在教學中如何更好地選擇PLC程序設計課題 PLC論文
內容提要：一個好的設計課題對于提高學生對PLC的程序設計能力，至關重要。恰當的設計課題，能夠迎合學生的好奇心，喚醒自信心，滿足探索的要求。
關鍵詞：PLC 自動控制系統 程序 程序設計 程序要求
可編程序控制器（英文全稱Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是現代工業控制的基礎部件，是工廠自動化（FA Factory Automation）的支柱之一。它是自動控制技術與通訊技術三者有機結合的產品，即工業專用計算機。它既有計算機控制系統的可編程特點（控制功能由軟件實現），又具有繼電器控制系統的優良的抗電噪能力（適應工業控制的各種惡劣的工作環境）。可編程序控制器還具有很強的連網能力和很高的可靠性，不僅可以單機使用，而且可以與計算機結合組成集散式控制系統。
即可編程序控制器聚集了結構簡單、編程簡單、可靠性高、性能價格比高、抗干擾能力強、通用靈活、體積小等一系列優點，使其在工業生產過程的自動化控制領域得到了越來越廣泛的應用。因此各中職學校的機電和電梯等專業都開設了“可編程序控制器”課程，而開設這門課的主要教學目的是讓學生能夠進行簡單程序的設計編輯。如果程序過于簡單，學生就沒興趣設計，相反如果程序過于復雜，不容易設計，又會打擊學生的積極性，所以一個好的設計課題對于提高學生對PLC的程序設計能力，至關重要。恰當的設計課題，能夠迎合學生的好奇心，喚醒自信心，滿足探索的要求。
一 、PLC應用設計步驟
首先要讓學生了解PLC的程序設計步驟可以遵循以下六步進行：
1、 確定被控系統必須完成的動作及完成這些動作的順序。
2、 分配輸入輸出設備，即確定哪些外圍設備是送信號到PLC，哪些外圍設備是接收來自PLC信號的。并將PLC的輸入、輸出口與之對應進行分配。
3、 設計PLC程序畫出梯形圖。
4、 用計算機對PLC的梯形圖進行編輯。
5、 對程序進行調試。
6、 保存已完成的程序。
顯然，在建立一個PLC控制系統，必須首先把系統需要的輸入、輸出數量確定下來，然后按需要確定各種控制動作的順序和各個控制裝置彼此之間的關系。確定控制上的相互關系之后，就可以分配輸入輸出設備，之后就可以設計PLC程序畫出梯形圖。梯形圖畫好后，可以使用專用軟件直接把梯形圖輸入計算機并下裝到PLC進行模擬調試、修改直到符合要求。這便是程序設計的整個過程。
二 、程序設計案例
學生在了解了PLC的應用設計步驟后，我們就可以設計程序了。本文以松下電工FP1系列PLC為機型進行介紹，以液體自動混合箱為例，其他教育工作者可舉一反三，觸類旁通。
程序設計課題為液體自動混合箱，如圖a所示，設計要求如下：
按下啟動按鈕SB1，電磁閥K1打開，液體A流入箱中,當液面到達L2處時，K1閥關閉，同時K2閥打開，液體B流入箱中,當液面到達L1處時，Y2閥關閉，停止供液,電爐H開始加熱,當液體到達指定溫度時，溫度傳感器T動作，電爐停止加熱,攪拌機M開始攪拌液體,5分鐘后停止攪拌,K3閥打開，將加熱并混合好的液體放出,當液面底于L3時，再經過10秒，K3閥關閉，此時箱內液體已放空。此時，電磁閥K1打開，液體A流入箱中，開始下一周期循環。按下停止按鈕SB2，系統停止操作（停在初始狀態上）。
如上所述要求，根據本人的教學經驗，此程序最簡也要40多步，學生很難設計得出正確的程序。 但如果將以上程序化簡為多個小程序，難度逐步增加，讓學生一步一步地解決難題，則可達到很好的教學效果。
1、首先要學生設計一液體自動混合箱,如圖b所示，其設計要求為：
（1） 按下啟動按鈕SB1，電磁閥K1打開，液體A流入箱中。
（2） 當液面到達L2處時，K1閥關閉，同時K2閥打開，液體B流入箱中。
I/O分配表： | ||||
I |
| O | ||
SB1 | X0 |
| K1 | Y0 |
L1 | X1 |
| K2 | Y1 |
L2 | X2 |
|
|
|
表 A | ||||
（3）
此程序的輸入輸出分配關系如表A所示，梯形圖如圖c所示，可見此程序非常簡單，學生可以很容易的設計出正確的程序。
2、在上一程序的基礎上稍加難度，如圖d所示，其設計要求為，在程序1的基礎上增加：
（4） 停止供液后，電爐H開始加熱。
（5） 當液體到達指定溫度時，溫度傳感器T動作，電爐停止加熱。
此時輸入輸出關系增加了T，程序也由上一程序的8步增加至12步。
3、程序2在設計思路和指令應用上與程序1基本相同，在難度上并沒有太大延伸。其設計要求為，在程序1的基礎上增加：
（6） 停止加熱后，攪拌機M開始攪拌液體。
（7） 5分鐘后停止攪拌。
程序3的輸入輸出關系又增加了M，在程序中又增加了定時指令，此處可對幾種時間繼電器的應用進行進一步的講解，如KMX、KMY、KMR，在難度上比程序1、2有所延伸。
4、在程序3的基礎上繼續增加設計要求：如圖a
（8） M停轉后，K3閥打開，將加熱并混合好的液體放出。
（9） 當液面底于L3時，K3閥關閉，停止箱內液體流出。
此程序要求中須注意的是：一旦K3閥打開，開始釋放液體，液面傳感器L1處的信號將消失。
對于學生而言，L1處的信號雖然消失，但K2閥卻不允許打開，這一點是程序4中需要重點解決的問題。
程序4在輸入輸出關系中又增加了L3和K3。
5、在程序4的基礎上繼續增加難度：
（10）將程序4中的要求（9）改為：當液面低于L3時，再經過10秒，K3閥關閉，此時箱內液體已放空。
（11）此時，電磁閥K1又打開，液體A流入箱中，開始下一周期的循環。
（12）按下停止按鈕SB2，停止當前的操作（停在現狀上）。
此程序增加了停止按鈕SB2，在設計要求上增加了循環控制，使其難度進一步增加了。
6、程序5系統在實際應用中存在問題，即系統停止操作時，箱中還會存留液體，不利于下一周期的使用，所以仍需改善：
（13）將程序5中的（12）改為：按下按鈕SB2時，系統停止在初始位置上，即當前的混合操作處理完畢后，系統才停止運行。
程序要求的增加內容到此全部完畢。其程序的輸入輸出關系見表B。
I/O分配表： | ||||
I |
| O | ||
SB1 | X0 |
| K1 | Y0 |
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