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1、PLC实训室建设与项目开发在当前的职业教育改革中,倡导工学结合的教育理念,以工作过程为向导开发课程。在实训室建设和实训项目的开发中,必须体现这一原则。实训设备如果不能贴近生产实际,实训项目不能体现工作过程,那么工学结合的理念就只能是一种空谈。本人在PLC实训室的建设及项目开发中,尽可能的做到贴近生产实际,以实际生产项目为实训项目,将程序指令自然地融入项目中,使学生在学习中以任务为中心,程序指令为任务服务,以任务的需求为出发点,而不是以编程指令为中心,应用相应的指令来解决问题,下面将实训室的建设构思与项目开发的具体内容做详述。 一、PLC实训室硬件建设的整体构思 1.开放式的PLC接口 PLC是
2、一个控制系统的控制器,用PLC组成的控制系统可以是各种各样的,无论是什么样的系统,都要将输入输出设备与PLC连接。在生产企业中,PLC与输入输出设备的连接都是通过接线端在控制柜中连接的。因此,本人在设计PLC与外部设备连接的方式上,是仿照控制柜中的连接方式,采用端子连接,而不是用各种插头。每个项目用到的不同的实验板或模型,都要一根一根的接线到端子板上,实现PLC与输入输出设备的连接(如图1所示)。 采用这种接口方式的优点是: 可以根据课程需要购买不同品牌,不同厂家的实验设备,包括自己开发的综合训练板,都可以顺利的连接到PLC上。 每次实验都要经过接线这道环节,可以训练学生的动手能力,因为在工厂
3、设备的电器维护和新安装设备时,都要遇到接线的情形。接线也是对学生责任心和工作态度的一种培养。只有正确无误的连接好线路,才能比较顺利的完成后面的调试工作。 可以训练学生的识图能力。生产设备的维修需要维修人员能够根据图纸找到线路故障点,排除故障。学生在接线的时候对照图纸接线,在查故障时也要对照图纸检查,这样就培养了学生看图、分析的习惯和能力。另外,接线错误时,学生自然的给自己设置了故障,可以通过故障来训练学生查找故障和排除故障的能力。 通过接线可以让学生了解电气柜接线的规则和要求,训练操作能力。 2.丰富多样的实训设备 实训设备的选择和设计应该遵循的原则是由浅入深,形式多样,形象美观有助于提高学生
4、的学习兴趣,同时针对性强,每一个模板主要针对一类程序指令的学习和训练,而且还要有一个适合各种程序指令训练的综合模板。 综合训练实验板 本人设计了一个综合训练实验板,现成的PLC教学实验板中,输入信号只采用选择开关信号,并且只有常开触点,这样,学生编程只习惯使用正逻辑,并忽略脉冲信号与自锁信号在编程上的不同。而我选用的输入信号有按钮,有选择开关,常开接点和常闭接点,这样在编程时就要考虑用不同的编程方法,在程序中使用的逻辑也是不相同的。这样,更接近工程实际。 该实验板包括输入设备如按钮、旋钮、电位器,输出设备如指示灯、蜂鸣器、数码管、电压表,该模板可以做电机两地控制这样的简单的位逻辑指令的练习,也
5、可以做艺术彩灯控制这样的字移位指令的练习,可以做数字量的控制实验,也可以做难度较大的模拟量的控制实验。用这块实验板所作的实验,完全由教师来设置题目,伸缩性和灵活性非常大,实验板所用开关按钮都选用工程实际中应用的产品,可靠性高,颜色与电器产品的标准吻合。 实验模型 在广泛的调研基础上,选用了联合大学机电学院设计的灌装线实训模型,同时,与联合大学机电学院的教师联合开发两套新的实验模型,一套是全自动洗衣机模型,另外一套是自动钻床模型。这两套模型是由本人提出总体设计构思和具体技术要求,由机电学院具体设计加工完成的。全自动洗衣机是真正能够进水、洗涤、排水的,自动钻床可以对木质工件钻孔。 灌装线实验模型
6、可以做简单的电机正反转控制实验,对最简单的逻辑“与”“或”“非”“置位”“复位”指令进行练习,还可以对“定时”“计数”这样稍难一些的指令进行练习,可以手动也可以自动,对学生在入门阶段的学习很适合。 自动钻床模型 自动钻床模型是模仿钻床加工过程的仿真模型,在汽车生产企业,大量的旧机床都被改造成PLC控制的机床,做这样的模型目的是要让学生在学校中能够亲自体验一下PLC在机床控制中的应用,确实地完成一个PLC控制的钻床加工任务,再现生产实际。 全自动洗衣机模型 是应用传感器和执行机构种类最多的一个模型,由于有水可进到洗衣桶中,所以要用到液位传感器来检测水位,用到限位开关来检测桶盖是否盖严,用到直流电
7、机带动波轮旋转,用到交流电机作为水泵供水,用到电磁阀门来控制排水,还用到电机的电压调速方法来改变波轮旋转的速度,洗衣机的洗衣过程可简可繁,可以全自动也可以半自动,同学们可以自己设计一套洗衣程序,让洗衣机完成一个洗涤过程,非常的有趣。并且通过这个模型学生可以看到洗衣机的内部结构和各种元器件,因为洗衣桶是用透明塑料作材料的。 项目模板 除了实物模型之外,还购置了天津源峰公司生产的很多项目模板,模板与模型不同之处在于,控制系统的硬件是以图形的形式表示出来的,用指示灯的亮灭来代表硬件设备的开关运行状态,虽然是图形模板,但这些模板都是智能化的,可以自动的给出传感器发出的信号,而不需要手动给出,如果控制信
8、号错误的话,相应的呼应信号就不会发生,因此模板的仿真性是很好的,并且外观很漂亮,种类繁多。有用作数字量控制的模板,也有用作模拟量控制的模板。 二、PLC实训项目的设计 PLC实训项目的设计应该体现工学结合的教育理念,实训内容应与生产设备的安装、检修过程相对应,在企业的生产过程中,PLC中的程序一般是不会改变的,故障点一般都出在外围的硬件线路上。因此维修人员首先应该会读懂硬件线路图,知道PLC的输入、输出点连接了哪些电气元件和设备,这些电气元件和设备在程序当中对应哪些指令地址。进一步应该能够读懂PLC程序,会用电脑监视程序的运行情况。这样当程序不能顺利执行,或者说生产步骤中途停止时,你才能够知道
9、其原因在哪里,才有可能排除故障。由此我们可以看出,硬件和软件的结合及程序的阅读能力,是高职学生应该重点培养的能力。 按照这一思路本人把PLC实训项目的内容,分为这样几个部分: 实训目标 知识点 系统的控制要求 硬件设计及连接 编辑设计程序 调试程序 故障排查 考核测评 以一个项目实例做进一步说明 项目九全自动洗衣机 1.实训目标 (1)让洗衣机自动完成洗涤、漂洗、甩干各个过程。 (2)学习程序控制指令的应用。 (3)完成系统硬件的连接,调试系统。 (4)改变程序结构,完成同样任务。 2.洗衣机洗衣程序 (1)洗涤 按启动按钮后,通水泵,洗衣机开始进水,洗涤灯L1亮。约束条件:桶盖盖好,桶盖传感
10、器接通。 泵水至上限水位,水位传感器接通,停止泵水。 电机慢速正转10秒,停2秒,电机慢速反转10秒,停2秒。循环往复3次。 停止电机运行,指示灯L1灭。 (2)漂洗 排水,接通排水电磁阀,漂洗灯L2亮,排水至下限水位传感器断开,等待约5秒,断开电磁阀。 接通水泵,洗衣机开始进水,泵水至上限水位,水位传感器接通,停止泵水。 电机慢速正转10秒,停2秒,电机慢速反转10秒,停2秒。循环往复2次。 (3)甩干 排水,接通排水电磁阀,灯L2闪亮,排水至下限水位传感器断开,等待约5秒。 电机高速运行15秒后停止。断开电磁阀。蜂鸣器(Q8.6)鸣5 声,灯L2灭。 3.程序控制指令介绍 (1)程序结构
11、(2)功能块编程及调用 (3)调用指令 4.连接硬件 (1)输入输出设备及地址分配表(见表1) (2)画出硬件连接图(如图2) (3)连接线路及模型安装 5.编辑程序 (1)编辑符号表 (2)编辑主程序OB1 (3)编辑功能块程序FC1 6.下载程序调试 7.修改程序 (1)将闪灯频率指令用程序块FC2编程,用调用指令调用FC2,保证控制作用不变。写出FC2程序及相应的调用程序。 (2)加入SB2作用,当按下SB2时程序暂停,再按SB1程序继续。修改程序,并调试。 8.考核测评 该项目中程序已经编辑好,学生首先要将程序读懂,了解程序结构和调用指令的用法,之后,修改程序,完成实训要求。这样做对学
12、生理解程序非常有帮助。对于高职学生来说,将来在工作岗位上,更多的是维护和检修生产设备,而不是设计一个PLC控制系统。因此,读懂设备的控制程序是尤为重要的,既然如此,本人在设计项目时,更多的是以工作过程为导向,重在训练操作能力,分析判断能力,解决问题能力,在有些项目中,还设置互设故障的环节,让两个组对调,给对方设置故障,之后两个组再回到原来位置发现问题,排除故障。 三、结束语 高职教育的特点是工学结合,因此,在实训室建设和实训项目的开发中,应尽可能体现工作过程,将理论融入到实际的项目之中,学习的应该是如何工作,而不是为学理论而学,这是实训课程的建设方向。 PLC laboratory set u
13、p and project development Chen Bin Beijing vocational collage of electronic science, Beijing, 100026, China Abstract: The purpose of PLC laboratory is student training and the development of working procedures. The equipment configuration of training class should model the actual production environm
14、ent. The content of the training project should reflect real working procedures. The purpose of this article is to introduce the open design of PLC comprehensive training boards and the variety of training equipment. Also, a secondary purpose is to design a real-life training project which combines production procedures with student education. Key words: training equipment; opening; training project and working procedure