PLC控制技術(shù)在一體化實訓(xùn)教學(xué)中的探討

可編程序控制器（PLC）是一種數(shù)字運算的電子控制系統(tǒng)，是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的，它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令。PLC在工業(yè)生產(chǎn)制造業(yè)里得到廣泛的應(yīng)用，成為一門先進的工控技術(shù)。職業(yè)技術(shù)教育培養(yǎng)的是應(yīng)用型人才，培養(yǎng)學(xué)生具有熟練的操作技能。在維修電工生產(chǎn)實訓(xùn)中引進PLC技術(shù)作為一個重要的教學(xué)課程是必要的。那么PLC技術(shù)在教學(xué)過程中按一個什么樣的方法步驟進行，才使學(xué)生比較容易接受呢？本文就此問題談一下可編程序控制器技術(shù)在實習(xí)教學(xué)中如何運用的幾點看法。

一、PLC實習(xí)教學(xué)的指導(dǎo)方針

應(yīng)改革原有教與學(xué)的體制，以學(xué)生為主體，以素質(zhì)教育為先導(dǎo)，實行以實習(xí)促理論，以操作求技術(shù)的方式方法，加大PLC實訓(xùn)教學(xué)的力度，引導(dǎo)學(xué)生在實習(xí)現(xiàn)場中學(xué)習(xí)理論，在實踐操作中鉆研技術(shù)。從而促使學(xué)生在實習(xí)中能夠掌握熟練的操作技能，同時也加深了理論知識的學(xué)習(xí)。

二、PLC實習(xí)教學(xué)的組織

PLC是一種采用微處理技術(shù)的通用工業(yè)控制設(shè)備，它借助電工非常熟悉的繼電器梯形圖進行程序設(shè)計，實現(xiàn)自動控制。因此教師要抓住這一特點進行組織教學(xué)。第一，繼電器控制系統(tǒng)的電路圖直觀、形象、易懂。在整個控制電路中的元器件、觸點是個硬件控制過程，均看得見，摸得著。而PLC控制則采用微處理器、存儲器作為系統(tǒng)的核心，最大的特點是硬件軟化，這需要學(xué)生更多地具有思維分析能力。第二，繼電器控制與PLC控制的設(shè)計聯(lián)系是非常密切的。由此，教師在PLC實習(xí)教學(xué)中要從學(xué)生容易接受的繼電器控制入手，使學(xué)生在繼電器控制方面熟練后，再轉(zhuǎn)入PLC邏輯梯形圖的教學(xué)，這一導(dǎo)入環(huán)節(jié)是比較重要的。教師必須引導(dǎo)學(xué)生注意繼電器控制原理圖與PLC梯形圖的外在區(qū)別及內(nèi)在聯(lián)系。

另外，在PLC實訓(xùn)教學(xué)中教師有必要采用先硬件后軟件的教學(xué)方法，即先側(cè)重地分析繼電器的電氣原理、接線圖與PLC的外部接線圖的區(qū)別和聯(lián)系，并透徹分析PLC的外部接線圖的結(jié)構(gòu)特點，引導(dǎo)學(xué)生在實訓(xùn)中認(rèn)真反復(fù)地按接線圖進行練習(xí)。這樣做的目的主要是使學(xué)生能根據(jù)外部接線圖熟練地操作接線，同時也促進學(xué)生對可編程序控制器的進一步理解。

三、PLC實習(xí)教學(xué)要做到結(jié)合實際、要點鮮明

學(xué)校教學(xué)的目標(biāo)是培養(yǎng)熟練的應(yīng)用型人才，所以，在進行實訓(xùn)教學(xué)時既要提高學(xué)生的操作技能和理論水平，又要具體結(jié)合實際去分析問題的要點、難點。

現(xiàn)以三相異步電動機正反轉(zhuǎn)為例加以說明。要點便是主線路瞬間短路的問題。因為PLC采用循環(huán)掃描工作方式。在一個掃描周期要經(jīng)過三個階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段。應(yīng)注意的是，輸出刷新階段是把程序執(zhí)行階段中存入輸出狀態(tài)寄存回的結(jié)果集中地轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路中，以驅(qū)動用戶輸出設(shè)備，由于PLC的這種工作特征，就可能使主線中有互鎖要求的電路不能互鎖、導(dǎo)致線路產(chǎn)生瞬間短路。如圖1所示，該圖在控制梯形圖中采用了軟件互鎖。

現(xiàn)假設(shè)電動機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)，即0000，0001，0002，0502均為“0”；0003，0500，0501，為“1”。這時欲使電動機反轉(zhuǎn)，則按下SB3，使0002為“1”，其他輸入狀態(tài)不變。PLC經(jīng)過輸入采樣階段和程序執(zhí)行階段后，0501為“0”，0502為“1”。在輸出刷新階段，PLC集中地把輸出狀態(tài)寄存器中的0501為“0”和0502為“1”轉(zhuǎn)存到輸出鎖存電路，以驅(qū)動KM1和KM2。這就使KM1失電的同時，KM2得電了。當(dāng)KM1主觸頭動作稍慢于KM2主觸頭的動作時，KM1主觸頭未斷開的情況下，KM2主觸頭已經(jīng)閉合，從而使主線路瞬間短路。短路時間為KM1動作時間與KM2動作時間之差，為避免主線路瞬間短路，可在硬件上采取互鎖（如圖2所示）的措施，或在控制梯形圖中采取時間互鎖。這就是我們在進行正反轉(zhuǎn)電路設(shè)計教學(xué)時要抓住的一個難點，使學(xué)生能結(jié)合實際的問題進行分析理解。

四、PLC實習(xí)教學(xué)要結(jié)合工程實際問題進行分析

學(xué)校的PLC實習(xí)教學(xué)、學(xué)習(xí)均是在實驗室的環(huán)境中進行的，而實驗室的工作環(huán)境與實際工業(yè)生產(chǎn)車間的環(huán)境相差很大。所以PLC實習(xí)教學(xué)必須緊密結(jié)合工廠生產(chǎn)環(huán)境進行。工業(yè)現(xiàn)場工作環(huán)境對PLC的影響可從以下幾點入手分析并進行組織教學(xué)。

1.PLC抗干擾措施

要保證用電設(shè)備正常工作首先考慮供電電源，供電電源是否正常且穩(wěn)定是決定PLC能否穩(wěn)定工作的重要前提條件。實現(xiàn)PLC抗干擾采用的措施，先從其供電電源入手，即采用穩(wěn)定的電源供電，采用隔離變壓器、變流穩(wěn)壓器和低通濾波器。這些在教師進行組織實習(xí)教學(xué)中都要分析清楚。

2.PLC程序的丟失

在工業(yè)工作環(huán)境中，常出現(xiàn)PLC程序丟失現(xiàn)象，這主要是由于電網(wǎng)電壓波動大、電磁信號干擾、PLC內(nèi)部電池電壓低等原因造成的。

3.可靠性分析

在PLC實訓(xùn)教學(xué)中，還要注重對PLC在實際工作環(huán)境中的可靠性這一問題進行分析。為提高PLC工作的可靠性，可采用的措施有：并聯(lián)RC，以達到防電火花的目的；盡量減短輸入的配線；在PLC的輸入端加一個并聯(lián)電阻；在PLC輸出端并RC串聯(lián)放電電路；在PLC負載上并RC串聯(lián)（或并穩(wěn)壓二極板）的放電電路。這些都是PLC在工業(yè)環(huán)境中工作要注意的問題。

4.軟件問題

在實訓(xùn)教學(xué)中，學(xué)生常遇到的問題是編程錯誤（或編程輸入錯誤）導(dǎo)致PLC不工作（或工作控制不正確）的一系列軟件問題。例如：PLC輸出端的故障，有輸出信號顯示，無電壓輸出；無輸出信號顯示，有電壓輸出；無輸出信號顯示，無輸出電壓等故障現(xiàn)象。教師在實踐教學(xué)中應(yīng)結(jié)合具體實際問題進行透徹分析。

所以教師在實訓(xùn)教學(xué)中要注意抓住要點、難點，向?qū)W生進行詳細介紹，使他們在實訓(xùn)操作中結(jié)合實際問題進行分析、學(xué)習(xí)并加以鞏固。

（作者單位：廣西玉林高級技工學(xué)校）