PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入電工實訓(xùn)中的應(yīng)用與探索

袁洪福

摘 要：職業(yè)學(xué)校的電工實訓(xùn)主要是提升學(xué)生電工知識的理解和實踐技能。PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)目前應(yīng)用較為廣泛的控制技術(shù)，將PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到電工實訓(xùn)中可以緊貼工業(yè)和技術(shù)應(yīng)用，更好地提升學(xué)生與企業(yè)的緊密度，對于提升學(xué)生的能力具有較好的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：PLC聯(lián)網(wǎng)；電工實訓(xùn)；應(yīng)用探索

中圖分類號：TM571.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）24-0040-02

隨著科技的不斷發(fā)展與進(jìn)步，企業(yè)的生產(chǎn)逐步實現(xiàn)自動化，尤其是制造企業(yè)。市場的競爭日趨激烈、人員成本的不斷提升都促使企業(yè)采用新的自動化技術(shù)以滿足市場的需求，隨著工業(yè)4.0概念的提出和不斷發(fā)展，自動化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用也會變得越來越頻繁。PLC集輸是一種電氣自動化技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，具有較好的應(yīng)用前景。

電工實訓(xùn)對于職業(yè)技術(shù)學(xué)校來講是非常重要的一個教學(xué)實踐環(huán)節(jié)，它能幫助學(xué)生回顧專業(yè)知識，并開展實際操作練習(xí)。電工實訓(xùn)教學(xué)不僅要求學(xué)生會操作會維修，還需要學(xué)生學(xué)到的這些專業(yè)技術(shù)能滿足企業(yè)的需求。PLC技術(shù)是目前乃至未來時興的控制技術(shù)，因此將PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到電工實訓(xùn)中有利于增強學(xué)生的專業(yè)實用技術(shù)，為未來提升工作技能奠定基礎(chǔ)。

1 職業(yè)學(xué)校電工實訓(xùn)發(fā)展現(xiàn)狀

（1）職業(yè)學(xué)校的學(xué)生理論基礎(chǔ)較差，對于理論知識的學(xué)習(xí)和應(yīng)用缺乏積極性，而PLC技術(shù)的應(yīng)用需要具有一定的基礎(chǔ)理論知識，這在一定程度上為PLC技術(shù)的引進(jìn)和實訓(xùn)應(yīng)用帶來困難。（2）職業(yè)學(xué)校的學(xué)生在電工基礎(chǔ)方面的理論知識基礎(chǔ)比較薄弱，沒有明確的學(xué)習(xí)目標(biāo)，自制力相對較差，在電工實訓(xùn)過程中往往會損壞設(shè)備。（3）當(dāng)前職業(yè)學(xué)校開展實訓(xùn)目的是為盡快使得學(xué)生獲得中高等職業(yè)技術(shù)證書，因此，電工技能需要學(xué)生掌握基本技能，除了電力拖動、照明等基本課題以外，機電一體化、自動控制類的專業(yè)學(xué)生還應(yīng)該明確專業(yè)發(fā)展方向，具備更高一級的目標(biāo)。

2 PLC特點及其引入電工實訓(xùn)的必要性

PLC控制是可編程控制器的縮寫，它是一種可進(jìn)行編程的存貯起，可以儲存內(nèi)部的相關(guān)程序，執(zhí)行用戶的相關(guān)指令，例如運算、控制、計數(shù)以及操作。PLC主要由電源、中央處理器、存貯器、輸入輸出接口電路、功能模塊以及通信模塊構(gòu)成。PLC的工作原理主要包括三個層次：數(shù)據(jù)采集、程序計算執(zhí)行、輸出。上述三個層次構(gòu)成一個完整的掃描周期，PLC的中央處理器可以實現(xiàn)以一定頻率重復(fù)上述掃描周期。經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，PLC已經(jīng)相對比較成熟完善，應(yīng)用領(lǐng)域也相對較寬，PLC控制有以下特點：使用方便，編程簡單；功能強，性價比高；用戶使用方便，適應(yīng)性強；可靠性高，抗干擾能力強；系統(tǒng)設(shè)計、安裝、相關(guān)調(diào)試工作量少；維修時工作量少[1]。

PLC在未來的發(fā)展和應(yīng)用前景是很鮮明的，可以在不同方面體現(xiàn)出來。技術(shù)方面來看，由于目前計算機及其他高科技電子產(chǎn)品不斷地應(yīng)用在PLC中，未來PLC的計算速度和穩(wěn)定性一定會更加適合工業(yè)要求；發(fā)展態(tài)勢來看，將可編程控制器和其他工業(yè)控制類的計算機組合在一起構(gòu)成一個控制網(wǎng)絡(luò)是可編程控制器的發(fā)展方向。因此PLC未來會有很大的應(yīng)用前景。未來PLC可能會具有更加良好的人機界面，增強智能性和人機互動性；網(wǎng)絡(luò)的通訊能力更變得更加強大；開放性會更高，操作性會更加智能和便捷；同時也會具有更加強大的功能，例如，不僅僅是石化方面的控制，在其他行業(yè)中獲得更多的應(yīng)用。

從PLC的發(fā)展趨勢來看，傳統(tǒng)的單擊控制逐步會被聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)所替代。因此，PLC實訓(xùn)教學(xué)就不能局限于原有的PLC單機應(yīng)用，而應(yīng)該引入PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來開展實訓(xùn)。即PLC控制系統(tǒng)需要具備通信功能，能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，各個PLC能夠互聯(lián)通信，PLC與其他控制設(shè)備、計算機等之間也能實現(xiàn)準(zhǔn)確、快速、及時地互聯(lián)通信，這樣才能確保控制與管理工作協(xié)調(diào)一致。將PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引進(jìn)到電工實訓(xùn)應(yīng)用中，可以讓學(xué)生能夠掌握PLC通信網(wǎng)絡(luò)知識在工業(yè)控制中應(yīng)用相關(guān)的知識與技能。

3 PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)著重培訓(xùn)的幾個重要應(yīng)用

PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到電工實訓(xùn)后，在課堂或者學(xué)生實踐應(yīng)用中需要結(jié)合PLC目前在工業(yè)中的幾大重要應(yīng)用，只有這樣才能做到緊跟工業(yè)和技術(shù)的步伐，培養(yǎng)學(xué)生的實際操作技能。以西門子PLC控制器進(jìn)行說明。圍繞以下幾個方面展開實訓(xùn)，可以有效地提升學(xué)生的PLC實際應(yīng)用能力[2]。

（1）閉環(huán)控制。在實際的工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要常常使用到閉環(huán)控制，閉環(huán)控制的主要作用對象主要是溫度、壓力、流量等連續(xù)變化的控制量。首先傳感器進(jìn)行指標(biāo)檢測，將檢測數(shù)值傳遞到PLC模/數(shù)模塊，PLC利用自身的PID控制系統(tǒng)對檢測變量的數(shù)值進(jìn)行分析，并下達(dá)控制命令，然后利用數(shù)/模轉(zhuǎn)化器和執(zhí)行器將輸出量作用于相應(yīng)的對象，從而完成整個閉環(huán)控制的應(yīng)用實踐。此功能已經(jīng)成熟地在電力、紡織、冶金等行業(yè)進(jìn)行應(yīng)用。（2）開環(huán)控制。開環(huán)控制不同于閉環(huán)控制，其輸出變量不持久，在開環(huán)控制中，PLC利用擾動量與被控制變量之間的函數(shù)關(guān)系來實現(xiàn)控制的目標(biāo)，在這一過程的實現(xiàn)中，需要借助于數(shù)/模轉(zhuǎn)化器來實現(xiàn)。例如，機床定位中步進(jìn)電動機，首先將電脈沖信號轉(zhuǎn)化為角位移，然后利用滾珠絲桿帶動刀具進(jìn)行線位移。在實際的應(yīng)用中，調(diào)用PLC控制模塊，將脈沖信號進(jìn)行處理，驅(qū)動步進(jìn)電動機，PLC每輸出一個控制信號，電動機就可以旋轉(zhuǎn)一個角度。（3）數(shù)據(jù)處理。PLC系統(tǒng)自身就是一個微型計算機處理器，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和儲存。例如，機械手的PLC控制實現(xiàn)。機械手的工作軌跡可以進(jìn)行細(xì)分不同的動作，做出各種動作的數(shù)據(jù)分配表，配合一些定時器和計數(shù)器等設(shè)備，可以完成此行為。（4）遠(yuǎn)程監(jiān)控。PLC多安裝于工業(yè)現(xiàn)場，用于當(dāng)?shù)乜刂啤LC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)遠(yuǎn)距離遙控。同時聯(lián)網(wǎng)后還可以增加可控制的I/O點數(shù)，可以實現(xiàn)更大規(guī)模的控制。

4 PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入電工實訓(xùn)中的應(yīng)用與探索

（1）C-NET聯(lián)網(wǎng)方式。C-NET聯(lián)網(wǎng)方式采用通信鏈接網(wǎng)絡(luò)的方式是“1：N”，它是由一個主站點對應(yīng)多個從站點之間的網(wǎng)絡(luò)，一般主站點為計算機，從站點則是指各個PLC，中間由適配器相連，主站點通過對從站點的監(jiān)控來實現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。（2）PC-Link聯(lián)網(wǎng)方式。PC-Link的聯(lián)網(wǎng)方式就是將兩臺PLC之間用雙絞線來連接，利用鏈接寄存器和鏈接繼電器共享實現(xiàn)各PLC之間的數(shù)據(jù)。這種聯(lián)網(wǎng)方式是對等的多站網(wǎng)絡(luò)，任意一個PLC上的鏈接寄存器和鏈接繼電器的參數(shù)都能在其他的PLC上反饋出來，實成多個PLC的聯(lián)網(wǎng)控制系。（3）因材施教，分層教學(xué)。在開展實訓(xùn)教學(xué)過程中，應(yīng)充分考慮PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)電工人才需求的特點，同時結(jié)合學(xué)校的實際情況，針對實訓(xùn)課程的需求及學(xué)生學(xué)習(xí)能力的不同進(jìn)行分層教學(xué)，因材施教。學(xué)習(xí)能力相對較差的同學(xué)制定相應(yīng)的學(xué)習(xí)計劃，保證學(xué)生能夠完成基本的實訓(xùn)任務(wù)[3]。學(xué)習(xí)能力相對較好的學(xué)生要積極地開發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，不能局限于課堂的學(xué)習(xí)任務(wù)，要能夠在深度和廣度上進(jìn)行適度拓展，開闊學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性。另外，也可以組織學(xué)生之間的學(xué)習(xí)討論環(huán)節(jié)，以能夠?qū)崿F(xiàn)帶動學(xué)生積極性的目的。

5 結(jié)語

將PLC聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入到電工實訓(xùn)過程中，不僅是社會對于高等教育的需求和要求，也是保證學(xué)生能夠掌握了解應(yīng)用較好的控制技術(shù)的關(guān)鍵所在。學(xué)生在課堂上進(jìn)行開放式編程、調(diào)試，可以增強對于PLC技術(shù)的理解，利于培養(yǎng)學(xué)生利用PLC技術(shù)設(shè)計和開發(fā)工業(yè)控制系統(tǒng)的能力，有利于進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和工程實踐能力。

參考文獻(xiàn)

[1]張愛卿.PLC在電工實訓(xùn)中的應(yīng)用[J].職業(yè)技術(shù)，2016，（8）：104-105.

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[3]劉青泉.在電工電子實驗中PLC編程技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2017，（13）：224-225.endprint