(biāo)，雙擊圖標(biāo)“硬件”，打開(kāi)硬件配置窗口如圖1所示。

（2）整個(gè)硬件配置窗口分為四部分，左上方為為模塊機(jī)架，左下方為機(jī)架上模塊的詳細(xì)內(nèi)容，右上方是硬件列表，右下方是硬件列表中具體某個(gè)模塊的功能說(shuō)明和訂貨號(hào)。

（3）要配置一個(gè)新模塊，首先要確定模塊放置在機(jī)架上的什么地方，再在硬件列表中找到相對(duì)應(yīng)的模塊，雙擊模塊或者按住鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)模塊到安放位置，放好后，會(huì)自動(dòng)彈出模塊屬性對(duì)話框，設(shè)置好模塊的地址和其他參數(shù)即可。

（4）按照上面的步驟，逐一按照實(shí)際硬件排放順序配置好所有的模塊，編譯通過(guò)后，保存所配置的硬件。

6 結(jié)語(yǔ)

對(duì)應(yīng)各自生產(chǎn)線的不同PLC控制模式，在實(shí)際教學(xué)中也應(yīng)有不同的側(cè)重點(diǎn)。對(duì)于采用分布式控制的設(shè)備來(lái)說(shuō)，有關(guān)PLC網(wǎng)絡(luò)的組建就是其核心的內(nèi)容，包括PLC網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?、網(wǎng)絡(luò)硬件連接方法、網(wǎng)絡(luò)軟件參數(shù)的配置與下載、網(wǎng)絡(luò)讀寫(xiě)程序的規(guī)劃與編寫(xiě)以及在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在各單元PLC程序中的應(yīng)用等內(nèi)容都需要做詳細(xì)的教學(xué)與實(shí)訓(xùn)。同時(shí)由于分布式控制方式的采用，相應(yīng)各工作單元PLC檔次較為低端，在亞龍?jiān)O(shè)備中采用的是西門(mén)子S7-200系列PLC，同時(shí)由于將控制功能分散，各單元PLC編程任務(wù)相對(duì)也較為簡(jiǎn)單。

對(duì)于采用集中式控制的設(shè)備來(lái)說(shuō)，因?yàn)榭刂乒δ芗?，相?duì)控制程序較為復(fù)雜，輸入輸出點(diǎn)數(shù)較多，在天煌設(shè)備中采用的是較為高端的西門(mén)子S7-300系列PLC來(lái)進(jìn)行集中控制，由此有關(guān)PLC網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容就沒(méi)有涉及，其教學(xué)重點(diǎn)就轉(zhuǎn)移到較為高端的西門(mén)子PLC的使用和編程上，其重點(diǎn)難點(diǎn)就是硬件組態(tài)，這部分內(nèi)容需要詳細(xì)介紹。另外，由于采用單臺(tái)PLC的集中式控制，其控制程序也較為復(fù)雜，在程序的理解與編制上也應(yīng)有側(cè)重。

從高職教育培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)出發(fā)，這兩大塊內(nèi)容在《自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備連接與調(diào)試》的課程教學(xué)中都應(yīng)有所涉及，這樣才能使學(xué)生在走出校園前就具備較強(qiáng)的職業(yè)能力，從而更好更快的走上工作崗位。

參考文獻(xiàn)

[1]何惠湘.基于PLC 控制的自動(dòng)化生產(chǎn)線教學(xué)設(shè)備[J].職業(yè)時(shí)空，2012 11：132-134.

[2]劉祥祥.PLC柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)探究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013 32：33.