PLC實(shí)訓(xùn)室硬件升級(jí)改造與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

孟祥海

摘 ? 要：PLC技術(shù)是學(xué)院機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的主要學(xué)習(xí)內(nèi)容。文章基于校內(nèi)重點(diǎn)課題《PLC實(shí)訓(xùn)室硬件升級(jí)與改造》和自動(dòng)化生產(chǎn)線項(xiàng)目精品課程研究的基礎(chǔ)之上，對(duì)PLC實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行硬件的升級(jí)和改造，目的在于使學(xué)生具備從事機(jī)電技術(shù)應(yīng)用工作所必需的PLC技術(shù)基本知識(shí)及應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)技能，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，對(duì)學(xué)生以后踏入社會(huì)、進(jìn)入企業(yè)有著至關(guān)重要的作用。

關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器;硬件;自動(dòng)化生產(chǎn)線

1 ? ?PLC實(shí)訓(xùn)室硬件升級(jí)與改造的必要性

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)與工業(yè)制造領(lǐng)域的融合越發(fā)緊密，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)制造行業(yè)朝著自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展，將人力從繁重的生產(chǎn)作業(yè)中解脫出來，工業(yè)制造水平及生產(chǎn)效率得以提升，可以為企業(yè)帶來更高經(jīng)濟(jì)收益，為此人們較為關(guān)注電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，諸多學(xué)者對(duì)該領(lǐng)域展開分析，對(duì)電氣自動(dòng)化中可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）的應(yīng)用及發(fā)展前景進(jìn)行分析，以期為助力我國(guó)工業(yè)制造行業(yè)良性發(fā)展提供參考依據(jù)。

當(dāng)前電氣自動(dòng)化中PLC在我國(guó)仍處于初期發(fā)展與實(shí)踐階段，主要原因除我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)水平不足以支持全面落實(shí)PLC外，還包括工業(yè)制造企業(yè)未認(rèn)識(shí)到PLC對(duì)自身發(fā)展的積極影響，阻滯該技術(shù)有效踐行，為此探究電氣自動(dòng)化中PLC應(yīng)用及發(fā)展前景顯得尤為重要[1]。

為進(jìn)一步加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)與管理，讓實(shí)訓(xùn)室的教學(xué)項(xiàng)目與企業(yè)零距離對(duì)接，要對(duì)PLC實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行改造。改造后的PLC實(shí)訓(xùn)室功能更加多樣化，不僅能滿足PLC相關(guān)課程，也能滿足遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院自動(dòng)化生產(chǎn)線項(xiàng)目等很多綜合類課程。實(shí)訓(xùn)室改造計(jì)劃在原有實(shí)驗(yàn)設(shè)施的基礎(chǔ)上，增加其他教學(xué)設(shè)施，不僅能保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)的開展，而且能更好地提高學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力。

2 ? ?研究?jī)r(jià)值

機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)具備自動(dòng)化生產(chǎn)線及通用機(jī)電設(shè)備等的安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)及管理能力的高技能人才。重點(diǎn)培養(yǎng)鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，實(shí)訓(xùn)室實(shí)訓(xùn)設(shè)備為學(xué)生鍛煉動(dòng)手操作能力提供有力保障，因此實(shí)訓(xùn)室建設(shè)就至關(guān)重要。實(shí)訓(xùn)室建設(shè)秉承學(xué)院的育人模式，按照自主研發(fā)的原則進(jìn)行建設(shè)。為適應(yīng)“電氣控制與PLC技術(shù)”“PLC應(yīng)用與運(yùn)行維護(hù)項(xiàng)目”“PLC控制技術(shù)”“工業(yè)組態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)”“自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試”等機(jī)電專業(yè)核心課程的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，真正實(shí)現(xiàn)與企業(yè)零距離，開發(fā)和建設(shè)PLC實(shí)訓(xùn)室，能夠?yàn)閷W(xué)生提供很好的實(shí)訓(xùn)條件，學(xué)生學(xué)習(xí)PLC基本編程指令，并把所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到各個(gè)項(xiàng)目中，從而真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)。但是目前PLC實(shí)訓(xùn)室電腦老化，設(shè)備陳舊，受控對(duì)象單一，布局不合理，電腦不能聯(lián)網(wǎng)，無(wú)法滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，按照目前社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)PLC技術(shù)的需要，急需培養(yǎng)能夠懂得PLC技術(shù)的高級(jí)技能人才。正是在這種背景下，機(jī)電專業(yè)正在對(duì)PLC實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行硬件升級(jí)與改造。

3 ? ?研究目標(biāo)

根據(jù)遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院以“服務(wù)軌道交通業(yè)為特色、服務(wù)裝備制造業(yè)為主體”的辦學(xué)定位，確定機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)主要是培養(yǎng)具有電梯、自動(dòng)化生產(chǎn)線、PLC等機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、維護(hù)及管理能力的高技能人才。課題小組就按照培養(yǎng)目標(biāo)，深入研究PLC實(shí)訓(xùn)室的改造內(nèi)涵，進(jìn)行PLC實(shí)訓(xùn)室的升級(jí)與改造，能夠?yàn)閷W(xué)生提供很好的實(shí)訓(xùn)條件，學(xué)生通過PLC的基本使用，能夠完成PLC基本指令的練習(xí)，包括與或非邏輯功能試驗(yàn)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器功能試驗(yàn)、跳轉(zhuǎn)分支功能試驗(yàn)、移位寄存器試驗(yàn)、數(shù)據(jù)處理功能試驗(yàn)、微分、位操作實(shí)驗(yàn)、LED數(shù)碼顯示PLC自動(dòng)控制試驗(yàn)、藝術(shù)彩燈造型的PLC控制試驗(yàn)、自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)試驗(yàn)、PLC網(wǎng)絡(luò)通信試驗(yàn)、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)試驗(yàn)等項(xiàng)目，從而真正實(shí)現(xiàn)機(jī)電專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)[2]。

4 ? ?研究?jī)?nèi)容

（1）PLC實(shí)訓(xùn)室主要進(jìn)行硬件平臺(tái)的搭建。硬件平臺(tái)主要包括PLC主控制器（西門子PLC和三菱PLC）、MCGS觸摸屏、PLC實(shí)訓(xùn)臺(tái)，能夠完成LED顯示PLC自動(dòng)控制試驗(yàn)、藝術(shù)彩燈造型的PLC控制試驗(yàn)、自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)試驗(yàn)、多工作臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信試驗(yàn)、模擬水箱液位實(shí)驗(yàn)、模擬水箱液位的閉環(huán)PID控制實(shí)驗(yàn)、PLC控制伺服電機(jī)項(xiàng)目、PLC控制步進(jìn)電機(jī)項(xiàng)目、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)試驗(yàn)，并把之前各獨(dú)立的電路板集成在一塊電路板上，節(jié)省了空間，方便學(xué)生接線[3]。

（2）與企業(yè)合作開發(fā)設(shè)計(jì)制作實(shí)訓(xùn)臺(tái)。PLC實(shí)訓(xùn)室的升級(jí)與改造，得到了沈陽(yáng)秀展科技有限公司的大力支持和幫助，該公司在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和建設(shè)上給予了很多的寶貴意見。PLC實(shí)訓(xùn)室能夠?yàn)椤半姎饪刂婆cPLC技術(shù)”“PLC應(yīng)用與運(yùn)行維護(hù)項(xiàng)目”“PLC控制技術(shù)”等課程提供教學(xué)基地。

5 ? ?創(chuàng)新之處

（1）本實(shí)訓(xùn)臺(tái)覆蓋了PLC控制技術(shù)、電氣控制技術(shù)、伺服控制技術(shù)、組態(tài)技術(shù)等多項(xiàng)控制技術(shù)。

（2）PLC實(shí)訓(xùn)室原有的PLC和電路板都是平放在桌子上，不方便學(xué)生接線，效果不直觀。自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、制作PLC實(shí)訓(xùn)臺(tái)之后，PLC和受控器件等所有器件直接安裝在實(shí)訓(xùn)臺(tái)上，增加了模擬環(huán)境，便于學(xué)生接線和進(jìn)行小組學(xué)習(xí)，教學(xué)效果更加切合實(shí)際。

（3）模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得搭建實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單、方便，雖然受控對(duì)象集成在一塊電路板上，但學(xué)生能夠完成PLC基本指令的練習(xí)，LED數(shù)碼顯示PLC自動(dòng)控制試驗(yàn)、藝術(shù)彩燈造型的PLC控制試驗(yàn)、自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)試驗(yàn)、多工作臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信試驗(yàn)、模擬水箱液位實(shí)驗(yàn)、模擬水箱液位的閉環(huán)PID控制實(shí)驗(yàn)、PLC控制伺服電機(jī)項(xiàng)目、PLC控制步進(jìn)電機(jī)項(xiàng)目、電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)試驗(yàn)，并把之前各獨(dú)立的電路板集成在一塊電路板上，節(jié)省了空間，并方便學(xué)生接線。各個(gè)教學(xué)項(xiàng)目成獨(dú)立模塊，可以按照項(xiàng)目分開教學(xué)。除此之外，還可以完成電氣控制等相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，操件簡(jiǎn)單快捷。

（4）之前的PLC實(shí)訓(xùn)室只有西門子S7-200 PLC;升級(jí)改造后，增加了三菱PLC，讓學(xué)生有機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)了其他品牌的PLC，對(duì)以后進(jìn)入企業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

（5）PLC實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行網(wǎng)線安裝，保證每臺(tái)電腦都可進(jìn)行上網(wǎng)，解決了技能考試實(shí)訓(xùn)室緊張的問題。

（6）之前PLC實(shí)訓(xùn)室由于沒有實(shí)訓(xùn)臺(tái)，采用傳統(tǒng)的布局方式;進(jìn)行改造之后，增加了24個(gè)實(shí)訓(xùn)臺(tái)，室內(nèi)布局更加合理，更加方便學(xué)生的學(xué)習(xí)。

（7）改造之后的PLC實(shí)訓(xùn)室（見圖1），增加了觸摸屏，更有利于學(xué)生對(duì)“工業(yè)組態(tài)”和“自動(dòng)化生產(chǎn)線”等課程的學(xué)習(xí)。自動(dòng)化生產(chǎn)線項(xiàng)目是遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院精品課程之一，涵蓋了氣動(dòng)技術(shù)、變頻器技術(shù)、組態(tài)技術(shù)、通信技術(shù)、PLC技術(shù)等，PLC實(shí)訓(xùn)室的改造也能為自動(dòng)化生產(chǎn)線課程提供實(shí)訓(xùn)基地，更有利于學(xué)生對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)線的學(xué)習(xí)。

6 ? ?升級(jí)改造后的成果

改造之后的PLC實(shí)訓(xùn)室，無(wú)論是在布局，還是在教學(xué)設(shè)施上都有了很大程度的提高，對(duì)PLC相關(guān)課程和自動(dòng)化生產(chǎn)線項(xiàng)目的模擬運(yùn)行有很大程度的改進(jìn)，對(duì)教學(xué)有很大的幫助，更有助于學(xué)生掌握PLC技術(shù)，對(duì)學(xué)生今后踏入社會(huì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。升級(jí)改造后的實(shí)訓(xùn)臺(tái)如圖2所示。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]趙美林.一種實(shí)用型PLC實(shí)訓(xùn)裝置的設(shè)計(jì)與制作[J].輕工科技，2020（1）：34.

[3]徐洪亮.淺議在PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)中如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性[J].職業(yè)，2016（32）：32.

Abstract：PLC technology is the main learning content of mechatronics technology major in college. This paper based on campus PLC training room hardware upgrade and transformation and the automatic production line project research， on the basis of hardware of PLC training rooms renovation and upgrade， the purpose is to make students have the necessary to work in the electrical and mechanical technology application of PLC technology， basic knowledge and application ability， cultivate the students professional skills， improve the comprehensive quality of students， for students to step into society， into the enterprise have a vital role.

Key words：programmable logic controller; hardware; automation production line