西門子LOGO！在自動化專業實驗教學中的應用與探索

胡娟

摘 要

隨著社會的發展，企業對高校的人才培養要求越來越高。對于自動化類專業學生掌握單一的學科知識，已經很難立足企業、立足社會。人才的培養方式應該從傳授知識中脫離出來，注重培養學生各方面的素質。因此，提出針對自動化類專業二年級學生開設西門子LOGO！編程類實驗教學。從學生主觀因素出發，自己選擇器件、搭建電路、編寫邏輯控制流程和軟件，實現教學要求的邏輯功能。從實驗教學的效果來看，只要學生具備一定的探索精神，即可有效地完成類似的邏輯編程任務。從而激發了學生對自動化專業編程類課程的學習興趣，也為后續PLC或者單片機的學習打下一定的基礎。

關鍵詞

自動化;實驗教學;西門子LOGO！;邏輯編程

中圖分類號： TP1-4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.04.46

0 引言

在應用型本科教育的大背景下，高校的教學活動越來越重視學生自主實踐的能力。特別是在實驗的教學過程中鼓勵學生自己動手去做，自己動腦去思考已經成為提升學生自主創新能力的基石。另外隨著社會的發展，企業對人才的需求也越來越高，單一的專業技能已經不滿足企業多元化發展的需求。本科畢業的學生走向企業以后，必然會遇到未知的專業課題，這就需要學生具備分析問題和解決問題的能力[1-3]。對于工科類的學生尤其是自動化類相關專業的學生，在校期間培養學生依據工程實際問題編寫控制軟件的邏輯思維的能力，尤其重要。

因此文中提出針對自動化專業二年級的學生開設關于西門子LOGO！相關的實驗教學案例。其主要目的一方面將培養學生邏輯思維能力、動手實踐能力的課程提前，使學生更早的認識工科專業的性質;另一方面為學生后續學習PLC類相關課程打下基礎。

LOGO！系列是德國西門子公司生產的小型智能邏輯控制器，填補了繼電器與PLC之間的技術空間，通過集成的8種基本功能和30多種特殊功能，LOGO！可以代替數以百計的開關設備。LOGO！有很好的抗震性和很強的電磁兼容性，完全符合工業標準，能夠應用于各種氣候條件[4-5]。LOGO！模塊不僅降低了費用，也節省了很多時間。LOGO！易于安裝，而且編程十分簡單。同PLC及其他控制器相比較，LOGO！系列產品具有體積小、價格便宜、編程簡單、便于操作等優點[6]。本實驗臺采用LOGO！DM824R數字量模塊做控制器。

1 搭建適用應用型人才培養的實驗臺

傳統的自動化類相關專業的實驗教學過程中，實驗臺大多數都是外購，并且配備詳細的實驗指導書。這樣一來學生依賴性非常的強。實驗教學同理論課教學類似，學生不主動揣摩各個硬件連接的原理，也不會思考軟件編寫的效果。學生盲目的按照指導書按部就班的獲得實驗結果后，即為實驗教學過程的結束。

本實驗教學案例中需要學生依據教師提供的工程實際問題，自主分析解決工程實際問題需要的各種配件以及電路的連接方式。實驗案例如下：

某啤酒生產傳送帶控制系統需要對洗過的空瓶進行計數并按批次進行統一處理，每個批次的空瓶數量為4瓶。當該批次的空瓶數量滿足后點亮指示燈顯示，操作人員處理完后按下復位鍵，延遲2秒后指示燈和計數值復位。在統計過程中，如果發現空瓶沒有洗干凈，則傳送帶停止工作，空瓶計數將不起作用，直到操作人員復位后繼續計數。

分析改工程實際問題，其涉及三個變量輸入，空瓶數量輸入、空瓶一個批次計滿后復位按鍵的輸入、空瓶未洗干凈的傳感器輸入，在實驗教學中輸入信號均使用開關來代替。另外該工程實際問題還包含兩個輸出，傳送帶電機控制信號、一個批次計滿的指示燈信號，在實驗教學的過程中輸出信號使用指示燈進行替代。因此通過分析該實驗需要3個開關、兩個指示燈以及西門子LOGO！小型智能邏輯控制器。

2 實驗案例軟件設計

2.1 I/O地址分配

LOGO！控制器的I/O地址分配見表1，其中有空瓶數量、批次計滿復位信號、空瓶未凈，3個開關量輸入，批次計滿指示燈以及傳動帶電機接觸器線圈兩個數字量輸出。

2.2 控制系統流程

啟動按鍵按下后，傳動帶開始工作。此時瓶子檢測傳感器開始檢測傳送帶是否有空瓶，如果未檢測到空瓶，傳動帶將停止工作。如果檢測到空瓶，同時對空瓶潔凈度進行檢測。瓶子洗干凈的條件下對瓶子進行計數，瓶子未洗干凈，停止對瓶子進行計數。瓶子停止計數以后，要求工作人員對空瓶未凈信號進行復位，才能繼續計數。如果空瓶計數達到4個，即代表一個批次計滿，此時點亮批次計滿指示燈。批次計滿以后，操作人員應該執行裝箱動作，同時按下批次計滿復位按鍵，繼續執行下一個批次空瓶的計數，同時2s鐘以后，批次計滿指示燈自動熄滅。

3 結束語

本實驗案例通過在低年級高校學生的實驗教學過程中引入西門子LOGO！邏輯編程，旨在關注自動化類學生邏輯思維能力的培養。讓他們在學習單片機和PLC之前感受自動化專業的應用前景，激發學生學習的興趣。從實施的效果來看，大部分學生帶著飽滿的情緒，濃厚的興趣利用自己已經學習的數電知識，較好地完成了實驗項目的要求。

參考文獻

[1]陳吉明.創新實踐課程教學中科學思維能力的培養[J].實驗室研究與探索，2011，30（2）：85-87.

[2]張清祥.探索實驗教學載體，培養學生實踐創新能力[J].實驗技術與管理，2012，29（2）：130-132.

[3]郭亞利，馮輝宗.以實踐能力培養為核心的實踐教學體系構建與實踐[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：323-325.

[4]李雨珊，佟世文，魏瑋，等.基于LOGO！控制器的救生艙內供氧系統設計[J].北京聯合大學學報，2015，29（1）：81-86.

[5]曹吉花，胡學青，等.基于西門子LOGO！的水族箱控制系統的設計[J].河北北方學院學報，2017，33（7）：14-18.

[6]楊匯軍，孫麗穎，任舉.小型工件加工的自動化生產線控制系統設計[J].儀表技術，2017（8）：12-14.