可編程控制器創新實訓課程設計

孫鑫 張曉航 張寶文

摘要：本文以現有JDX-02B型可編程控制器綜合實訓裝置為平臺，設計了一門針對電子、機械類大學生開展的PLC綜合實訓課程。課程包括PLC基本原理概述、PLC編程語言學習、三菱PLC編程軟件FXGPWIN學習、JDX-02B PLC實訓臺操作指導及實地實訓操作等幾個部分。該課程已在長安大學現代工程訓練中心正式開設。

關鍵詞：可編程控制器;PLC;創新實訓課程

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）11-0155-02

0 前言

本文主要針對實訓室現有的JDX-02B型可編程控制器（可編程控制器英文簡寫：PLC，下文統稱PLC）綜合實訓裝置，設計為期1-2天的大學生創新實訓課程。實訓裝置PLC部分組成：三菱FX1N40-40mR可編程控制器、編程應用軟件、PLC仿真實訓軟件等，多種PLC實際應用實物模型或模擬掛箱。PLC主機與實驗掛箱之間的連接可采用自鎖緊接插線單線逐點連接，也可通過排線一次性連接。能夠進行PLC基本指令、多種PLC應用模擬和實物控制訓練。

1 PLC理論知識學習

PLC理論知識學習部分，設計為4課時。主要學習并掌握PLC基本原理、兩種常用的PLC編程語言、三菱PLC編程軟件FXGPWIN等。通過理論知識的學習，使學生對PLC可實現功能有充分的了解，掌握編程語言及軟件編程方法，并盡可能避免實地操作時由于誤操作對自身及設備造成的損害。

1.1 PLC基本原理概述

PLC使用者可以事先根據輸入和輸出之間的邏輯關系，將其轉換成PLC專用程序語言，并將程序燒寫至PLC作為控制的依據。當輸入元件部分發生變化時，PLC可以根據程序判斷、運算后決定應驅動哪一個輸出元件。理論學習部分通過對PLC的定義講解、基本結構學習、工作原理分析及功能演示等幾個部分，使學生能夠了解并掌握PLC的控制方式，對PLC的應用領域和應用前景有一定的認知。

1.2 PLC編程語言學習

三菱PLC一般具有三種編程語言：梯形圖編程語言、指令表編程語言、順序功能圖編程語言，除此之外還有邏輯狀態圖編程語言和計算機高級語言等，其中梯形圖和指令表是較為常見的兩種編程語言，本課程主要為學生講解這兩種編程語言。

梯形圖（LAD，LadderLogic Programming Language）是PLC使用得最多的圖形編程語言，被稱為PLC的第一編程語言。 梯形圖沿襲了電器控制系統的電路圖，它將PLC內部的各種編程元件（如繼電器的觸點、線圈、定時器、計數器等）和各種具有特定功能的命令用專用的圖形符號、標號定義，并按控制邏輯要求及連接規則進行組合排列，從而構成了表示PLC輸入和輸出之間控制關系的圖形。

指令表編程語言類似于計算機的匯編語言，以助記符指令為基礎機構，各種操作都由相應指令來管理，完成全部的控制、運算功能。 指令表編程語言與梯形圖編程語言一一對應，在PLC編程軟件下可相互互換。 其基本結構為：操作碼+操作數或操作碼+標識符+參數。

1.3 三菱PLC編程軟件FXGPWIN

該軟件主要支持FX系列PLC編程，支持梯形圖編程、指令表編程和順序功能圖編程，是三菱第二代PLC編程軟件，支持窗口操作系統，軟件界面如圖1所示。

程序傳送至PLC主機步驟：

①將PC機的編程電纜連接至PLC主機進行必要的PLC連線;

②開啟PLC主機電源，并保證PLC處于“STOP”狀態;

③選擇FXGPWIN軟件菜單欄的“PLC”->“傳送”->寫出，確定起始步數，并點“確認”;

④點擊菜單欄中的“監控/測試”->“開始監控”進入在線監控界面，然后將PLC主機開關撥向運行。

2 JDX-02B PLC實訓臺操作指導

實訓操作部分可根據需求開設4課時的PLC基礎實訓教學，或12課時的綜合實訓教學。實訓裝置如圖2所示，采用多組件結構，更換實驗模塊便捷，如需擴展功能或開發新實驗，只需添加實驗掛箱即可，永不淘汰。實訓課程兩名學生分為一組，其中一名學生負責編程，另一名學生負責連線。

實訓開始前，應對學生進行安全教育，使學生在指導下進行規范操作。PLC設備左下角有一個控制包括個人計算機在內整個實訓臺的總開關。實訓開始時，開啟總開關，隨后可開啟個人計算機，打開編程軟件進行程序的編寫。線路連接好后開啟直流穩壓輸出開關，給PLC實訓臺供電，開始程序傳輸。實訓過程中嚴格注意接電，相關器材、掛箱、模塊的連接，應在指導下，明確連接方式后進行，遵循“一連二查三通電”的順序，避免設備短路或過載燒毀。

3 結語

根據長安大學現代工程訓練中心對創新性教學的規劃和要求，開設此課程。該實訓課程包括觀察指示燈指示結果的基礎類實訓操作，以及觀察自動升降梯、交通燈、攪拌器等運行結果的綜合類實訓操作，拓展性、趣味性強;旨在使學生學習與工程實踐相結合，鍛煉邏輯思維能力和動手能力，培養創新性思維方式。

參考文獻

[1]甘小林.基于PLC的電梯模擬控制系統的設計[D].電子科技大學，2018.

[2]向曉漢，王保銀.三菱FX系列PLC完全精通教程[M].化學工業出版社，2012.

[3]李響初.圖解三菱PLC、變頻器與觸摸屏綜合應用[M].機械工業出版社，2013.

The Innovative Training Course Design of PLC

SUN Xin， ZHANG Xiao-hang， ZHANG Bao-wen

（Changan university，Xi'an Shaanxi? 710000）

Abstract：This paper designs a comprehensive training course for electronic and mechanical college students， using JDX-02B type of PLC comprehensive training devices as a platform. The course includes the overview of PLC basic principles， the language of PLC， the programming software of PLC， the operation guidance ofJDX-02B training platform and the actual operation， etc. The course has been officially opened at the Modern Engineering Training Center of Chang'an University.

Key words：programmable logic controller;PLC; innovative training course