摘要：為鞏固和加深學(xué)生對(duì)可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）課程的理解及應(yīng)用，提升學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，我主持指導(dǎo)機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了PLC綜合實(shí)踐活動(dòng)。顯然，這一活動(dòng)既主要包括了PLC軟件應(yīng)用，又包含了電氣、電子線路的實(shí)際接線和制作。更突出的特點(diǎn)是避免了高職院校PLC實(shí)踐教學(xué)上普遍同一個(gè)調(diào)（畫I/O圖、電氣控制圖、設(shè)計(jì)程序、監(jiān)控下空載運(yùn)行）的做法，變由學(xué)生實(shí)際制作和帶荷實(shí)際運(yùn)行。它比監(jiān)控運(yùn)行或外接模型模擬運(yùn)行來(lái)得更接近實(shí)際，更具操作性，更有成功感，大大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和興趣。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；搶答器；綜合實(shí)踐；設(shè)計(jì)制作；活動(dòng)

同行們都清楚，搞這一綜合實(shí)踐活動(dòng)不容易！從內(nèi)容的選取上來(lái)講，題材小，技術(shù)和操作技能含量就少，就顯得過于簡(jiǎn)單；題材大了，則不切實(shí)際，難于制作，比如實(shí)際的機(jī)械手或電梯等。因此，要根據(jù)學(xué)院實(shí)際充分利用現(xiàn)有的設(shè)備、器材等全面考量，適當(dāng)添加一些花錢較少又方便購(gòu)買的元器件。從器材的準(zhǔn)備上來(lái)說(shuō)，要根據(jù)選取的實(shí)踐活動(dòng)題材及早進(jìn)行預(yù)算、購(gòu)買齊全并預(yù)有備件，以防制作中損壞不能及時(shí)補(bǔ)上。從學(xué)生方面來(lái)說(shuō)，要鼓動(dòng)他們：這一場(chǎng)不光是知識(shí)應(yīng)用的比試，而且是個(gè)人發(fā)揮、團(tuán)隊(duì)精神、集體智慧和手藝、匠心的技能較量。從實(shí)踐小組的人員搭配、時(shí)間安排上來(lái)說(shuō)，要認(rèn)真考慮做好組織工作：宜3~4人一組，時(shí)間為1周。此外，還要充分準(zhǔn)備好所需工具，缺少的要抓緊補(bǔ)充?？傊椒矫婷娑急仨毘浞挚紤]到、準(zhǔn)備好。否則，很可能達(dá)不到預(yù)期的目的與效果。

一、 工具

（1）共用工具：手電鉆4把、開切電鋸1臺(tái)、砂輪機(jī)1臺(tái)等。

（2）各組工具：萬(wàn)用表、小手錘、大小活絡(luò)扳手、直尺、卷尺、螺絲刀、平頭鉗、尖嘴鉗、剪刀、各式銼刀、電工刀、砂紙等。

二、 基本要求

按分配的設(shè)備器材，制作出設(shè)計(jì)合理、體積較小、功能較多、操作較方便、外形美觀的搶答器。

三、 設(shè)計(jì)及制作指導(dǎo)

（1）明確控制對(duì)象及控制范圍：詳細(xì)分析被控對(duì)象、控制過程和要求，熟悉了解工藝流程后列出控制系統(tǒng)的所有功能和指標(biāo)要求，并指定較細(xì)致的工作進(jìn)度計(jì)劃，注意程序設(shè)計(jì)要計(jì)劃最多時(shí)間。

（2）PLC控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)估算、畫出分配圖。

（3）硬件與程序設(shè)計(jì)：畫控制系統(tǒng)流程圖，進(jìn)一步弄清各信息流之間的關(guān)系，然后具體安排輸入輸出的配置和地址編號(hào)，再畫出PLC端子和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)聯(lián)絡(luò)圖表。通常，硬件設(shè)計(jì)和程序編寫可平行進(jìn)行，即進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的同時(shí)，可以進(jìn)行硬件配備工作，如搶答器操作箱的制作、線路的安裝，PLC的安裝，輸入、輸出線的連接等。

（4）總裝統(tǒng)調(diào)：總裝統(tǒng)調(diào)前須進(jìn)行模擬調(diào)試。用裝在PLC上的模擬開關(guān)模擬輸入信號(hào)的狀態(tài)，用輸出點(diǎn)的指示燈模擬被控對(duì)象，檢查程序沒有錯(cuò)誤后，方可將PLC接到系統(tǒng)里去，進(jìn)行總裝統(tǒng)調(diào)。

首先，對(duì)PLC外部接線要認(rèn)真檢查，還可用自行編寫的試驗(yàn)程序?qū)ν獠烤€路做掃描通電檢查，檢查接線有無(wú)故障。然后在不接入主電路情況下先進(jìn)行預(yù)調(diào)，確認(rèn)接線無(wú)誤才接上主電路，將模擬調(diào)試好的程序送入存儲(chǔ)器進(jìn)行總調(diào)試，直到各個(gè)部分的功能都正常且能協(xié)調(diào)一致成為一個(gè)完整的整體控制為止。假若統(tǒng)調(diào)達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求，那可對(duì)硬件和軟件作調(diào)整，比如外圍線路及修改程序，一直到全部調(diào)試完成。

四、 完成情況及效果

（1）參加此次活動(dòng)的共有9個(gè)小組，其中1個(gè)小組總裝統(tǒng)調(diào)最后未能完成。

（2）對(duì)剩下8個(gè)小組制作的搶答器現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作驗(yàn)證：其中有1個(gè)組的搶答器功能較少、有1個(gè)組的搶答器不光功能較少且外形制作較差。我們?cè)谑Ｏ碌?個(gè)組中進(jìn)行了評(píng)獎(jiǎng)：一等獎(jiǎng)1個(gè)，二等獎(jiǎng)2個(gè)，其余為鼓勵(lì)獎(jiǎng)，分別發(fā)給獎(jiǎng)金與證書。

五、 其中一組的設(shè)計(jì)制作（成品在此略）

1. 搶答器功能說(shuō)明及流程圖，如圖1所示（圖略）

（1）接通電源，搶答器開始工作，各組總分自動(dòng)清零，并將搶答器的答題時(shí)間默認(rèn)賦值20S。

（2）當(dāng)主持人未按壓開始按鈕SB6，三組中如有任意一組搶答，則該組屬于違例，HL6違例燈亮，同時(shí)違例電鈴響3S。主持人按壓SB5按鈕，可將該組總分減少一分（此設(shè)置可防止有人在搶答前故意按壓搶答按鈕不放手）。

（3）當(dāng)主持人按壓開始按鈕SB6后，接通開始指示燈HL7亮，同時(shí)計(jì)時(shí)器T1開始計(jì)時(shí)10S，10S內(nèi)三組分別可通過SB1、SB2、SB3按鈕進(jìn)行搶答。三組中只要有一組按下?lián)尨鸢粹o，接通對(duì)應(yīng)的輸出繼電器，相應(yīng)的HL1、HL2、HL3指示燈亮，并通過繼電器的常閉觸頭形成互鎖，使其他兩組不能搶答。如10S內(nèi)沒有一組搶答，則按違例處理，該題作廢。

（4）搶答成功的一組必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)答題完畢（默認(rèn)時(shí)間為20S），如因題型不一，主持人可按鈕SB10（每按一次加1S）、SB11（每按一次加10S）進(jìn)行適當(dāng)加時(shí)。如在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能完成答題的，則按違例處理。

（5）答題正確的，主持人按SB4按鈕加一分；答題錯(cuò)誤的，主持人按SB5減一分。

（6）各組的分?jǐn)?shù)通過累加，通過七段數(shù)碼管輸出顯示。

（7）主持人按壓SB7按鈕可復(fù)位，為下一輪比賽作準(zhǔn)備。

（8）主持人按壓SB12按鈕，可對(duì)各組總分手動(dòng)清零。

2. PLC I/O分配，如（圖2）所示

SB1——第一組搶答按鈕 SB2——第二組搶答按鈕

SB3——第三組搶答按鈕 SB4——主持人加分按鈕

SB5——主持人減分按鈕 SB6——主持人開始按鈕

SB7——主持人復(fù)位按鈕

SB10 ——主持人加時(shí)按鈕（每按壓一次加1S）

SB11 ——主持人加時(shí)按鈕（每按壓一次加10S）

SB12 ——各組總分清零按鈕

HL1——第一組搶答成功指示燈

HL2——第二組搶答成功指示燈

HL3——第三組搶答成功指示燈

HL6——違例指示燈

HL7——開始搶答指示燈

Y4 ——接通違例電鈴

3. 七段數(shù)碼管顯示接線圖，如（圖3）所示

4. 程序設(shè)計(jì)說(shuō)明

（1）程序中采用主控[MC MCR]指令，以實(shí)現(xiàn)搶答器的開始、復(fù)位。

（2）應(yīng)采用脈沖執(zhí)行型的MOVP指令傳送數(shù)據(jù)給寄存器，按原設(shè)定的數(shù)據(jù)傳送給寄存器進(jìn)行累加，反之，不能按設(shè)定的數(shù)據(jù)傳送給寄存器。

（3）應(yīng)采用脈沖執(zhí)行型的ADDP指令將數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，按原設(shè)定的傳入寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行累加，反之，不能按設(shè)定的數(shù)據(jù)在寄存器中累加。

（4）應(yīng)采用脈沖執(zhí)行型的SUBP指令將數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法，按原設(shè)定的傳入寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法，反之，不能按設(shè)定的數(shù)據(jù)在寄存器中減法。

（5）采用乘法指令MUL對(duì)數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)容做移位處理。

（6）在LED數(shù)碼顯示設(shè)計(jì)中，由于PLC的I/O點(diǎn)數(shù)限制，采用一塊4位LED數(shù)碼管，數(shù)碼管低三位用于顯示3組搶答積分，PLC的Y10~Y17輸出驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管。同時(shí)，要在一組數(shù)碼管上同時(shí)顯示三組答題積分，采用MUL指令對(duì)2、3組分?jǐn)?shù)做移位處理，通過SEGL輸出。

（7）SEGL指令說(shuō)明：帶鎖存七段碼顯示，該指令與可編程的掃描定時(shí)（運(yùn)算周期）同時(shí)執(zhí)行。為實(shí)施一系列的顯示，可編程控制器的掃描定時(shí)需要10ms以上，不足10ms時(shí)，使用恒定掃描模式，請(qǐng)用10ms以上的掃描定時(shí)運(yùn)行。

（8）其他說(shuō)明：在接通Y7的電路中串入M0、M1的常閉觸點(diǎn)，使得主持人按壓加分或減分按鈕后，搶答器復(fù)位。

5. 梯形圖，如圖4所示（圖略）

參考文獻(xiàn):

[1]王兆義.可編程控制器教程[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[2]李建興.可編程序控制器及其應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[3]劉 .常用低壓電器與可編程序控制器[M].西安:西安電子科技大學(xué)出版社，2005.

（廣東機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院）