可編程控制器創(chuàng)新實訓(xùn)課程設(shè)計

孫鑫 張曉航 張寶文

摘要：本文以現(xiàn)有JDX-02B型可編程控制器綜合實訓(xùn)裝置為平臺，設(shè)計了一門針對電子、機械類大學(xué)生開展的PLC綜合實訓(xùn)課程。課程包括PLC基本原理概述、PLC編程語言學(xué)習(xí)、三菱PLC編程軟件FXGPWIN學(xué)習(xí)、JDX-02B PLC實訓(xùn)臺操作指導(dǎo)及實地實訓(xùn)操作等幾個部分。該課程已在長安大學(xué)現(xiàn)代工程訓(xùn)練中心正式開設(shè)。

關(guān)鍵詞：可編程控制器;PLC;創(chuàng)新實訓(xùn)課程

中圖分類號：TP3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）11-0155-02

0 前言

本文主要針對實訓(xùn)室現(xiàn)有的JDX-02B型可編程控制器（可編程控制器英文簡寫：PLC，下文統(tǒng)稱PLC）綜合實訓(xùn)裝置，設(shè)計為期1-2天的大學(xué)生創(chuàng)新實訓(xùn)課程。實訓(xùn)裝置PLC部分組成：三菱FX1N40-40mR可編程控制器、編程應(yīng)用軟件、PLC仿真實訓(xùn)軟件等，多種PLC實際應(yīng)用實物模型或模擬掛箱。PLC主機與實驗掛箱之間的連接可采用自鎖緊接插線單線逐點連接，也可通過排線一次性連接。能夠進行PLC基本指令、多種PLC應(yīng)用模擬和實物控制訓(xùn)練。

1 PLC理論知識學(xué)習(xí)

PLC理論知識學(xué)習(xí)部分，設(shè)計為4課時。主要學(xué)習(xí)并掌握PLC基本原理、兩種常用的PLC編程語言、三菱PLC編程軟件FXGPWIN等。通過理論知識的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對PLC可實現(xiàn)功能有充分的了解，掌握編程語言及軟件編程方法，并盡可能避免實地操作時由于誤操作對自身及設(shè)備造成的損害。

1.1 PLC基本原理概述

PLC使用者可以事先根據(jù)輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系，將其轉(zhuǎn)換成PLC專用程序語言，并將程序燒寫至PLC作為控制的依據(jù)。當(dāng)輸入元件部分發(fā)生變化時，PLC可以根據(jù)程序判斷、運算后決定應(yīng)驅(qū)動哪一個輸出元件。理論學(xué)習(xí)部分通過對PLC的定義講解、基本結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)、工作原理分析及功能演示等幾個部分，使學(xué)生能夠了解并掌握PLC的控制方式，對PLC的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景有一定的認知。

1.2 PLC編程語言學(xué)習(xí)

三菱PLC一般具有三種編程語言：梯形圖編程語言、指令表編程語言、順序功能圖編程語言，除此之外還有邏輯狀態(tài)圖編程語言和計算機高級語言等，其中梯形圖和指令表是較為常見的兩種編程語言，本課程主要為學(xué)生講解這兩種編程語言。

梯形圖（LAD，LadderLogic Programming Language）是PLC使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。 梯形圖沿襲了電器控制系統(tǒng)的電路圖，它將PLC內(nèi)部的各種編程元件（如繼電器的觸點、線圈、定時器、計數(shù)器等）和各種具有特定功能的命令用專用的圖形符號、標(biāo)號定義，并按控制邏輯要求及連接規(guī)則進行組合排列，從而構(gòu)成了表示PLC輸入和輸出之間控制關(guān)系的圖形。

指令表編程語言類似于計算機的匯編語言，以助記符指令為基礎(chǔ)機構(gòu)，各種操作都由相應(yīng)指令來管理，完成全部的控制、運算功能。 指令表編程語言與梯形圖編程語言一一對應(yīng)，在PLC編程軟件下可相互互換。 其基本結(jié)構(gòu)為：操作碼+操作數(shù)或操作碼+標(biāo)識符+參數(shù)。

1.3 三菱PLC編程軟件FXGPWIN

該軟件主要支持FX系列PLC編程，支持梯形圖編程、指令表編程和順序功能圖編程，是三菱第二代PLC編程軟件，支持窗口操作系統(tǒng)，軟件界面如圖1所示。

程序傳送至PLC主機步驟：

①將PC機的編程電纜連接至PLC主機進行必要的PLC連線;

②開啟PLC主機電源，并保證PLC處于“STOP”狀態(tài);

③選擇FXGPWIN軟件菜單欄的“PLC”->“傳送”->寫出，確定起始步數(shù)，并點“確認”;

④點擊菜單欄中的“監(jiān)控/測試”->“開始監(jiān)控”進入在線監(jiān)控界面，然后將PLC主機開關(guān)撥向運行。

2 JDX-02B PLC實訓(xùn)臺操作指導(dǎo)

實訓(xùn)操作部分可根據(jù)需求開設(shè)4課時的PLC基礎(chǔ)實訓(xùn)教學(xué)，或12課時的綜合實訓(xùn)教學(xué)。實訓(xùn)裝置如圖2所示，采用多組件結(jié)構(gòu)，更換實驗?zāi)K便捷，如需擴展功能或開發(fā)新實驗，只需添加實驗掛箱即可，永不淘汰。實訓(xùn)課程兩名學(xué)生分為一組，其中一名學(xué)生負責(zé)編程，另一名學(xué)生負責(zé)連線。

實訓(xùn)開始前，應(yīng)對學(xué)生進行安全教育，使學(xué)生在指導(dǎo)下進行規(guī)范操作。PLC設(shè)備左下角有一個控制包括個人計算機在內(nèi)整個實訓(xùn)臺的總開關(guān)。實訓(xùn)開始時，開啟總開關(guān)，隨后可開啟個人計算機，打開編程軟件進行程序的編寫。線路連接好后開啟直流穩(wěn)壓輸出開關(guān)，給PLC實訓(xùn)臺供電，開始程序傳輸。實訓(xùn)過程中嚴(yán)格注意接電，相關(guān)器材、掛箱、模塊的連接，應(yīng)在指導(dǎo)下，明確連接方式后進行，遵循“一連二查三通電”的順序，避免設(shè)備短路或過載燒毀。

3 結(jié)語

根據(jù)長安大學(xué)現(xiàn)代工程訓(xùn)練中心對創(chuàng)新性教學(xué)的規(guī)劃和要求，開設(shè)此課程。該實訓(xùn)課程包括觀察指示燈指示結(jié)果的基礎(chǔ)類實訓(xùn)操作，以及觀察自動升降梯、交通燈、攪拌器等運行結(jié)果的綜合類實訓(xùn)操作，拓展性、趣味性強;旨在使學(xué)生學(xué)習(xí)與工程實踐相結(jié)合，鍛煉邏輯思維能力和動手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新性思維方式。

參考文獻

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The Innovative Training Course Design of PLC

SUN Xin， ZHANG Xiao-hang， ZHANG Bao-wen

（Changan university，Xi'an Shaanxi? 710000）

Abstract：This paper designs a comprehensive training course for electronic and mechanical college students， using JDX-02B type of PLC comprehensive training devices as a platform. The course includes the overview of PLC basic principles， the language of PLC， the programming software of PLC， the operation guidance ofJDX-02B training platform and the actual operation， etc. The course has been officially opened at the Modern Engineering Training Center of Chang'an University.

Key words：programmable logic controller;PLC; innovative training course