PLC實驗系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

楊瑩(云南工業(yè)技師學(xué)院,云南曲靖 655000)

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PLC實驗系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

楊瑩
(云南工業(yè)技師學(xué)院,云南曲靖 655000)

【摘 要】可程序控制器是一種基于數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng),是工業(yè)化程度不斷加深的產(chǎn)物。可程序控制器采用的是可程序的存儲器,用于內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時和算數(shù)運算等操作的指令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,從而實現(xiàn)對各種類型機械生產(chǎn)過程進行控制的。本文針對現(xiàn)階段教學(xué)改革的需求,自主設(shè)計并制作了可編程控制器實驗開發(fā)平臺系統(tǒng),對該實驗開發(fā)平臺系統(tǒng)的設(shè)計思想、組成構(gòu)造進行了詳細的介紹,并對顯示實驗平臺部分的七個獨立模塊分別進行了說明。

【關(guān)鍵詞】PLC實驗系統(tǒng) 設(shè)計 開發(fā)

1 引言

隨著我國工業(yè)化程度的不斷加深,工業(yè)化生產(chǎn)過程也變得更加復(fù)雜,對控制的要求也不盡相同。微處理器CPU和微型計算機技術(shù)在PCL技術(shù)中的應(yīng)用使得PCL越來越現(xiàn)代化。當(dāng)今的PCL技術(shù)已經(jīng)使用了16位和32位高性能微處理器,實現(xiàn)了多處理器多通道的處理技術(shù)。PCL直接應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中,具有較強的抗干擾能力和廣闊的發(fā)展空間

PCL將微處理機和半導(dǎo)體存儲器等新電子產(chǎn)品引入應(yīng)用,并用規(guī)定指令進行編程的方式實現(xiàn)了PCL可編程的目的[1]。

當(dāng)前,我國的教育體制改革不斷深入,對高校的實驗教學(xué)系統(tǒng)提出了更高的要求。對PCL實踐教學(xué)而言,PCL價格昂貴,為了降低教學(xué)成本,在學(xué)生做實驗時,學(xué)校是指通過讓學(xué)生輸入理論程序,觀察主機上指示燈狀態(tài)的方式來判斷程序是否運行正確,這在很大程度上降低了學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)和提高,與教學(xué)的最終目的相違背。為了適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)的要求,學(xué)生不僅要做PCL編程實驗,還要做PCL與實際外設(shè)相聯(lián)接的實驗,從而提高學(xué)生的實踐能力。因此,要進行PCL試驗系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計。

2 PCL實驗系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計

2.1 PCL實驗開發(fā)系統(tǒng)的組成

PCL實驗系統(tǒng)分為PCL主機和顯示實驗平臺這兩個獨立的部分,增強了顯示實驗平臺的適應(yīng)性,使不同類型的PCL主機能夠與不同的顯示平臺相適應(yīng)。

PCL的主機是由PCL主機、I/O端口轉(zhuǎn)接板以及箱體等三部分組成,主機采用的主要是日本三菱FX2N-80M R型號;I/O端口轉(zhuǎn)接板是自己設(shè)計制作的電路板,此電路板上PCL主機上的每個I/O端口全部都印出來做成臺階插孔并且是按順序排列好的,這樣既便于主機備份和顯示實驗平臺的連接,還能在很大程度上降低連接出錯概率;箱體是由開關(guān)、+24V的開關(guān)電源、插座以及保險組成的[2]。

顯示實驗平臺是由可拆分的7個模塊構(gòu)成的。顯示模塊是實際事物按照一定的比例縮小制作而成的,7個模塊分別是電梯控制模塊、三相交流電機控制模塊、交通信號燈控制模塊、機械手控制模塊、數(shù)碼管顯示控制模塊、加工中心刀庫自動控制模塊以及舞臺彩燈控制模塊,這7個模塊大部分采用的是工業(yè)實用器件,能夠顯示各自的運行狀態(tài),個別采用的是二極管模擬顯示顯示實驗平臺的實驗板采用的是雙面印刷電路板制作。

2.2 PCL顯示實驗平臺的設(shè)計

2.2.1 電梯控制模塊

電梯控制模塊模擬的是一個簡單四層電梯的運行過程,該模塊主要由輸入部分、輸出部分以及電梯運轉(zhuǎn)部分等三部分組成。輸入部分是指PLC主機I口以及每層電梯的開關(guān)按鈕、繼電器、引出插孔等與之相關(guān)聯(lián)的部分;輸出部分是指PCL主機O口以及數(shù)碼管、電機正反轉(zhuǎn)控制、引出插孔等相關(guān)聯(lián)的部分;電梯運轉(zhuǎn)部分主要包括滑輪組、皮帶和電機。

2.2.2 三相交流電機控制模塊

三相交流電機控制模塊是用直流發(fā)電機來代替三相交流電機的,該過程是用4組發(fā)光二極管對電機的形態(tài)進行描述,每組由三個發(fā)光二極管,用其表示電機三相電路的不同連接方式的切換開關(guān)。四組發(fā)光二極管分別是正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、星形和三角形運轉(zhuǎn)。三相交流電機控制模塊與電梯控制模塊結(jié)構(gòu)類似,都是有輸入部分和輸出部分。輸入部分主要有正反轉(zhuǎn)啟動、停止按鈕以及引出插孔;輸出部分主要有電機正、反轉(zhuǎn)、發(fā)光二極管控制以及引出插孔。

2.2.3 交通信號燈控制模塊

交通信號燈控制模塊模擬的是十字路口交通信號燈的運行狀況,該模塊是由四組三色發(fā)光二極管構(gòu)成的,一共是12個,每個路口分別有紅、綠、黃色發(fā)光二極管各一個。

2.2.4 機械手控制模塊

機械手控制模塊在設(shè)計時考慮到了實驗箱體的體積大小,故該模塊只是用發(fā)光二極管來表示機械手的動作過程,即檢測機械手的運行是否到位。

2.2.5 數(shù)碼管顯示控制模塊

數(shù)碼管顯示控制模塊是利用PLC對數(shù)碼管進行控制,接線圖與數(shù)碼管及控制電機正反轉(zhuǎn)斷電器的聯(lián)接圖相似,區(qū)別之處是數(shù)碼管顯示控制模塊采用的是1為的數(shù)碼管,增加了其靈活性。

2.2.6 加工中心刀庫自動控制模塊

加工中心刀庫自動控制模塊模擬的簡單機床換刀具的過程,通過輸入按鈕輸入待換刀具的編程信息,當(dāng)按下按鈕后,電機就會帶動刀具盤以最快的旋轉(zhuǎn)路徑進行刀具的更換,當(dāng)?shù)毒叩轿粫r,接近開關(guān)就會產(chǎn)生感應(yīng),緊接著控制繼電器就會發(fā)出信號傳遞給PCL系統(tǒng),PCL系統(tǒng)接收到信號后機會使電機停止運轉(zhuǎn)。

2.2.7 舞臺彩燈控制模塊

舞臺彩燈控制模塊采用多組發(fā)光二極管模擬舞臺彩燈。該模塊的輸入部分只有一個啟動開關(guān)和引出插孔,接線方式與四層電梯的接線方式相同。輸出部分主要包括發(fā)光二極管的控制和引出插孔。

3 結(jié)語

PCL實驗系統(tǒng)的是設(shè)計與開發(fā)具有直觀的效果,相比枯燥無味的PCL理論編程,PCL實驗系統(tǒng)與實際生活聯(lián)系較為密切,各個模塊在設(shè)計和開發(fā)過程中都具有不同的難易程度,引導(dǎo)學(xué)生循序漸進的將理論知識與實踐相結(jié)合,培養(yǎng)并提高學(xué)生的動手能力,使學(xué)生能夠根據(jù)新的功能和工藝進行創(chuàng)新,設(shè)計出全新的工藝,并制成新的產(chǎn)品進行調(diào)試,激發(fā)學(xué)生對PCL的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新潛力,從而促進PCL實驗系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計的再創(chuàng)新。

參考文獻:

[1]董增文,徐健寧,劉國平.基于組態(tài)王模擬機電對象的PLC實驗系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].實驗室研究與探索,2012(9).

[2]劉力.組態(tài)軟件在PLC實驗系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索, 2014(4).

[3]曾興柱,齊強,張鑫意.全仿真PLC實驗系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].微計算機信息,2010(13).

作者簡介:楊瑩(1978—),女,云南富源人,現(xiàn)工作單位為云南工業(yè)技師學(xué)院,現(xiàn)有職稱一級實習(xí)指導(dǎo)教師,主要研究方向為電氣自動化方向。