在教學中如何更好地講解PLC程序設計課題

【摘要】由于技校學生的學習基礎較差，在PLC的教學中，需要一些由淺入深的設計課題來引導學生的學習興趣，激發學生的操作動力，恰當的設計課題，同時能夠迎合學生的好奇心，滿足探索的要求。

【關鍵詞】PLC；軟件；程序；梯形圖

可編程序控制器（英文全稱Program-mableLogicController）簡稱PLC，由于PLC的可靠性高、使用方便、環境適應性強、靈活通用、維護簡單，所以PLC的應用領域在迅速擴大。PLC幾乎可以說凡是需要控制系統存在的地方就需要PLC。尤其是近幾年來，PLC的成本下降，功能又不斷增強，所以，目前PLC在國內外已被廣泛應用于各個行業。

可編程序控制器在工業生產過程的自動化控制領域得到了越來越廣泛的應用，隨著微機技術和微電子技術的迅猛發展，極大推動了PLC在世界范圍內的發展。因此各中、高職學校的機電專業都開設了“PLC應用技術”課程，而開設這門課的主要教學目的是讓學生能夠掌握簡單程序的設計及調試。

如果程序太過簡單，學生就沒興趣設計，相反如果程序過于復雜，不容易設計，又會打擊學生的信心和積極性，所以一個適當的設計課題對于提高學生對PLC的程序設計能力，至關重要，能夠迎合學生的好奇心，滿足探索的要求。

一、PLC應用設計步驟

首先要讓學生了解PLC的程序設計步驟可以遵循以下四步進行：

1.讀懂被控系統必須完成的動作及完成這些動作的順序。

2.I/O分配，即確定哪些外圍設備是向PLC送信號的，哪些外圍設備是接收PLC信號的。并將PLC的輸入、輸出口與之對應進行分配。

3.設計PLC程序，在計算機PLC編輯軟件上編輯梯形圖。

4.對程序進行調試及保存。

顯然，在建立一個PLC控制系統，必須首先把系統需要的輸入、輸出數量確定下來，然后按需要確定各種控制動作的順序和各個控制裝置彼此之間的關系。確定控制上的相互關系之后，就可以分配輸入輸出設備，之后就可以設計PLC程序，使用PLC編輯軟件把梯形圖輸入計算機并下載到PLC進行調試。這便是程序設計的整個過程。

二、程序設計案例

學生在了解了PLC的應用設計步驟后，我們就可以設計程序了。本文以編程直觀易懂的三菱FX2N系列PLC為機型進行介紹，本文以交通燈為例，介紹程序設計的編輯過程，讀懂設計要求。程序設計課題為十字路口交通燈控制，如圖1所示，設計要求如下：

啟動后，首先車道、人行道的南北方向紅燈亮，東西方向綠燈亮；14秒后東西方向車道綠燈轉為以1秒時間脈沖形式閃爍3次；東西方向車道黃燈亮，東西方向人行道綠燈轉為以1秒時間脈沖形式閃爍3次；3秒后轉東西方向車道、人行道紅燈亮，同時南北方向車道、人行道綠燈亮，兩方向信號燈交換；14秒后南北方向車道綠燈轉為以1秒時間脈沖形式閃爍3次；南北方向車道黃燈亮，南北方向人行道綠燈轉為以1秒時間脈沖形式閃爍3次；3秒后轉南北方向車道、人行道紅燈亮，同時東西方向車道、人行道綠燈亮，兩方向信號燈交換，循環控制。

如上所述要求，根據本人的教學經驗，由于控制要求比較繁雜，學生很難一步到位設計得出正確的程序。但如果將以上控制要求根據教學需要拆分為多個小程序，使難度逐步增加，讓學生一步一步地解決難題，最終完成程序設計，達到很好的教學效果。

①按下啟動按鈕SB1，先紅燈亮20秒。

②當紅燈亮20秒熄滅后，綠燈亮20秒。

③當綠燈亮20秒熄滅后，紅燈再亮，重復循環。

此程序非常簡單，只要是讓學生懂得如果通過時間來控制設備的啟停，學生可以很容易的設計出正確的程序。

2.第二步是在上一程序的基礎上增加閃爍功能，其設計要求在上一程序基礎上增加

①按下啟動按鈕SB1，先紅燈亮20秒。

②當紅燈熄滅后，綠燈亮17秒。

③當綠燈時間到后，以1秒脈沖形式閃爍3秒。

④閃爍完成后，紅燈再亮，重復循環。

此時，程序可以有兩種方式來完成，第一種是通過時間控制其閃爍的秒數；第二種方法是通過控制其閃爍的次數來實現。

3.第三步設計車行十字路口的交通燈程序，要先跟學生說明，車行與人行之間是分開進行的，但又必須通過時間進行同步，所以編程時只要時間對應就可以了。

①按下啟動按鈕SB1，先東西方向綠燈亮，南北方向紅燈亮；

②14秒后，東西方向綠燈以1秒時間脈沖閃爍3次，轉換為黃燈亮；南北方向紅燈保持點亮；

③3秒后，東西方向黃燈滅，轉換為紅燈；南北方向綠燈亮；

④兩方向車道交換。

程序中雖然沒有增加指令，但卻結合了實際應用需要，在難度上比程序1、2有所延伸。

4.把人行道和車道的程序進行組合，難度沒有增加，復雜程度增加。

①以時間為聯接點，把第2、3點的要求結合在一起。

②根據方向把信號燈進行區分，每20秒轉換一次方向。

此程序要求中須注意的是：人行道與車道使用同一套時間控制，在驅動時要注意時間節點的控制。對于學生而言，由于程序復雜了，容易出錯。

5.功能拓展，在程序4的基礎上結合實際進行功能加強。

①增加行車方向，綠燈時，再分別直走行車及左轉行車控制。

②增加時間功能。為各指示燈設置倒計時顯示。

③增加沖紅燈拍攝功能。當紅燈亮時，如果有車沖紅燈，為攝像機發送信號。

④重新規劃行車（走）路線順序，提高通行效率。

此要求是使交通燈更接近實際應用，注重實際使用的合理性及穩定性，使學生知道所編的程序就是實際中用到的，還可以根據個人想法進行自己設計，提高學習興趣。同時還可以要求學生到各個路口的交通燈去實地觀察，記錄動作順序進行編程，讓自己的作品更貼合實際。

由于學生大多習慣電力拖動控制線路的設計思路，我們還可以要求學生用“置位”、“復位”或者“主控”指令來編寫。

以上五個過程程序由淺到深，不但具有針對性而且具有啟發性，把復雜的程序進行拆分學習，既激發了學生鉆研的興趣，增強了自信心，同時教學效果也能夠得到很大提高。

參考文獻

[1]勞動和社會保障部教材辦公室.可編程序控制器及其應用（第二版）[M].中國勞動社會保障出版社，2007.

[2]常斗南.可編程序控制器原理、應用、實驗[M].北京：機械工業出版社，1998.