楊瑩(云南工業(yè)技師學(xué)院,云南曲靖 655000)

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PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

楊瑩
(云南工業(yè)技師學(xué)院,云南曲靖 655000)

【摘 要】可程序控制器是一種基于數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng),是工業(yè)化程度不斷加深的產(chǎn)物?？沙绦蚩刂破鞑捎玫氖强沙绦虻拇鎯ζ?用于內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)和算數(shù)運(yùn)算等操作的指令,并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出,從而實(shí)現(xiàn)對各種類型機(jī)械生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的。本文針對現(xiàn)階段教學(xué)改革的需求,自主設(shè)計(jì)并制作了可編程控制器實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺系統(tǒng),對該實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想、組成構(gòu)造進(jìn)行了詳細(xì)的介紹,并對顯示實(shí)驗(yàn)平臺部分的七個(gè)獨(dú)立模塊分別進(jìn)行了說明。

【關(guān)鍵詞】PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 開發(fā)

1 引言

隨著我國工業(yè)化程度的不斷加深,工業(yè)化生產(chǎn)過程也變得更加復(fù)雜,對控制的要求也不盡相同。微處理器CPU和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在PCL技術(shù)中的應(yīng)用使得PCL越來越現(xiàn)代化。當(dāng)今的PCL技術(shù)已經(jīng)使用了16位和32位高性能微處理器,實(shí)現(xiàn)了多處理器多通道的處理技術(shù)。PCL直接應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中,具有較強(qiáng)的抗干擾能力和廣闊的發(fā)展空間

PCL將微處理機(jī)和半導(dǎo)體存儲器等新電子產(chǎn)品引入應(yīng)用,并用規(guī)定指令進(jìn)行編程的方式實(shí)現(xiàn)了PCL可編程的目的[1]。

當(dāng)前,我國的教育體制改革不斷深入,對高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)提出了更高的要求。對PCL實(shí)踐教學(xué)而言,PCL價(jià)格昂貴,為了降低教學(xué)成本,在學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí),學(xué)校是指通過讓學(xué)生輸入理論程序,觀察主機(jī)上指示燈狀態(tài)的方式來判斷程序是否運(yùn)行正確,這在很大程度上降低了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)和提高,與教學(xué)的最終目的相違背。為了適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)的要求,學(xué)生不僅要做PCL編程實(shí)驗(yàn),還要做PCL與實(shí)際外設(shè)相聯(lián)接的實(shí)驗(yàn),從而提高學(xué)生的實(shí)踐能力。因此,要進(jìn)行PCL試驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)。

2 PCL實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)

2.1 PCL實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)的組成

PCL實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分為PCL主機(jī)和顯示實(shí)驗(yàn)平臺這兩個(gè)獨(dú)立的部分,增強(qiáng)了顯示實(shí)驗(yàn)平臺的適應(yīng)性,使不同類型的PCL主機(jī)能夠與不同的顯示平臺相適應(yīng)。

PCL的主機(jī)是由PCL主機(jī)、I/O端口轉(zhuǎn)接板以及箱體等三部分組成,主機(jī)采用的主要是日本三菱FX2N-80M R型號;I/O端口轉(zhuǎn)接板是自己設(shè)計(jì)制作的電路板,此電路板上PCL主機(jī)上的每個(gè)I/O端口全部都印出來做成臺階插孔并且是按順序排列好的,這樣既便于主機(jī)備份和顯示實(shí)驗(yàn)平臺的連接,還能在很大程度上降低連接出錯(cuò)概率;箱體是由開關(guān)、+24V的開關(guān)電源、插座以及保險(xiǎn)組成的[2]。

顯示實(shí)驗(yàn)平臺是由可拆分的7個(gè)模塊構(gòu)成的。顯示模塊是實(shí)際事物按照一定的比例縮小制作而成的,7個(gè)模塊分別是電梯控制模塊、三相交流電機(jī)控制模塊、交通信號燈控制模塊、機(jī)械手控制模塊、數(shù)碼管顯示控制模塊、加工中心刀庫自動(dòng)控制模塊以及舞臺彩燈控制模塊,這7個(gè)模塊大部分采用的是工業(yè)實(shí)用器件,能夠顯示各自的運(yùn)行狀態(tài),個(gè)別采用的是二極管模擬顯示顯示實(shí)驗(yàn)平臺的實(shí)驗(yàn)板采用的是雙面印刷電路板制作。

2.2 PCL顯示實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)

2.2.1 電梯控制模塊

電梯控制模塊模擬的是一個(gè)簡單四層電梯的運(yùn)行過程,該模塊主要由輸入部分、輸出部分以及電梯運(yùn)轉(zhuǎn)部分等三部分組成。輸入部分是指PLC主機(jī)I口以及每層電梯的開關(guān)按鈕、繼電器、引出插孔等與之相關(guān)聯(lián)的部分;輸出部分是指PCL主機(jī)O口以及數(shù)碼管、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、引出插孔等相關(guān)聯(lián)的部分;電梯運(yùn)轉(zhuǎn)部分主要包括滑輪組、皮帶和電機(jī)。

2.2.2 三相交流電機(jī)控制模塊

三相交流電機(jī)控制模塊是用直流發(fā)電機(jī)來代替三相交流電機(jī)的,該過程是用4組發(fā)光二極管對電機(jī)的形態(tài)進(jìn)行描述,每組由三個(gè)發(fā)光二極管,用其表示電機(jī)三相電路的不同連接方式的切換開關(guān)。四組發(fā)光二極管分別是正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、星形和三角形運(yùn)轉(zhuǎn)。三相交流電機(jī)控制模塊與電梯控制模塊結(jié)構(gòu)類似,都是有輸入部分和輸出部分。輸入部分主要有正反轉(zhuǎn)啟動(dòng)、停止按鈕以及引出插孔;輸出部分主要有電機(jī)正、反轉(zhuǎn)、發(fā)光二極管控制以及引出插孔。

2.2.3 交通信號燈控制模塊

交通信號燈控制模塊模擬的是十字路口交通信號燈的運(yùn)行狀況,該模塊是由四組三色發(fā)光二極管構(gòu)成的,一共是12個(gè),每個(gè)路口分別有紅、綠、黃色發(fā)光二極管各一個(gè)。

2.2.4 機(jī)械手控制模塊

機(jī)械手控制模塊在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到了實(shí)驗(yàn)箱體的體積大小,故該模塊只是用發(fā)光二極管來表示機(jī)械手的動(dòng)作過程,即檢測機(jī)械手的運(yùn)行是否到位。

2.2.5 數(shù)碼管顯示控制模塊

數(shù)碼管顯示控制模塊是利用PLC對數(shù)碼管進(jìn)行控制,接線圖與數(shù)碼管及控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)斷電器的聯(lián)接圖相似,區(qū)別之處是數(shù)碼管顯示控制模塊采用的是1為的數(shù)碼管,增加了其靈活性。

2.2.6 加工中心刀庫自動(dòng)控制模塊

加工中心刀庫自動(dòng)控制模塊模擬的簡單機(jī)床換刀具的過程,通過輸入按鈕輸入待換刀具的編程信息,當(dāng)按下按鈕后,電機(jī)就會帶動(dòng)刀具盤以最快的旋轉(zhuǎn)路徑進(jìn)行刀具的更換,當(dāng)?shù)毒叩轿粫r(shí),接近開關(guān)就會產(chǎn)生感應(yīng),緊接著控制繼電器就會發(fā)出信號傳遞給PCL系統(tǒng),PCL系統(tǒng)接收到信號后機(jī)會使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2.7 舞臺彩燈控制模塊

舞臺彩燈控制模塊采用多組發(fā)光二極管模擬舞臺彩燈。該模塊的輸入部分只有一個(gè)啟動(dòng)開關(guān)和引出插孔,接線方式與四層電梯的接線方式相同。輸出部分主要包括發(fā)光二極管的控制和引出插孔。

3 結(jié)語

PCL實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的是設(shè)計(jì)與開發(fā)具有直觀的效果,相比枯燥無味的PCL理論編程,PCL實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)際生活聯(lián)系較為密切,各個(gè)模塊在設(shè)計(jì)和開發(fā)過程中都具有不同的難易程度,引導(dǎo)學(xué)生循序漸進(jìn)的將理論知識與實(shí)踐相結(jié)合,培養(yǎng)并提高學(xué)生的動(dòng)手能力,使學(xué)生能夠根據(jù)新的功能和工藝進(jìn)行創(chuàng)新,設(shè)計(jì)出全新的工藝,并制成新的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試,激發(fā)學(xué)生對PCL的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新潛力,從而促進(jìn)PCL實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計(jì)的再創(chuàng)新。

參考文獻(xiàn):

[1]董增文,徐健寧,劉國平.基于組態(tài)王模擬機(jī)電對象的PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2012(9).

[2]劉力.組態(tài)軟件在PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2014(4).

[3]曾興柱,齊強(qiáng),張鑫意.全仿真PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2010(13).

作者簡介:楊瑩(1978—),女,云南富源人,現(xiàn)工作單位為云南工業(yè)技師學(xué)院,現(xiàn)有職稱一級實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師,主要研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化方向。