摘要:當(dāng)今, 高等學(xué)校的自動(dòng)化專業(yè),為使培養(yǎng)的學(xué)生能適用工作需要,開設(shè)了PLC課程。同時(shí),為了確保教學(xué)效果,各有關(guān)學(xué)校還建設(shè)了PLC實(shí)驗(yàn)室。如何建設(shè)好PLC實(shí)驗(yàn)室,本文以“應(yīng)用”為主建設(shè)PLC實(shí)驗(yàn)室為線進(jìn)行了闡述。
　　關(guān)鍵詞:應(yīng)用;PLC實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
　　中圖分類號:TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
　　
　　1 前言
　　
　　當(dāng)今,PLC已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)及其它諸多產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化、遠(yuǎn)程化及智能化的重要電氣裝置,是提高生產(chǎn)效率、工作效率,確保人身安全、設(shè)備安全,增加經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
　　為此,各高等學(xué)校的自動(dòng)化專業(yè),為使培養(yǎng)的學(xué)生能適用工作需要,從上世紀(jì)90年代開始,逐漸開始開設(shè)了PLC課程。同時(shí),為了確保教學(xué)效果,各有關(guān)學(xué)校還建設(shè)了PLC實(shí)驗(yàn)室。
　　教學(xué)實(shí)踐證明,相關(guān)專業(yè)開設(shè)PLC課程,使學(xué)生學(xué)到了PLC知識,對學(xué)生參與國家的現(xiàn)代化建設(shè)有很大的幫助,為他們就業(yè)增加了很多機(jī)會(huì)。這個(gè)舉措得到了相關(guān)專業(yè)學(xué)生及用人單位普遍歡迎。
　　有的高校雖然也開設(shè)了PLC課程,但因?yàn)闆]有設(shè)施較為齊全的實(shí)驗(yàn)室以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備,也就不能讓學(xué)生親自動(dòng)手操作、結(jié)果只能紙上談兵,很難收到應(yīng)有教學(xué)效果。根據(jù)目前的發(fā)展趨勢分析,在大學(xué)中,將來是否要設(shè)置PLC這個(gè)專業(yè),也值得探討,也許在若干年后,有可能會(huì)在某個(gè)院校誕生這個(gè)專業(yè)。
　　總之,對自動(dòng)化專業(yè)來講,開設(shè)含有PLC內(nèi)容的課程,是絕對必須的,相應(yīng)地建設(shè)好PLC實(shí)驗(yàn)室也是絕對必須的。
　　
　　2 以“應(yīng)用”為主
　　
　　當(dāng)今,我國多數(shù)高校自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)PLC,目的主要是為了能正確使用PLC,而不是開發(fā)或研制PLC。這也是當(dāng)今高校開設(shè)PLC課程的出發(fā)點(diǎn)與落腳點(diǎn)。
　　 “學(xué)以致用”, 任何學(xué)習(xí)都應(yīng)如此。但學(xué)習(xí)PLC的“學(xué)以致用”,強(qiáng)調(diào)的是學(xué)會(huì)使用PLC,而不是僅僅弄懂它的原理。無論理論教學(xué),還是實(shí)驗(yàn)教學(xué)都應(yīng)如此。這也是中國當(dāng)前PLC技術(shù)發(fā)展階段所決定的。
　　所以,當(dāng)今高校PLC教學(xué),不僅講PLC的基本原理,重點(diǎn)還是要講應(yīng)用。不能讓學(xué)生學(xué)了PLC知識,還不知PLC的應(yīng)用領(lǐng)域及使用方法。
　　怎么能夠做到“學(xué)以致用”呢。最好的做法是,所開設(shè)PLC課程不僅要講PLC的原理,還要講有關(guān)控制知識,以及怎樣用PLC去實(shí)現(xiàn)這些控制,讓學(xué)生學(xué)完P(guān)LC,不僅能懂PLC,也能使用PLC。而且,要以學(xué)會(huì)“應(yīng)用”為主。
　　當(dāng)今PLC可用在哪些控制上呢?具體地講有五大控制功能:?
　　2.1 順序控制(開關(guān)量控制)
　　它的目的就是,根據(jù)有關(guān)開關(guān)量的當(dāng)前與歷史的輸入狀況,產(chǎn)生所要求的開關(guān)量輸出,以使系統(tǒng)能按一定順序工作。
　　學(xué)會(huì)用PLC去實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制就得學(xué)會(huì)編寫實(shí)現(xiàn)這個(gè)控制的程序。而這個(gè)控制程序設(shè)計(jì)方法基本上有兩類:一是用邏輯處理方法,用組合或時(shí)序邏輯綜合,進(jìn)行輸入、輸出變換;另一是用工程方法設(shè)計(jì),按不同要求輸出控制命令。 ?
　　2.2 過程控制(模擬量控制)
　　一般講,過程控制要用到模擬量。而模擬量要能被PLC處理,必須離散化、數(shù)字化。PLC處理后,還要鎖存并轉(zhuǎn)換為模擬輸出。為此,要配置A/D模塊,使模擬量離散化、數(shù)字化;及D/A模塊,使數(shù)字量鎖存并模擬化。
　　PLC用于過程控制,已是一個(gè)趨勢。因?yàn)橛肞LC實(shí)現(xiàn)某個(gè)控制,其成本比用其它控制要低。而且在進(jìn)行模擬量控制的同時(shí),還可很方便地進(jìn)行其它控制。再加上各種過程控制模塊的開發(fā)與應(yīng)用,以及相關(guān)軟件的推出及使用,用PLC進(jìn)行各種過程控制已變得很容易,其編程也很簡便。?
　　2.3 運(yùn)動(dòng)控制(脈沖量控制)
　　主要指對工作對象的位置、速度及加速度所作的控制�？梢允菃巫鴺�(biāo),即控制對象作直線運(yùn)動(dòng);也可是多坐標(biāo)的,控制對象的平面、立體,以至于角度變換等運(yùn)動(dòng)。有時(shí),還可控制多個(gè)對象,而這些對象間的運(yùn)動(dòng)可能還要有協(xié)調(diào)。凡機(jī)械總是要運(yùn)動(dòng)的,所以,運(yùn)動(dòng)控制是任何機(jī)械所不可缺少的。簡單的運(yùn)動(dòng)可使用開關(guān)量處理。如部件運(yùn)動(dòng)的起、停控制,方向控制等。但復(fù)雜、精確的運(yùn)動(dòng)的控制則要使用脈沖量。脈沖量也是開關(guān)量,只是它的取值總是在0(低電平)、1(高電平)之間不斷地交替變化著。脈沖量可把對象的位移與脈沖數(shù)對應(yīng),如每脈沖控制的位移量很小,其控制的運(yùn)動(dòng)精度將很高。
　　PLC也已具備處理脈沖量的能力。PLC有脈沖信號輸入點(diǎn)或模塊,可接收脈沖量輸入(PI)。PLC有脈沖信號輸出點(diǎn)或模塊,可輸出脈沖量(PO)。有了處理PI / PO這兩種功能,加上PLC已有數(shù)據(jù)處理及運(yùn)算能力,完全可以依NC的原理進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。?
　　2.4 信息控制
　　也稱數(shù)據(jù)處理,是指數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、檢索、變換、傳輸及數(shù)表處理等。
　　隨著技術(shù)的發(fā)展,PLC不僅可用作系統(tǒng)的工作控制,還可用作系統(tǒng)的信息控制。
　　PLC用于信息控制有兩種:專用、兼用。
　　專用:PLC只用作采集、處理、存貯及傳送數(shù)據(jù)。
　　兼用:在PLC實(shí)施控制的同時(shí),也可實(shí)施信息控制。
　　PLC用作信息控制,或兼做信息控制,既是PLC應(yīng)用的一個(gè)重要方面,又是信息化的基礎(chǔ)。顯然,如果沒有PLC采集、記錄這些原始數(shù)據(jù),信息化可能嗎??
　　2.5 遠(yuǎn)程控制
　　是指對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程部分的行為及其效果實(shí)施檢測與控制。PLC有多種通訊接口,有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)、通訊能力,并不斷有新的聯(lián)網(wǎng)的模塊與結(jié)構(gòu)推出。所以,PLC遠(yuǎn)程控制是很方便的。
　　PLC與PLC可組成控制網(wǎng)。參與通訊的PLC可多達(dá)幾十、幾百個(gè)。網(wǎng)與網(wǎng)還可互聯(lián)。這樣,參與通訊的PLC則更多,以至于不受限制。
　　PLC與智能傳感器、智能執(zhí)行裝置(如變頻器),也可聯(lián)成設(shè)備網(wǎng)。也可通訊,交換數(shù)據(jù),相互操作�？陕�(lián)接成遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),系統(tǒng)范圍面可大到幾十、幾百公里或更大。這種遠(yuǎn)程控制,既提高了控制能力,又簡化了硬件接線及維護(hù)。
　　PLC與可編程終端也可聯(lián)網(wǎng)、通訊。PLC的數(shù)據(jù)可在它上面顯示,也可通過它向PLC寫數(shù)據(jù),使它成為人們操作PLC的界面。
　　PLC可與計(jì)算機(jī)通訊,加進(jìn)信息網(wǎng)。利用計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)大的信息處理及信息顯示功能,可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對控制系統(tǒng)的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)。同時(shí),還可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行PLC編程、監(jiān)控及管理。
　　PLC還有以太網(wǎng)模塊,可用其使PLC加入互聯(lián)網(wǎng)。也可設(shè)置自己的網(wǎng)址與網(wǎng)頁。有這樣PLC控制的工廠,有的稱之為透明工廠(Transparent Factory)。在地球上任何可上網(wǎng)的計(jì)算機(jī),只要權(quán)限允許,就可直接對其進(jìn)行訪問。
　　以上論述了PLC的五大控制功能。如果要達(dá)到以“應(yīng)用”為主這個(gè)明確的目標(biāo),就應(yīng)該讓學(xué)生全面掌握PLC的這五大控制技術(shù),為將來在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用PLC做好全面準(zhǔn)備。
　　學(xué)習(xí)是以學(xué)會(huì)“應(yīng)用”為主,實(shí)驗(yàn)室建設(shè)也要為此教學(xué)目的創(chuàng)造條件,為學(xué)生學(xué)會(huì)“應(yīng)用”于“五大”控制提供機(jī)會(huì)。
　　
　　3 總結(jié)
　　
　　以“應(yīng)用”為主建設(shè)實(shí)驗(yàn)室,除了教學(xué)目的明確、針對性強(qiáng)的好處外,另一好處是,可做到“以不變應(yīng)萬變”。這是因?yàn)?當(dāng)今,PLC技術(shù)發(fā)展很快,更新?lián)Q代頻繁。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)如以PLC 設(shè)備為主,那么所建設(shè)實(shí)驗(yàn)室很快就會(huì)落后,很難適應(yīng)形勢的要求。然而,如果以“應(yīng)用”為主,在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中,控制對象(模型)基本是不需變化的。而又由于突出的是應(yīng)用,即使是PLC的機(jī)型更新, 只要能滿足應(yīng)用,應(yīng)用的很好,就不必急于對PLC進(jìn)行大“換班”。僅在應(yīng)用方面的更新投資相對也會(huì)少些。
　　以“應(yīng)用”為主建設(shè)實(shí)驗(yàn)室,在選擇PLC品牌上,也可不受廠家或PLC型號的限制。凡可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制的PLC都可使用。因?yàn)楦咝Ｅ囵B(yǎng)的學(xué)生,是要教會(huì)學(xué)生,讓PLC為我所用,學(xué)會(huì)針對某個(gè)具體任務(wù),哪個(gè)廠家的PLC滿足應(yīng)用好,就用哪家的。要教會(huì)學(xué)生能獨(dú)立自主地選用PLC,而不是隨“風(fēng)”選用PLC。
　　以“應(yīng)用”為主建設(shè)實(shí)驗(yàn)室,在PLC的選型上,也可不必求全、求配套。事實(shí)上,把一個(gè)廠家的PLC全部配套,是一些高校經(jīng)濟(jì)能力所無法接受的,從教學(xué)的角度說也是不必要的。因?yàn)楦咝�PLC實(shí)驗(yàn)室與某些廠家贊助一些高校建立的PLC實(shí)驗(yàn)室畢竟不同,它是用于培養(yǎng)學(xué)生,而不是為某PLC廠家推銷產(chǎn)品或作宣傳廣告,所以,可不受廠家或PLC型號的限制。只要與本專業(yè)應(yīng)用方向一致的產(chǎn)品才須配置,不用或用的不多的可不配。目前有許多性能價(jià)格比較高的小型機(jī),十分適合教學(xué),很值得推薦。
　　即使是全新機(jī)型的PLC,實(shí)驗(yàn)室也未必會(huì)是先進(jìn)的,關(guān)鍵是看這個(gè)實(shí)驗(yàn)室PLC技術(shù)應(yīng)用的效果。有些院校在建實(shí)驗(yàn)室時(shí),以為PLC是中型機(jī)、大型機(jī),組成什么網(wǎng)就是先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。其實(shí)也不完全是那樣。如果控制模型過于簡單,弄不好還是浪費(fèi)。要針對控制對象來配置PLC控制系統(tǒng),這樣才能應(yīng)用得好。
　　總之,以“應(yīng)用”為主建設(shè)PLC實(shí)驗(yàn)室,在選擇PLC時(shí),最好根據(jù)控制對象選PLC。既要考慮到配置相應(yīng)的PLC產(chǎn)品,還要配置PLC的控制對象,使PLC實(shí)驗(yàn)室能建立起完整的PLC控制系統(tǒng)。這樣的實(shí)驗(yàn)室針對性強(qiáng)、目的明確,可讓學(xué)生得到PLC知識的系統(tǒng)學(xué)習(xí)及全面的訓(xùn)練,畢業(yè)后成為應(yīng)用型技術(shù)人才。?
　　
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