摘 要：介紹了高職高專院校PLC應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程進(jìn)行模塊化環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的具體方法，并說(shuō)明了如何在PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置的十三個(gè)實(shí)訓(xùn)模塊中選擇合適的模塊進(jìn)行一周的實(shí)訓(xùn)課程，使模塊化實(shí)訓(xùn)教學(xué)的內(nèi)容和方法更加適合本學(xué)院的學(xué)生及社會(huì)的需要，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：PLC；模塊化；實(shí)訓(xùn)

1 引言

可編程序控制器（programmable controller）簡(jiǎn)稱 PLC，它是美國(guó)60年代來(lái)在傳統(tǒng)的順序控制器基礎(chǔ)上引入微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)而研制出的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置[1]。

目前，在我國(guó) PLC 已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕工、交通運(yùn)輸、環(huán)保以及文化娛樂(lè)等各種行業(yè)。隨著工業(yè)控制技術(shù)的進(jìn)步，可編程控制器已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制領(lǐng)域。為了適應(yīng)社會(huì)的需要，許多高職院校已經(jīng)開設(shè)了這方面的課程。本學(xué)院也開設(shè)了PLC應(yīng)用技術(shù)這門重要課程。

而可編程控制器的應(yīng)用技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，只有通過(guò)實(shí)際操作，才能較好地掌握這門技術(shù)。為了滿足教學(xué)的需要，提高教學(xué)質(zhì)量，給老師和學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)理想的實(shí)訓(xùn)條件，本學(xué)院引進(jìn)了亞龍西門子CPU226CN型可編程控制器成套實(shí)訓(xùn)設(shè)備。并根據(jù)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的實(shí)際情況，學(xué)院學(xué)生的整體素質(zhì)及專業(yè)要求，在PLC應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中采用模塊化的實(shí)訓(xùn)方法。

2 亞龍實(shí)訓(xùn)成套設(shè)備的整體構(gòu)成

亞龍實(shí)訓(xùn)成套設(shè)備，由一臺(tái)PLC主機(jī)單元與十三臺(tái)實(shí)訓(xùn)演示單元組成。

PLC主機(jī)單元內(nèi)設(shè)有西門子S7-200 CPU226CN 控制器，并配置 12V/1A 的直流穩(wěn)壓電源。面板上帶有 PLC 的 I/O 口，在每個(gè)輸入口接有紐子開關(guān)。

十三臺(tái)演示單元包括：全自動(dòng)洗衣機(jī)控制、三相交流異步電動(dòng)機(jī)控制、步進(jìn)電機(jī)控制、交通燈控制、電梯控制、電鍍生產(chǎn)線控制、水塔水位自動(dòng)控制、自控成型機(jī)、自動(dòng)送料裝車系統(tǒng)、多種液體自動(dòng)混合、自控軋鋼機(jī)、郵件分揀機(jī)、鐵塔之光。

主機(jī)單元與實(shí)訓(xùn)單元均有對(duì)應(yīng)接線插孔。用插線把S7-200主機(jī)與實(shí)訓(xùn)單元的插孔相連接，并且把主機(jī)與單元板對(duì)應(yīng)接線接上，即可進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。

本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)選用適用于S7-200系列PLC的STEP7-Micro/WIN32 編程軟件進(jìn)行編程。

3 模塊化實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

PLC應(yīng)用技術(shù)模塊化實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)具有綜合性、典型性、實(shí)踐性等特點(diǎn)。在實(shí)訓(xùn)中選擇合適的實(shí)訓(xùn)模塊是學(xué)生實(shí)訓(xùn)成功的關(guān)鍵。

本學(xué)院PLC應(yīng)用技術(shù)這門課程的實(shí)訓(xùn)時(shí)間為一周。而亞龍可編程控制器成套實(shí)訓(xùn)設(shè)備提供了十三臺(tái)實(shí)訓(xùn)模塊，這就需要教師有針對(duì)性的選擇適合的模塊對(duì)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于學(xué)生學(xué)習(xí)了理論知識(shí)，但又缺乏理論聯(lián)系實(shí)際的過(guò)程，因此，為期一周的實(shí)訓(xùn)目的就是要學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，并能熟練的將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去。教師在進(jìn)行模塊化實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要選擇一些綜合性的實(shí)訓(xùn)模塊，為了照顧到全部學(xué)生，其中包括必做的和選做的模塊，以方便不同層次學(xué)生進(jìn)行模塊實(shí)訓(xùn)。根據(jù)以上的實(shí)際情況，及模塊選擇的原則，本學(xué)院PLC應(yīng)用技術(shù)模塊化實(shí)訓(xùn)的設(shè)計(jì)如下。

3.1 必做模塊環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

安排兩個(gè)實(shí)訓(xùn)課必需完成的綜合性實(shí)訓(xùn)模塊：自控軋鋼機(jī)模塊和交通燈控制模塊。

自控軋鋼機(jī)模塊可以鞏固步進(jìn)順控指令。在我國(guó)，鋼廠應(yīng)用的連軋機(jī)，全線生產(chǎn)過(guò)程和操作監(jiān)控都是由計(jì)算機(jī)控制實(shí)施，是比較先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。本模塊中的自控軋鋼機(jī)設(shè)置了3次不同軋壓量的軋鋼過(guò)程，鋼板每次軋壓過(guò)后，都需要推回原位，因此還需配合電動(dòng)機(jī)反復(fù)的正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)、停止的過(guò)程，這樣既簡(jiǎn)化模擬了連軋機(jī)的軋鋼過(guò)程，還結(jié)合了電動(dòng)機(jī)控制和步進(jìn)順序控制指令的綜合訓(xùn)練。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自控軋鋼機(jī)模塊的工藝過(guò)程，提出實(shí)際生產(chǎn)生活中所希望實(shí)現(xiàn)的功能，例如：如何實(shí)現(xiàn)加工件的計(jì)數(shù)功能？引導(dǎo)學(xué)生自己去改進(jìn)程序。這樣，也培養(yǎng)了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力，縮短了學(xué)習(xí)周期，達(dá)到事半功倍的效果。

交通燈作為城市路口常用的、必不可少的系統(tǒng)，它的顯示方式已為人們所熟悉，交通信號(hào)燈控制模塊可以采用基本指令和步進(jìn)順序控制指令進(jìn)行編程，也可以采用功能指令進(jìn)行編程，可涉及到常用的傳送指令、區(qū)域復(fù)位指令、比較指令減法指令等功能指令，是比較全面使用PLC指令系統(tǒng)的應(yīng)用模塊實(shí)訓(xùn)。

3.2 選做模塊環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)

針對(duì)實(shí)踐能力和編程能力較強(qiáng)的學(xué)生，安排兩個(gè)選做模塊：全自動(dòng)洗衣機(jī)控制模塊和鐵塔之光模塊?？梢栽诒刈瞿K的基礎(chǔ)上使學(xué)生的綜合能力得到進(jìn)一步的提高。

全自動(dòng)洗衣機(jī)控制模塊，可以訓(xùn)練學(xué)生掌握順序功能圖的跳轉(zhuǎn)和分支，鍛煉學(xué)生先畫順序功能圖再編程的能力，鞏固學(xué)生對(duì)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的應(yīng)用。

鐵塔之光模塊，程序步驟多達(dá)400多步，可以訓(xùn)練學(xué)生編寫過(guò)程復(fù)雜，步驟較多的程序。而且可以引導(dǎo)學(xué)生自由想象鐵塔之光的完成效果，不同的效果需要不同的程序編寫，可以提高學(xué)生的創(chuàng)造力、想象力和解決問(wèn)題的能力。

針對(duì)實(shí)踐能力和編程能力較弱的學(xué)生，同樣安排兩個(gè)選做模塊：多種液體自動(dòng)混合控制模塊和自控成型機(jī)模塊?？梢栽诒刈瞿K的基礎(chǔ)上使學(xué)生的綜合能力得到進(jìn)一步的鞏固。

多種液體自動(dòng)混合控制模塊，要求首先注入A、B兩種液體，達(dá)到一定量后，停止注入；然后注入C液體并升至規(guī)定液面高度后停止，進(jìn)入攪拌階段，攪拌完畢將液體排出，排完液體自動(dòng)關(guān)閉閥門。實(shí)訓(xùn)完成基本要求后，再更改三種液體的注入順序及注入量，并增加溫度控制功能，將混合液體加熱到指定溫度后再排放。由于本模塊要求的步驟比較多，可以鍛煉學(xué)生以循序漸進(jìn)的方式掌握復(fù)雜程序的編程。

自控成型機(jī)模塊，這是一種工業(yè)控制中常見的按照一定順序進(jìn)行動(dòng)作的順序控制過(guò)程。自控成型機(jī)控制模塊要求啟動(dòng)后上油缸的活塞向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)指定位置后停止，左右油缸的活塞分別向右向左運(yùn)動(dòng)將原料壓制成型，然后，各油缸退回到原始位置。此模塊只有三個(gè)油缸的活塞按順序運(yùn)動(dòng)，步序簡(jiǎn)單，易于理解步進(jìn)順控指令和狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。油缸活塞運(yùn)動(dòng)的位置分別由兩個(gè)限位開關(guān)控制，這是機(jī)床自動(dòng)加工控制常用的定位形式。完成基本功能后，可以調(diào)整油缸活塞的運(yùn)動(dòng)順序，增加控制的步序，可模擬多種類型的工件自動(dòng)加工。最后要求學(xué)生實(shí)現(xiàn)帶計(jì)數(shù)的自動(dòng)控制，對(duì)加工完成的工件進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)并顯示，這樣有助于更好地鞏固掌握計(jì)數(shù)器的使用以及顯示的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法。

在完成上述模塊實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的過(guò)程中，一定要遵循學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的原則。實(shí)訓(xùn)初期由老師對(duì)實(shí)訓(xùn)模塊做出要求并講解，之后在老師的指導(dǎo)下由學(xué)生通過(guò)自主探究、相互討論、分組合作等方式完成以上模塊的實(shí)訓(xùn)任務(wù)。在完成各個(gè)模塊實(shí)訓(xùn)的過(guò)程中，教師應(yīng)跟著學(xué)生的設(shè)計(jì)思路走，適時(shí)的予以點(diǎn)撥即可。這樣可以最大限度地發(fā)揮學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，很好地完成理論與實(shí)踐相結(jié)合的過(guò)程，同時(shí)在合作中讓學(xué)生體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用PLC模塊化實(shí)訓(xùn)的方法，使學(xué)生具有很大的收獲，一周的實(shí)訓(xùn)讓他們學(xué)到了很多東西，認(rèn)識(shí)到理論與實(shí)際的差距，也讓他們找到了在以后的工作中將理論更好的聯(lián)系實(shí)際的方法，加深了理解各種指令的特點(diǎn)及其功能、提高編程技巧、培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用PLC 的能力。在模塊化實(shí)訓(xùn)的設(shè)計(jì)上，改變了過(guò)去教學(xué)模型的呆板或抽象。使老師的教學(xué)更加生動(dòng)而且具有針對(duì)性，使學(xué)生學(xué)習(xí)更有趣味。

參考文獻(xiàn)

[1]田淑珍.可編程控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2005.

[2]李方圓.自動(dòng)化綜合實(shí)踐[M].北京：中國(guó)電力出版社.2009.

[3]西門子CPU226CN型可編程控制器成套設(shè)備實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)手冊(cè)[Z]. 溫州：亞龍科技集團(tuán)有限公司.2010.

作者簡(jiǎn)介

趙晶（1982—）遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院，講師。