PLC實驗系統的設計與開發

楊瑩(云南工業技師學院,云南曲靖 655000)

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PLC實驗系統的設計與開發

楊瑩
(云南工業技師學院,云南曲靖 655000)

【摘 要】可程序控制器是一種基于數字運算操作的電子系統,是工業化程度不斷加深的產物。可程序控制器采用的是可程序的存儲器,用于內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時和算數運算等操作的指令,并通過數字式和模擬式的輸入和輸出,從而實現對各種類型機械生產過程進行控制的。本文針對現階段教學改革的需求,自主設計并制作了可編程控制器實驗開發平臺系統,對該實驗開發平臺系統的設計思想、組成構造進行了詳細的介紹,并對顯示實驗平臺部分的七個獨立模塊分別進行了說明。

【關鍵詞】PLC實驗系統 設計 開發

1 引言

隨著我國工業化程度的不斷加深,工業化生產過程也變得更加復雜,對控制的要求也不盡相同。微處理器CPU和微型計算機技術在PCL技術中的應用使得PCL越來越現代化。當今的PCL技術已經使用了16位和32位高性能微處理器,實現了多處理器多通道的處理技術。PCL直接應用在工業生產中,具有較強的抗干擾能力和廣闊的發展空間

PCL將微處理機和半導體存儲器等新電子產品引入應用,并用規定指令進行編程的方式實現了PCL可編程的目的[1]。

當前,我國的教育體制改革不斷深入,對高校的實驗教學系統提出了更高的要求。對PCL實踐教學而言,PCL價格昂貴,為了降低教學成本,在學生做實驗時,學校是指通過讓學生輸入理論程序,觀察主機上指示燈狀態的方式來判斷程序是否運行正確,這在很大程度上降低了學生實踐能力的培養和提高,與教學的最終目的相違背。為了適應當前教學的要求,學生不僅要做PCL編程實驗,還要做PCL與實際外設相聯接的實驗,從而提高學生的實踐能力。因此,要進行PCL試驗系統的開發與設計。

2 PCL實驗系統的開發與設計

2.1 PCL實驗開發系統的組成

PCL實驗系統分為PCL主機和顯示實驗平臺這兩個獨立的部分,增強了顯示實驗平臺的適應性,使不同類型的PCL主機能夠與不同的顯示平臺相適應。

PCL的主機是由PCL主機、I/O端口轉接板以及箱體等三部分組成,主機采用的主要是日本三菱FX2N-80M R型號;I/O端口轉接板是自己設計制作的電路板,此電路板上PCL主機上的每個I/O端口全部都印出來做成臺階插孔并且是按順序排列好的,這樣既便于主機備份和顯示實驗平臺的連接,還能在很大程度上降低連接出錯概率;箱體是由開關、+24V的開關電源、插座以及保險組成的[2]。

顯示實驗平臺是由可拆分的7個模塊構成的。顯示模塊是實際事物按照一定的比例縮小制作而成的,7個模塊分別是電梯控制模塊、三相交流電機控制模塊、交通信號燈控制模塊、機械手控制模塊、數碼管顯示控制模塊、加工中心刀庫自動控制模塊以及舞臺彩燈控制模塊,這7個模塊大部分采用的是工業實用器件,能夠顯示各自的運行狀態,個別采用的是二極管模擬顯示顯示實驗平臺的實驗板采用的是雙面印刷電路板制作。

2.2 PCL顯示實驗平臺的設計

2.2.1 電梯控制模塊

電梯控制模塊模擬的是一個簡單四層電梯的運行過程,該模塊主要由輸入部分、輸出部分以及電梯運轉部分等三部分組成。輸入部分是指PLC主機I口以及每層電梯的開關按鈕、繼電器、引出插孔等與之相關聯的部分;輸出部分是指PCL主機O口以及數碼管、電機正反轉控制、引出插孔等相關聯的部分;電梯運轉部分主要包括滑輪組、皮帶和電機。

2.2.2 三相交流電機控制模塊

三相交流電機控制模塊是用直流發電機來代替三相交流電機的,該過程是用4組發光二極管對電機的形態進行描述,每組由三個發光二極管,用其表示電機三相電路的不同連接方式的切換開關。四組發光二極管分別是正轉、反轉、星形和三角形運轉。三相交流電機控制模塊與電梯控制模塊結構類似,都是有輸入部分和輸出部分。輸入部分主要有正反轉啟動、停止按鈕以及引出插孔;輸出部分主要有電機正、反轉、發光二極管控制以及引出插孔。

2.2.3 交通信號燈控制模塊

交通信號燈控制模塊模擬的是十字路口交通信號燈的運行狀況,該模塊是由四組三色發光二極管構成的,一共是12個,每個路口分別有紅、綠、黃色發光二極管各一個。

2.2.4 機械手控制模塊

機械手控制模塊在設計時考慮到了實驗箱體的體積大小,故該模塊只是用發光二極管來表示機械手的動作過程,即檢測機械手的運行是否到位。

2.2.5 數碼管顯示控制模塊

數碼管顯示控制模塊是利用PLC對數碼管進行控制,接線圖與數碼管及控制電機正反轉斷電器的聯接圖相似,區別之處是數碼管顯示控制模塊采用的是1為的數碼管,增加了其靈活性。

2.2.6 加工中心刀庫自動控制模塊

加工中心刀庫自動控制模塊模擬的簡單機床換刀具的過程,通過輸入按鈕輸入待換刀具的編程信息,當按下按鈕后,電機就會帶動刀具盤以最快的旋轉路徑進行刀具的更換,當刀具到位時,接近開關就會產生感應,緊接著控制繼電器就會發出信號傳遞給PCL系統,PCL系統接收到信號后機會使電機停止運轉。

2.2.7 舞臺彩燈控制模塊

舞臺彩燈控制模塊采用多組發光二極管模擬舞臺彩燈。該模塊的輸入部分只有一個啟動開關和引出插孔,接線方式與四層電梯的接線方式相同。輸出部分主要包括發光二極管的控制和引出插孔。

3 結語

PCL實驗系統的是設計與開發具有直觀的效果,相比枯燥無味的PCL理論編程,PCL實驗系統與實際生活聯系較為密切,各個模塊在設計和開發過程中都具有不同的難易程度,引導學生循序漸進的將理論知識與實踐相結合,培養并提高學生的動手能力,使學生能夠根據新的功能和工藝進行創新,設計出全新的工藝,并制成新的產品進行調試,激發學生對PCL的學習興趣和創新潛力,從而促進PCL實驗系統開發與設計的再創新。

參考文獻:

[1]董增文,徐健寧,劉國平.基于組態王模擬機電對象的PLC實驗系統設計與開發[J].實驗室研究與探索,2012(9).

[2]劉力.組態軟件在PLC實驗系統中的應用[J].實驗室研究與探索, 2014(4).

[3]曾興柱,齊強,張鑫意.全仿真PLC實驗系統的實現[J].微計算機信息,2010(13).

作者簡介:楊瑩(1978—),女,云南富源人,現工作單位為云南工業技師學院,現有職稱一級實習指導教師,主要研究方向為電氣自動化方向。