在教學(xué)中如何更好地講解PLC程序設(shè)計(jì)課題

【摘要】由于技校學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較差，在PLC的教學(xué)中，需要一些由淺入深的設(shè)計(jì)課題來引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的操作動(dòng)力，恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)課題，同時(shí)能夠迎合學(xué)生的好奇心，滿足探索的要求。

【關(guān)鍵詞】PLC；軟件；程序；梯形圖

可編程序控制器（英文全稱Program-mableLogicController）簡(jiǎn)稱PLC，由于PLC的可靠性高、使用方便、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、靈活通用、維護(hù)簡(jiǎn)單，所以PLC的應(yīng)用領(lǐng)域在迅速擴(kuò)大。PLC幾乎可以說凡是需要控制系統(tǒng)存在的地方就需要PLC。尤其是近幾年來，PLC的成本下降，功能又不斷增強(qiáng)，所以，目前PLC在國內(nèi)外已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)。

可編程序控制器在工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，隨著微機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大推動(dòng)了PLC在世界范圍內(nèi)的發(fā)展。因此各中、高職學(xué)校的機(jī)電專業(yè)都開設(shè)了“PLC應(yīng)用技術(shù)”課程，而開設(shè)這門課的主要教學(xué)目的是讓學(xué)生能夠掌握簡(jiǎn)單程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試。

如果程序太過簡(jiǎn)單，學(xué)生就沒興趣設(shè)計(jì)，相反如果程序過于復(fù)雜，不容易設(shè)計(jì)，又會(huì)打擊學(xué)生的信心和積極性，所以一個(gè)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)課題對(duì)于提高學(xué)生對(duì)PLC的程序設(shè)計(jì)能力，至關(guān)重要，能夠迎合學(xué)生的好奇心，滿足探索的要求。

一、PLC應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟

首先要讓學(xué)生了解PLC的程序設(shè)計(jì)步驟可以遵循以下四步進(jìn)行：

1.讀懂被控系統(tǒng)必須完成的動(dòng)作及完成這些動(dòng)作的順序。

2.I/O分配，即確定哪些外圍設(shè)備是向PLC送信號(hào)的，哪些外圍設(shè)備是接收PLC信號(hào)的。并將PLC的輸入、輸出口與之對(duì)應(yīng)進(jìn)行分配。

3.設(shè)計(jì)PLC程序，在計(jì)算機(jī)PLC編輯軟件上編輯梯形圖。

4.對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試及保存。

顯然，在建立一個(gè)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(dòng)作的順序和各個(gè)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(jì)PLC程序，使用PLC編輯軟件把梯形圖輸入計(jì)算機(jī)并下載到PLC進(jìn)行調(diào)試。這便是程序設(shè)計(jì)的整個(gè)過程。

二、程序設(shè)計(jì)案例

學(xué)生在了解了PLC的應(yīng)用設(shè)計(jì)步驟后，我們就可以設(shè)計(jì)程序了。本文以編程直觀易懂的三菱FX2N系列PLC為機(jī)型進(jìn)行介紹，本文以交通燈為例，介紹程序設(shè)計(jì)的編輯過程，讀懂設(shè)計(jì)要求。程序設(shè)計(jì)課題為十字路口交通燈控制，如圖1所示，設(shè)計(jì)要求如下：

啟動(dòng)后，首先車道、人行道的南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；14秒后東西方向車道綠燈轉(zhuǎn)為以1秒時(shí)間脈沖形式閃爍3次；東西方向車道黃燈亮，東西方向人行道綠燈轉(zhuǎn)為以1秒時(shí)間脈沖形式閃爍3次；3秒后轉(zhuǎn)東西方向車道、人行道紅燈亮，同時(shí)南北方向車道、人行道綠燈亮，兩方向信號(hào)燈交換；14秒后南北方向車道綠燈轉(zhuǎn)為以1秒時(shí)間脈沖形式閃爍3次；南北方向車道黃燈亮，南北方向人行道綠燈轉(zhuǎn)為以1秒時(shí)間脈沖形式閃爍3次；3秒后轉(zhuǎn)南北方向車道、人行道紅燈亮，同時(shí)東西方向車道、人行道綠燈亮，兩方向信號(hào)燈交換，循環(huán)控制。

如上所述要求，根據(jù)本人的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，由于控制要求比較繁雜，學(xué)生很難一步到位設(shè)計(jì)得出正確的程序。但如果將以上控制要求根據(jù)教學(xué)需要拆分為多個(gè)小程序，使難度逐步增加，讓學(xué)生一步一步地解決難題，最終完成程序設(shè)計(jì)，達(dá)到很好的教學(xué)效果。

①按下啟動(dòng)按鈕SB1，先紅燈亮20秒。

②當(dāng)紅燈亮20秒熄滅后，綠燈亮20秒。

③當(dāng)綠燈亮20秒熄滅后，紅燈再亮，重復(fù)循環(huán)。

此程序非常簡(jiǎn)單，只要是讓學(xué)生懂得如果通過時(shí)間來控制設(shè)備的啟停，學(xué)生可以很容易的設(shè)計(jì)出正確的程序。

2.第二步是在上一程序的基礎(chǔ)上增加閃爍功能，其設(shè)計(jì)要求在上一程序基礎(chǔ)上增加

①按下啟動(dòng)按鈕SB1，先紅燈亮20秒。

②當(dāng)紅燈熄滅后，綠燈亮17秒。

③當(dāng)綠燈時(shí)間到后，以1秒脈沖形式閃爍3秒。

④閃爍完成后，紅燈再亮，重復(fù)循環(huán)。

此時(shí)，程序可以有兩種方式來完成，第一種是通過時(shí)間控制其閃爍的秒數(shù)；第二種方法是通過控制其閃爍的次數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3.第三步設(shè)計(jì)車行十字路口的交通燈程序，要先跟學(xué)生說明，車行與人行之間是分開進(jìn)行的，但又必須通過時(shí)間進(jìn)行同步，所以編程時(shí)只要時(shí)間對(duì)應(yīng)就可以了。

①按下啟動(dòng)按鈕SB1，先東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮；

②14秒后，東西方向綠燈以1秒時(shí)間脈沖閃爍3次，轉(zhuǎn)換為黃燈亮；南北方向紅燈保持點(diǎn)亮；

③3秒后，東西方向黃燈滅，轉(zhuǎn)換為紅燈；南北方向綠燈亮；

④兩方向車道交換。

程序中雖然沒有增加指令，但卻結(jié)合了實(shí)際應(yīng)用需要，在難度上比程序1、2有所延伸。

4.把人行道和車道的程序進(jìn)行組合，難度沒有增加，復(fù)雜程度增加。

①以時(shí)間為聯(lián)接點(diǎn)，把第2、3點(diǎn)的要求結(jié)合在一起。

②根據(jù)方向把信號(hào)燈進(jìn)行區(qū)分，每20秒轉(zhuǎn)換一次方向。

此程序要求中須注意的是：人行道與車道使用同一套時(shí)間控制，在驅(qū)動(dòng)時(shí)要注意時(shí)間節(jié)點(diǎn)的控制。對(duì)于學(xué)生而言，由于程序復(fù)雜了，容易出錯(cuò)。

5.功能拓展，在程序4的基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)際進(jìn)行功能加強(qiáng)。

①增加行車方向，綠燈時(shí)，再分別直走行車及左轉(zhuǎn)行車控制。

②增加時(shí)間功能。為各指示燈設(shè)置倒計(jì)時(shí)顯示。

③增加沖紅燈拍攝功能。當(dāng)紅燈亮?xí)r，如果有車沖紅燈，為攝像機(jī)發(fā)送信號(hào)。

④重新規(guī)劃行車（走）路線順序，提高通行效率。

此要求是使交通燈更接近實(shí)際應(yīng)用，注重實(shí)際使用的合理性及穩(wěn)定性，使學(xué)生知道所編的程序就是實(shí)際中用到的，還可以根據(jù)個(gè)人想法進(jìn)行自己設(shè)計(jì)，提高學(xué)習(xí)興趣。同時(shí)還可以要求學(xué)生到各個(gè)路口的交通燈去實(shí)地觀察，記錄動(dòng)作順序進(jìn)行編程，讓自己的作品更貼合實(shí)際。

由于學(xué)生大多習(xí)慣電力拖動(dòng)控制線路的設(shè)計(jì)思路，我們還可以要求學(xué)生用“置位”、“復(fù)位”或者“主控”指令來編寫。

以上五個(gè)過程程序由淺到深，不但具有針對(duì)性而且具有啟發(fā)性，把復(fù)雜的程序進(jìn)行拆分學(xué)習(xí)，既激發(fā)了學(xué)生鉆研的興趣，增強(qiáng)了自信心，同時(shí)教學(xué)效果也能夠得到很大提高。

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