可编程控制器十篇

可编程控制器篇1

【关键词】继电器，PLC，系统差异与联系，配合使用

一、继电器

继电器广泛应用在机械自动化的控制电路中，它是一种电控制器件，当输入量的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路）之间的互动关系，利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。实际上就是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，但与一般开关不同，它是以电磁力来控制切换方向的电开关。在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。继电器具有简单可靠，价格低廉，简单易用，干扰小等优点。

二、可编程控制器（PLC）

可编程控制器，即PLC（ProgrammablelogicController），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”它具有可靠性高，抗干扰能力强、功能完善，适用性强、系统的设计建造工作量小，维护方便，容易改造、体积小，重量轻，能耗低等诸多优点。目前，可编程控制器在国内外的使用情况大致可归纳为对开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理、通信及联网。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

三、传统继电器控制系统与可编程控制系统的区别与联系

四、继电器与可编程控制器的配合使用

可编程控制器篇2

关键词：可编程控制器控制系统系统设计

PLC是一类可编程的存储器，它以微处理器为核心，采用其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。它综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术，是一种新型、通用的自动控制装置。PLC具有结构简单、高可靠性、灵活通用、易于编程和使用方便等众多优点，近年来在工业自动控制和矿山机电一体化等方面得到了广泛应用。在矿山机电设备控制方面，如何采用PLC完成实际控制系统的应用设计，是每个从事电气自动化控制技术人员所面临的实际问题[1]。

1 可编程控制器控制系统设计基础

1.1 可编程控制器控制系统设计的基本原则 任何一个电气控制系统所要完成的控制任务，都是为满足被控对象(生产控制设备、自动化生产线、生产工艺过程等)提出的各项性能指标，最大限度地提高劳动生产率，保证产品质量，减轻劳动强度和危害程度，提高自动化水平。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循如下几个基本原则。①最大限度地满足被控对象提出的各项控制要求。充分发挥PLC功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是PLC控制系统设计中最重要的一条原则。计人员在进行设计前，就应深入现场进行调查研究，搜集资料，与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同解决重点问题和疑难问题。②确保控制系统的安全可靠。保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重要原则，必须放在首位来考虑。不能安全可靠工作的电气控制系统，是不可能长期投入生产运行的。③力求控制系统简单、经济，且使用与维修方便。在满足控制要求和系统运行可靠的前提下，应力求控制系统构成简单、经济。既要扩大工程的效益，又要不断地降低工程的成本，同时不能盲目的追求系统的高性能指标。只有构成简单的控制系统才能做到经济、实用，且使用方便，后期维护也容易。④具备良好的扩展能力。适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要，充分利用可编程控制器易于扩充的特点，在选择PLC的容量时，充分保留系统的扩展能力。

1.2可编程控制器控制系统设计的主要内容 在进行可编程控制器控制系统设计时，尽管有着不同的被控对象和设计任务，设计内容可能涉及诸多方面，又需要与大量的现场输入／输出设备相连接，但是基本内容应包括以下几个方面。①分设计任务书编制。设计任务书是整个系统设计的依据，设计开始时应先详细分析被控对象的工艺过程及工作特点，提出被控对象对PLC控制系统的控制要求，从而拟定PLC控制系统设计任务书。在设计任务书中，应明确各项设计要求、约束条件及控制方式。②确定输入/输出设备。在构成PLC控制系统时，除了作为控制器的PLC，用户的输人/输出设备是进行机型选择和软件设计的依据。因此，要明确输入设备的类型、数量和输出设备的类型、数量，以及由输出设备驱动的负载。③PLC选择。正确、合理地选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用，一般包括对PLC的机型、容量、I/O模块、电源等的选择。④分配I/O点并设计PLC硬件线路。通过对用户输人/输出设备的分析、分类和整理，进行相应的I/O地址分配，并据此绘制I/O接线图。由PLC的I/O连接图和PLC电气线路图组成系统的电气原理图。至此，PLC控制系统的硬件设计基本完成。⑤控制程序设计。一般采用梯形图语言设计系统的控制程序，这对于保证整个系统安全可靠的运行至关重要，必须经过反复调试，使之满足控制要求。程序设计的主要内容包括：控制程序设计；初始化程序设计；检测、故障诊断和显示等程序设计；以及保护和连锁程序设计。⑥硬件实施。设计控制柜和操作台等部分的电器布置图及安装接线图；设计系统各部分之间的电气互连图；根据施工图纸进行现场接线，并进行详细检查。⑦编制控制系统的技术文件。在设计任务完成后，要编制系统的技术文件。技术文件一般应包括设计说明书、使用说明书、硬件原理图、安装接线图和电气元件明细表，以及PLC程序等。

2 可编程控制器控制系统设计步骤

用可编程控制器进行控制系统设计的一般步骤如图1所示。

随着PLC技术的发展，PLC产品的种类和数量越来越多。近年来，从国外引进的PLC产品、国内厂家或自行开发的产品已有几十个系列，上百种型号。不同型号的PLC，其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC，对于提高PLC控制系统的技术经济指标有着重要意义。PLC的选择主要应从PLC的机型、容量、I/O模块、电源模块、特殊功能模块、通信联网能力等方面加以综合考虑后做出决定。

3 可编程控制器技术在煤矿生产中的应用

矿井提升机是煤矿、有色金属矿的重要生产设备之一，担负着提升煤炭、煤矸石、井下施工材料、各类井下工作人员和机械设备的重要任务，其安全性、可靠性直接关系到煤矿企业的生产状况和经济效益，是控制煤矿生产的咽喉所在。目前，我国煤矿采用的矿井提升机电气传动系统主要有：①大型矿井主要采用晶闸管变流器―直流电动机传动控制系统和同步电动机矢量控制交一交变频传动控制系统。②中、小型矿井则多采用交流绕线式电动机转子切换电阻调速的交流电气传动系统。这两种系统，基于自身的特点各有优缺点，如何对现有的提升机电控系统进行改造设计，提高精度，在更安全的范围内保证矿山生产的顺利进行对煤矿企业发展至关重要。

PLC控制系统具有可靠、准确、抗干扰能力强、易维护等众多优点，能很好的解决现有控制系统无法克服的弊病，为煤矿安全、高效生产提供技术保障。因此，建立基于PLC控制的大功率矿井提升机变频调速控制系统成为当前众多煤矿企业矿井提升机电控系统的首选方案。

由于井下工作环境恶劣，设计时要充分考虑到保护系统的环境问题，采用PLC控制系统简化控制线路，添加各种现场抗干扰措施，并基于计算机屏幕实时动态反映提升机系统的所有运行参数和运行状态，显示提升速度、提升高度、装卸载系统和故障信息等画面，使司机对提升机的工作状态及故障来源一目了然，对整个提升系统进行监控。在软件中采用提升机电控系统中断模块及故障处理模块，实现超速运行时可报警中断，使提升机运行更加科学合理。

PLC的控制主程序主要完成以下任务：①系统初始化；②自检；③故障诊断；④调速系统控制；⑤安全保护。系统开机后，控制程序运行流程如下：①系统初始化。完成PLC的初始化工作，对高速计数单元进行以下操作：写控制字，定义工作模式，清零，写设定值，设置定时中断，连接中断，启动计数。②自检。完成自检及提升机初始位置显示，当收到开车指令时，PLC转入S形速度给定控制；③故障诊断、调速系统控制。在系统运行过程中，当PLC接收到来自传感器、接近开关或变频器故障等外部控制信号时，PLC控制程序转到相应的中断处理程序处，完成超速保护、过卷、过载等保护工作，并对提升机的位置、速度和频器故障等进行监控。④安全保护。当有故障出现时，系统可转到相应的故障处理模块，检查并进行故障处理，最后通过报警回路报警或安全回路实现抱闸停车保护。

4 结束语

可编程控制器控制技术属于先进的实用技术，是当前工业生产自动化的重要支柱，已被广泛的应用于各个工程领域，而以PLC为主控制器的控制系统也越来越多。当我们熟悉了PLC的组成和基本工作原理，掌握了PLC的指令系统及编程规则以后，就面临着如何将PLC更好的应用到实际工程中去，使PLC能够实现对生产机械或生产过程的控制，并带来更可靠、更高的质量和更高的效益，即如何进行PLC控制系统的设计。而本文正是对这一问题进行的探讨，以期对可编程控制器技术的更广泛应用做出有益的分析。

参考文献：

可编程控制器篇3

【关键词】可编程技术；变频器；以太网；PROFIBOS总线；组态软件；开度仪

前言

随着我国经济、科技的高速发展，国家十二五计划加大了水利投入，把水利建设提高到新的战略高度，同时水利信息化建设也出现了前所未有的热潮。传统闸门经改造增加可编程控制器、开度仪、变频器及网络模块后利用现代化信息系统集成技术，结合视频监控技术，可以建设先进的上游水库闸门远程监控系统工程。本文结合新疆某水库闸控自动化系统建设，谈一下可编程控制器技术在水库闸控自动化中的应用。

1.工程概况

闸室采用开敞式结构，闸室段长18.04m，闸孔设计3孔，为弧形钢闸门，每孔净宽4m，总净宽12 m。每孔闸门尺寸4×3.8m，启闭机采用卷扬式双吊点启闭机。卷扬式启闭机3台，电机功率3×7.5kW。

该项目采用的是德国Siemens公司的S7-300系列PLC，运用与之相配的STEP7编程软件，通过STL和LAD两种编程语言编制了下位机的控制程序。

组态软件采用了澳大利亚悉亚特公司的CITECT 6.2 工控组态软件对上位机监控进行组态，具有Windows风格的动态操作画面。

此外，文中对系统中的检测设备，编码器、传动设备变频器的工作原理也作了较为详尽的探讨。

2.基于可编程控制器的闸控系统设计与实现

2.1 设计原则

（1）本监控系统采用自动监控及后备硬件手动控制方式。

（2）控制中心与现地控制单元采用工业以太网作为主干通讯网络，物理层采用光缆，应用层采用以太网协议，实现现地控制单元和中控室计算机之间的可靠通信，符合当今工业控制网络发展的潮流，具有通讯速度高、通讯距离远、抗干扰能力强、协议开放、安装调试方便、通讯可靠等优点。

（3）在系统功能设计及软件设计时，充分考虑系统的容错运行性能，实现系统运行容错分级控制，确保系统安全可靠运行。

（4）系统安全可靠运行是每一个工业控制系统最根本的要求，在硬件设计完备的基础上，力求系统软件设计具有完备的系统自检、故障报警及处理等功能，满足系统运行可靠性的要求。

2.2 控制方式

系统采用开放式全分布系统结构，分设主控级和现地单元控制级，因此系统运行及控制方式选取及可靠切换尤为重要。

2.3 控制优先级

由于本系统存在多种控制运行方式，其控制的优先级排序如下：

控制方式切换将严格按照控制的优先级获取控制权，各控制权之间严格互锁，在切换过程中做到对闸门运行无扰动。

2.4 流量控制方式

本工程闸门的流量控制方式主要包括以下两种：开度控制，通过调整闸门开度来控制下放流量和上游水位；流量控制，依据配水方案和水闸流量计算公式，计算闸门开启高度，依据计算结果进行闸门开度控制。

在流量控制的过程中通过水位流量关系曲线计算实时流量，根据流量偏差修正控制；设置控制误差限和控制周期，避免闸门的平凡调节。

水闸过流计算公式：

水闸为孔口出流，流量为

式（2-1）

式中，是流量系数

是闸门开度，m，

是闸门宽度，m，

是水闸宽度，m，

上游水位，m，

是闸门槛高，m。

2.5 闸门开度及开启速度控制方式

闸门开度的精准控制依靠开度仪（传感器）和传动系统（执行机构）结合来实现，为闸控工程核心内容。

此项目中开度仪的为格雷码编码器通过通讯模块转换成PROFIBUS DP协议作为一个DP从站与可编程控制器S7-300通讯，其中有以下优点：①传统格雷码为RS422通讯因为是基带传输速率低，易受干扰。②经过调制成PROFIBUS总线协议后宽带传输速率高可达1.5M[2]。且抗干扰能力大大提高，现场接线工作量也减少。

③编程调试简单。

2.6 传动系统

是由机械部分、电气部分组成，机械部分――启闭机：开式齿轮结构；电气部分主要为变频器和电动机。

2.6.1启闭机主要参数：

型号：125KN

电机型号：YZ160M2-6 7.5KW

减速机速比：i1=40

开式齿轮速比：i2=5.11

钢丝绳滚桶直径：D=0.4m

滑轮组倍率：K=2

2.6.2电机转速计算：

根据三相异步电机转速公式：

n=60f/p*S 式（2-2）

式中，n：电机转速 f：频率 S：转差率

其中：f=50Hz P=3 S=0.922

代入后： n=60*50/3 *0.922=922转/min

2.6.3钢丝绳滚桶线速度计算：

线速度=电机转速/（减速机速比*开式齿轮速比） *（∏*滚桶直径）*1/滑轮组倍率

代入数据后：

L=n/（i1*i2） *（∏*D）*1/2=922/（40*5.11） *（3.14*0.4）*1/2=2.83m/min

2.6.4变频器启动具体实现方法：

（1）型号：西门子 MicroMaster440 11.5KW

（2）运行方式：无编码器矢量控制。

（3）控制方式：端子起停。

（4）速度给定方式：端子多段速1段10HZ ，2段15HZ。

（5）I/O输入输出：复位输入，故障，运行状态输出。

经变频调速后线速度对应为：

1段：L1=L* 10/50=2.83* 10/50=0.566m/min

2段：L2=L* 15/50=2.83* 15/50=0.849m/min

结论：经变频调速后滚筒线速度大大降低，有利于启闭机精准控制。

2.7 软件

以工业控制组态软件CITECT为开发及运行平台，实时监控应用软件主要负责系统数据的采集处理、各种运行操作、参数设置、系统运行状态监视，数据记录，动态运行报告生成及打印，提供故障报警故障信息显示等功能。

2.7.1 I/O点地址分配

在进行这项工作之前，需要对控制对象和控制任务进行统计和分析。本系统需要配置如下的不同性质的I/O点：8个模拟量输入；37个开关量输入；20个开关量的输出。

2.7.2 PLC编程软件STEP7及其应用

STEP7编程软件是一个用于SIMATIC可编程逻辑控制器的组态和编程的标准软件包，运行在操作系统WIN95/98/NT/2000/XP等下并与widows的图形和面向对象的操作原则相匹配。可对硬件和网络实现组态，具有简单、直观、便于修改等特点。该软件提供了在线和离线编程的功能，可以对PLC在线上载或下载。利用STEP7可以方便地创建一个自动化解决方案。

2.7.3 上位机软件编写

工控组态软件CITECT 6.2是一个集成的人机界面（HMI）系统和监控管理（SCADA）系统。它提供了适用于工业的图形显示、消息归档，以及报表的功能模板。高性能的过程藕合，快速的画面更新以及可靠的数据使其具有高度的实用性。其特性之一是全面开放，各系统集成商可用CITECT 6.2作为其系统扩展的基础，通过开放接口开发自己的应用软件。

因为CITECT 6.2组态软件是第三方软件在与S7-300以太网通讯时必须要用OPC（OLE for Process Control， 用于过程控制的OLE） 的方式。

启动后，CITECT 6.2将首先打开CITECT 6.2资源管理器。在此可访问各种编辑器，从中执行操作和监控系统的指定任务。

CITECT 6.2资源管理器的主要任务有：①完整组态；②项目的管理，包括打开保存移动和复制；③项目中多用户（客户机服务器环境）的网络编辑功能。即当多个编辑器在一个项目里工作时，能进行协调的数据管理；④画面体系/系统结构的控制和组态；

3.结论

本系统是用可编程控制器结合传统继电器，采用现代计算机总线网络技术，经过现场安装调试后基本能达到设计要求，在有大量数据通讯的工程中设计选材安装调试必须从抗干扰基本角度出发才能使系统最终良好运行。随着水利信息化工作的不断深入，闸控系统会融入水利信息广域网中，为各级水利管理部门合理调水配水提供水文数据，为提高用户用水效率提供依据。

参考文献：

[1]殷洪义.可编程控制器选择、设计与维护 （2002）第082639.

[2]刘建昌.于洪磊. S7-300/400PLC工业网络通信技术指南 （2009）第046195.

可编程控制器篇4

关键词：可编程控制器；控制技术；原理；应用

中图分类号：TP212.9 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）02-0048-02

可编程控制器是自动化领域与计算机领域交叉融合的产物，它以其自身在性能与功能方面的特点逐渐取代了传统的设备，成为当今工业自动化控制中的重要部分。

1 可编程控制器的概况

1.1 概念介绍

可编程控制器最先出现在美国，是一种以微型计算机技术为基础的先进装置，是计算机技术在自动化领域的运用成果之一。[1]与传统设备相比，可编程控制器呈现出诸多优点，如可靠性高、能源消耗量低、抵抗外界干扰的能力强等等，因此其拥有广阔的应用发展前景，在当前的工业控制领域的应用也相当广泛。

1.2 可编程控制器的构成

可编程控制器的构成部分同计算机类似。其构成结构图1所示。

CPU在可编程控制器中占据着控制核心的重要地位，它的作用是收集并储存系统中所需的程序和数据，并实时监测系统中元件的运行现状，负责诊断用户在编程过程中的错误，以保证整个系统的顺利运转；电源对于整个系统的正常与顺利运行至关重要；存储器可以分为RAM和ROM两类，RAM的功能是用来存储用户程序，而ROM的用途是用来存储系统程序；四是输入和输出接口部分；最后的构成部分是辅助继电器，单个可编程控制器一般会配有多个辅助继电器，用来保证正常运转。这些构成部分相互协调合作，共同促进了可编程控制器的顺利运转。

2 可编程控制器的工作原理探析

可编程控制器的本质是控制程序且能被用于工业环境的计算机系统。它采用的是在主机程序控制下重复运作的运作方式，其工作原理遵循的是以下三个步骤（图2）。

2.1 输入信息采样环节

在对输入的信息进行采样的过程中，首先CPU会对对象进行扫描的工作，将扫描得出的数据结果输送到寄存器中。[2]数据结果的内容包括设备的运作参数与效率、当前状态与温度等指标数据。

2.2 程序执行环节

在输入信息采样环节完成之后，开始进入程序执行的环节。CPU按照用户程序所下达的程序指令，按照顺序依次执行；CPU直接从编程元件和输入状态寄存器中读取所需的执行条件，按照程序设定的编排对数据进行对应的算术和逻辑运算过程，最终输送出运算的数据结果。

2.3 输出刷新环节

在执行完收到的所有指令后，CPU会重新刷新程序中的数据信息，并重复以上两个运行环节，对新的数据完成输入、输出和运算三个环节。

以上三个环节的运转过程与可编程控制器的系统控制合在一起被称为一个周期的运作。[3]周期的不断重复即构成了可编程控制器的工作原理与过程。通常来说，一部可编程控制器的一个运行周期所花费的时间越短，它就能在相同的时间里进行越多次数的周期运转，这对提高工业环境的控制监督能力具有十分重要意义。

3 可编程控制器的应用技术探析

3.1 应用技术现状

可编程控制器对传统的计算机应用程序进行了改善与提高，对计算机技术与工业控制技术进行整合，形成了新的计算机系统。在实际的工业控制过程中，可编程控制器通过接口与设备形成相互连接的系统，设备将自身的运行数据输入到可编程控制器中；可编程控制器对数据信息进行储存、算术与逻辑运算和输出等程序。可编程控制器输出的数据结果是工业设备控制优化运行状态的依据。

可编程控制器在工业控制中的运用，对工业运作环境起到了重要的改善作用，成功地将人与机器分隔开来，改善了工人的工作环境，也提升了企业的生产质量与生产力，促进了工业控制水平的提高。

3.2 应用前景与趋势探析

可编程控制器同传统设备相比具有较大优势，因此，它在当前的工业控制中的运用也越来越广泛。信息化的快速发展，为可编程控制器的广泛应用带来了机遇。

首先，计算机的各项技术成果都会被运用到可编程控制器中来。可编程控制器在存储容量、运算速度等方面都将得到大幅度的提升，对各种工业环境的适应能力会得到加强。

其次，计算机网络的发展，促使可编程控制器与其他类型的工业控制计算机系统相互交叉、融合，可编程控制器将向着大型控制系统的方向发展。大型控制系统的出现，将使得可编程控制器不再局限于工业领域，而是可以被广泛地运用到更多的领域，促进各个领域自动化水平的提高。

最后，可编程控制器的产品规模将朝着超大型与超小型的方向发展。目前，超大型的可编程控制器已经出现，采用多个CPU共同运转，存储器也具有超大容量。而小型模块化结构是超小型可编程控制器的发展倾向，灵活性会更强。

4 结语

在信息化技术高速发展的今天，可编程控制器技术的发展与应用会迎来新的机遇期，拥有广阔的发展前景。对可编程控制器的工作原理进行探析，可以不断完善其工作程序，更好地将其运用到工业控制中来；对其应用的现状与前景进行科学探析，可以推动可编程控制器行业水平的进步与提高，也对我国的工业控制水平的提高起到促进作用。

⒖嘉南祝

[1]张鹏.在工业应用PLC可编程控制器原理的作用分析[J].科技展望，2016，26（2）.

可编程控制器篇5

关键词：可编程控制器 电气控制 特点 应用

近些年来随着信息技术和科学技术的快速发展，计算机应用技术、通讯技术以及自动控制技术逐渐呈现出了融合趋势，正是在这一种趋势的影响下可编程控制技术逐渐发展起来，可编程控制技术是计算机应用技术、通讯技术以及自动控制技术的有机融合。与传统的控制组件相比，可编程控制器具有较强的实用性、可操作性以及抗干扰性，加强对可编程控制器应用的研究具有重要意义。

一、可编程控制器的特点

可编程控制器本身与传统的控制组件相比具有明显优势，可编程控制器有其自身特点，了解并掌握可编程控制器的特点对于我们深入分析可编程控制器在电气控制方面的应用是十分有帮助的。可编程控制器的特点具体表现在以下几个方面：

实用性和抗干扰能力强。可编程控制器能够适用于各种规模的电气控制场合。随着现代控制技术的快速发展，近些年来可编程控制器的功能日益完善，可编程控制器的应用范围也越来越广，它在位置控制以及温度控制等方面的应用就是典型的例子。当前可编程控制器采用了大规模集成电路技术，内部电路生产中也采用的是现金的抗干扰技术，这种技术的应用使得可编程控制器本身变得更具可靠性。此外可编程控制器还能够实现自动检测功能，在故障发生之后能够立刻报警。对于软件应用还可以适当编入器件自诊断故障程序，通过先进的抗干扰技术，可编程控制器的抗干扰能力得以显著增强。

重量轻，体积小。从当前可编程控制器的应用来看，超小型的PLC地步尺寸都是小于100mm的，重量则小于150g，功耗也只有数瓦。可编程控制器这一特点使得她更容易装入到仪器中，这对于实现机电一体化是非常有好处的。

操作简单，维护改进方便。可编程控制器是面向企业的控制设备，编程语言容易理解、接口容易是其典型特点。在实际应用过程中通过少量开关以及编辑控制指令就能够实现可编程控制器的有效应用。可编程控制器本身维护与改进也是非常方便的。在实际应用过程中它是用存储逻辑来代替接线逻辑。这能够有效减少控制系统设计和建造的时间、能够有效减少控制设备接线时间。这能够为后期维护提供方便，同时还能够有效改变其程序交易。能够很快适用生产过程的转变。

二、可编程控制器的应用形式

可编程控制器的应用形式是多种多样的，效果也非常明显这主要是由可编程控制器自身的特点决定的。详细分析电气控制的现状就会发现当前可编程控制器主要应用于以下几种形式：

开关量逻辑控制分析。开关量逻辑控制是当前可编程控制器在电气控制领域中最为典型的应用形式。在实际应用中可编程控制器支持下的开关量逻辑控制有效取代了传统的继电器电路控制方式。应用可编程控制器支持下的开关量控制能够正确凸凹山处理电气控制线路中逻辑控制欲顺序控制之间的关系，能够兼顾实现两者，也就是说在可编程控制器支持下的开关量逻辑控制装置不仅能够适用于电气控制系统自动化流水线作业中，同时还能够适用于电气控制系统单台设备控制作业中。龙门刨床、组合机床以及磨床是当前表现最为关键的几种表现形式。

分散控制系统。在电气控制中的分散控制对象离不开可编程控制器的支持，没有可编程控制器就无法实现对对象的有效控制。可编程控制器对对象的控制既可以通过在通信信号数据传输过程中来触发相应从而动作，也可以通过在上位机的联通高作用下经控制系统数据通总线来执行相应的通信指令以及任务。由于分散控制主要是是多台机械生产线联动控制，因而各个控制系统对象都需要在与之相对应的可编程控制器之下来进行作业。采用这样的控制方式，一台可编程控制器发生故障之后，其他的可编程控制器将不会受到影响。在网络通信连接的支持下在电气控制中可编程控制器能够与过程控制有机融合在一起。

集中控制系统。集中控制系统是一种非常典型的应用系统，在功能强大且综合的可编程控制坚实系统作用之下集中控制系统能够实现对多个联动装置的几种控制。在可编程控制器的支持下集中控制协同能构建起一个基于中央集中式的计算机控制作业体系。与传统单机控制系统相比，基于可编程控制器的中央集中式控制系统成本将更为低廉，操作起来也更加方便。但是我们在应用过程中也需要注意到当我们在控制过程中对某个控制对象应用程序进行调整的时候就会影响到整个中央集中式控制系，严重情况下会导致系统可编程控制器进行操作。会使得整个控制作业体系处于停滞状态。这是我们在今后应用过程中需要高度重视的一个问题。

运动控制。运动控制也是可编程控制器的一个显著特点。在系统中控制对象会做出直线运动或圆周运动，此时通过可编程控制器就可以实现对它的有效控制。采用专用的运动控制模块能够更加高效地完成传感器所进行的控制作业。可编程控制器的运动控制性能能够应用于伺服电机单轴控制、多轴控制以及可驱动步进电机系统当中。这样能够有效提升可编程控制器在电气控制中的应用价值。

模拟量控制。在电气控制过程中对模拟量进行控制是可编程控制器的重要功能呢过。电气控制过程中由于受多种因素的影响会出现多种变化连续的物理量，针对这些物理量的控制主要是在数字量A/D或是D/A转换作用下来实现的。通过这样的转换能够实现对模拟量指标的处理作业。在实际工作过程中应该加强可编程控制器在模拟量控制中的应用。

可编程控制器的应用是当今电气控制发展的必然趋势，当前可编程控制器的应用范围越来越广，人们对可编程控制器的作用越来越重视。在这样的背景下加强可编程控制器的研究具有重要意义。本文首先分析了可编程控制器的特点，而后重点论述了可编程控制器在电气控制领域中的应用形式。可编程控制器在电气控制中的应用具有重要意义。今后应该不断加强这方面的研究。

参考文献

可编程控制器篇6

【关键词】结构原理；编程语言；立体车库；应用

1.引言

可编程控制器是在顺序控制器的基础上发展起来的新型控制器，代替继电器接触器控制系统进行逻辑控制，是一种以微处理器为核心用作数字控制的专用全功能计算机，是现代自动化的三大支柱之一。

2.可编程控制器的结构

可分为外部和内部结构。从外形上看有模块式和整体式两种，模块式用于小中型PLC，整体式用于大型PLC。它的内部属于典型的计算机结构，由中央处理单元、存储器、输入接口电路、输出接口电路、电源和编程器等部分组成。

3.可编程控制器的工作原理

先对各个输入端进行采样扫描，把扫描的结果存入输入状态寄存器中，然后由CPU从存储器中逐条读取指令并执行该指令，将结果送入输出状态寄存器，等所有指令执行完成后，最后将输出状态寄存器的内容送至输出端，以便驱动线圈，就这样完成一次循环，周而复始采用循环扫描的工作方式，每次扫描所用的时间为一个扫描周期，只有十到几十毫秒。

4.可编程序控制的编程语言

常用的编程语言有梯形图、指令语句表、顺序功能图、逻辑功能图、高级编程语言五种。梯形图编程语言类似于继电器接触器控制系统，逻辑关系很明显，形象直观；指令语句表编程语言键入方便；顺序功能图类似于计算机编程的流程图；逻辑功能图类似于数字电子技术中的逻辑电路图；高级编程语言是用一些专用的计算机编程语言，如PASCAL语言来编程的。目前，各种类型的可编程序控制器基本上都能同时使用梯形图和指令语句表，虽然不同厂家生产的可编程序控制器有所差异，使用的符号、配置功能不一样，但编程原理和方法都是相同的。

图1 图2

图3

5.可编程序控制器在立体车库中的应用

立体车库主要是停放车辆，根据其构造不同可分为垂直升降式、升降横移式、简易升降式等立体车库，可停放多达数十辆以上至千辆之多的车辆，适合于建在中心商业区、住宅小区、车站、码头等地方。升降横移式立体停车库是通过升降或者横移载车板存取车辆的，主要由框架、载车板、传动、控制系统和安全防护措施几部分组成，框架一般采用钢结构，用来支撑车库的；载车板主要是承载库存车辆，其上的搬运器由四根钢丝绳和框架连接，可以做升降运动，横移电动机可以带动载车板整体做横移运动；传动系统是整个车库系统的核心部分，分为升降和横移两种传动系统；控制系统采用可编程序控制器实现升降和横移的具体动作；安全防护措施是保障车库的安全，一般有超限、阻车、防坠、警示等装置和车长检测、紧急停止开关。图1所示为3层10车位升降横移式立体停车库的工作原理图，每个车位单独配有载车板，中间层和地面层每层都有一个空位，顶层没有空位，空位是无载车板的空间，为车位升降提供通道。1-3为空车位，是没有存放车辆的车位，存放在1层的1-1、1-2、1-3车位的车辆可以直接存取，其载车板只做横移运动，不做升降运动；2层的2-1、2-2、2-3车位的载车板既可以做横移运动，也可以做升降运动；3层的3-1、3-2、3-3、3-4车位的载车板只做升降运动，不做横移运动。

立体车库的控制柜部分由按键显示板、PLC接口板、电气控制板三部分组成。按键显示板是控制系统的操作界面，设有车位选择、启/停、急停、复位、自动/手动切换等控制按钮。为了判断载车板上是否存有车辆，在每个载车板上应安装检测车辆有无的传感器；为了保证载车板是否运动到指定位置，在相应的车位上安装检测载车板是否升降或横移到位的限位开关；为了防止车辆进出库时与载车板的运动冲突，在车库的入口处安装检测车辆进出库检测装置。载车板的升降和横移运动分别由升降、横移两个电动机的正反转控制；通过指示灯的颜色显示载车板上是否有车辆，若绿灯亮则表示无车辆，若红灯亮则表示有车辆或人员进出库；防坠装置是通过载车板上的四个凹槽对车辆进行固定防坠。通过上述对控制系统的输入、输出分析，基本可以确定需要30个输入和26个输出。输入为10个漫反射型光电开关、11个上/下限开关、8个左/右限开关、1个镜面反射型光电开关；输出为7个升降电机的正反转和6个横移电机的正反转。从车库中取车时，底层车位不需要移动其载车板，可以直接进出车；顶层进出车，先要判断其对应的下方位置是否为空，若不为空就要进行相应的横移处理，直至下方为空才可进行下降动作，进出车完成后再上升回到初始位置。其运动的原则为升降复位，横移不复位。以图1所示中3-2号车出库操作，来分析取车操作，取车时，车盘下降条件如图2所示。

根据上面3-2号车出库操作编写的PLC程序（梯形图）如图3所示，共分为6个程序段。

6.结束语

可编程序控制器不仅可以应用在立体车库上，还可以应用在好多领域：数控机床、自动售货机、彩灯交替控制、密码锁、定时报时器等等。因此，只要是需要控制的地方，都可以用可编程序控制器实现。

参考文献

[1]郁汉琪.机床电气控制技术[M].北京：高教出版社， 2010.

可编程控制器篇7

【关键词】可编程控制器 智能控制 编程方法

1 前言

可编程控制器（PLC）在我国工业方面的应用越来越广泛，尤其是德国西门子系列的PLC在我国可编程控制器使用方面占了相当大的比重。通过西门子S7-200编程方法的学习，可以解决部分工业智能控制的问题。

2 S7-200编程方法

2.1 S7-200的程序结构

S7-200分为线性结构和分块结构两种形式的程序结构。也可以叫做线性程序设计和分块程序设计。

2.1.1 线性程序设计

当程序中有多个需要控制的任务时，该设计方法就是把这些任务根据工程需要编写在主程序（0B1）中。下面我们可以举一个例子说明一下，假设在一个控制工程之中包含四个需要控制的任务，分别为任A、B、C和D。那么线性程序设计即在一个主程序中我们将这4个控制程序根据要求编写进去。这种方法对于相对而言容易的并且规模较为短小的程序会有很好的效果，读起来会比较容易，而那些较为复杂的，分支多的程序则不适用。

2.1.2 分块程序设计

这种方法相对于上面的方法就能很好的处理复杂程序的问题了，它将总的工程分为许多个小而且简单的控制任务。这些小而且简单的控制任务也就是一个个子程序块。而最终通过调用的形式，主程序将这些子程序整合在了一起，这样就形成了一个完整的复杂的大程序。

当控制工程比较复杂，且分支较多的情况下，应用分块程序设计控制任务就更加便捷灵活了。在实际工程应用中更加广泛。而这每一个小任务块我们可以选择比较简单的线性程序方法，这样两者相结合使用会使得程序的编制更加便捷。

2.2 S7-200的编程方法

经过上面的介绍，对PLC的程序结构有了初步的了解，下面对于编制PLC控制程序的方法进行简单介绍。其编程的方法较多，常见的包括以下几种。

（1）图解法编程

顾名思义该方法是靠画图来编写PLC程序的。图解法编程又可以分为梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法。

（2）经验法编程

该方法是运用与自己工艺比较接近的程序，再根据实际的工程需要，对该相近的程序进行逐一修改，满足实际的工程需要。而这种经验法编程需要编程者具有很多的经验。

（3）计算机辅助设计编程

该方法在编制PLC程序时是把PLC编程软件与计算机联通，并在计算机上进行程序设计、离线或在线编程、离线仿真和在线调试等工作。S7-200的系列编程专用软件“STEP 7-Micro/WIN 32”3.0支持Windows95，Windows98和WindowsNT使用环境。

2.3 S7-200的编程步骤

前面我们对程序结构和编程序方法有了一个大概的了解，下面我们就来对PLC程序的编写上进行学习。PLC程序的编写与计算机是类似的，包括以下几个步骤。

（1）对系统任务分块

为了便于编程，我们通常会把较为复杂的、繁重的的问题简化成几个简单的、小的问题。这样对于一个复杂的工程来说，就可以把它化为几个相对原系统而言简单的小任务了。

（2）编制控制系统的逻辑关系图

在逻辑关系图中能够看出某个逻辑关系的结果，并且可以得出这个结果应该导出的一些动作。而整个的控制活动进行的顺序可以作为这个系统的逻辑关系。

（3）绘制各种电路图

在编制PLC的程序时很重要的一步就是绘制电路。绘制PLC的输入电路时要考虑以下几点：其一信号的连接点要与命名保持一致；其二输入端的电压和电流要适当的选取；其三要保证在特殊条件下系统能够可靠与稳定的运行；其四对于当高压引入到PLC的输入端时，会不会对PLC造成较大伤害也是需要考虑的问题。绘制PLC的输出电路时，同样的我们也要做到以下几点要求：其一输出信号的连接点要与命名保持一致；其二要保证PLC输出模块的带负载能力和耐电压能力；其三电源的输出功率和极性问题。

（4）编制PLC程序并进行模拟调试

编制程序时在保证了正确、可靠的情况下，如果能够经过改进，使程序具有简捷、省时、便于阅读、便于修改的优点就是最好的结果了。在编写任何一个程序块时，要对其进行模拟实验，进行问题查找，如果有错误即可及时的进行修改。

（5）现场调试

任何程序的设计都要经过现场调试的环节，因为只有经过现场调试的系统才能最终投入现场使用。现场调试过程中可以发现控制回路和控制程序不符合系统所要求的地方或者二者存在矛盾的地方。

（6）编写技术文件并现场试运行

这是最后的一个步骤，经过以上的步骤，我们基本确定了系统的控制电路和控制程序，也即整个系统的软硬件都有了。这时我们要对电路图、PLC程序、使用说明及帮助文件等技术文件进行整理。

3 小结

在编程时首先是要根据整个工艺来进行任务的分块，然后正确的运用指令，编写好每一个子程序块，之后就可以进行单元调试的环节了，这里包括了软硬件联调与系统总调，还有对程序不满足工程要求的地方进行修改这三部分。最后经过一段时间的实验运行，如果没有问题后就可以投入实际的运行了。

参考文献

[1]黄德先，王京春，金以慧.过程控制系统「M].北京：清华大学出版社，2011.

[2]廖常初.大中型PLC应用教程「M].北京：机械工业出版社，2007.

可编程控制器篇8

【关键词】电气盘车；三相可控硅整流；可编程控制器

1.引言

立式水轮发电机组大修后，要对其轴线进行测量与调整。机组轴线调整质量的好坏，将会直接影响到整个发电机组的安全稳定运行。通常是在发电机组的上导、下导、法兰和水导四个地方，各按X、Y方向安装两只千分表，用电气或机械盘车的办法，使发电机组的转子缓慢转动，然后在各等分测量点处停止，用千分表测量其位移值，并对测量值进行计算，以此分析轴线产生的摆度大小和方向。通过刮削有关组合面或在有关组合面加垫的办法，使镜板摩擦面与轴线、法兰组合面与轴线的不垂直获得纠正。

目前使用的可控硅电气盘车装置，其触发、换相、控制电路均由模拟电路和继电器组成，控制线路复杂，输出电流波动大，可靠性低。特别是换相时间整定麻烦，控制转向不准确。本文提出一种用可编程控制器实现的电气盘车装置，其具有控制线路简单、电流稳定、控制点准确、可靠性高的特点。

2.电气盘车装置的组成及原理

可编程控制器电气盘车装置主要由整流变压器、三相桥式或半波可控硅整流器、定子/转子调节器等部分组成，原理图如图1所示。

在三相同步发电机转子绕组和定子任意一相绕组同时通入直流电流，则定、转子之间会产生相互作用力。由于电磁力具有同性相排斥、异性相互吸引的作用，而使转子旋转。当转子转至与定子A相轴线一致时，转子停止不动。若此时切断A相直流电流，再通入B相直流电流，这时在定子空间将产生一个合成磁场，它将吸引转子转动120°（电角度）达到新的平衡，可见如果按A、B、C、A顺序不断切换，转子就会沿A、B、C相序方向旋转，周而复始。只要电流大小合适，且相序切换正确，就可以使转子稳妥而连续的转动或停在任一平衡位置上。

三组完全相同的三相半波可控硅整流电路分别为定子A、B、C三相绕组提供所需直流电流。转子绕组励磁电流则由一组三相桥式可控整流提供。采用三相桥式整流虽然比半波电路多用了三个可控硅，但提高了整流变压器的利用率，减小了变压器的容量，从而减轻了整个装置的重量。当发电机转子旋转时，三相半波电路工作在整流状态，调整控制角可使整流器输出盘车所需的电流；当停止时，由于定子绕组的电感量很大，会产生较大感应电势。如果此电势加到发电机线圈和可控硅上，将会损坏这些器件。为此设计灭磁程序，将控制角α增大到150°，使三相半波电路工作在逆变状态，这时线圈所储存的磁场能量逆变反馈回电网，消除了感应电势的危害。

定子调节器由可编程序控制器Mic-roLogix1200 1762-L24BWA、输入输出混合模拟模块1762-IF2OF2、直流信号变换器、运算综合组件、三相移相组件、脉冲放大组件、稳压电源组件、以及同步变压器等组成，如图2所示。MicroLogix1200 1762-L24BWA可编程序控制器是美国A-B公司的一种功能强大的小型控制器，它集成了处理器、电源、嵌入式输入输出点，具有14点24VDC输入，10点继电器输出，存储器模块可用于用户的上载、下载和传送。实时时钟RTC可用于定时控制等。操作系统可闪速升级，无需更换硬件。输入输出混合模拟模块1762-IF2OF2为两路模拟量输入、两路模拟量输出。

整流变压器副边经三套三相可控硅整流，由分流器分别检测出输入到定子A、B、C三相定子绕组的电流信号，然后由直流信号变换器变换为电压信号，之后输入到可编程序控制器模入模出模块1762-IF2OF2的模拟量输入端、运算综合组件内，并与来自1762-IF2OF2的模拟量输出给定信号一起进行比较，其差值经运算综合组件运算放大而获得一校正信号，此信号再与1762-IF2OF2的限制信号综合为控制信号，控制三相移相组件的脉冲移相角α，并经脉冲放大组件进行功率放大，分别触发A、B、C三套三相半波整流电路的可控硅。

由于三套可控硅整流器工作原理是一样的，所以只以供给A相定子绕组的一套可控硅整流器为例进行说明，比如供电电源电压由于某种原因升高了，此时输出给A相绕组的励磁电流增大，由直流信号变换器变换为电压信号也增大，此信号与可编程序控制器的给定信号比较，获得一增大的差值信号，经PID运算放大和综合放大后而获得一减小的控制信号，三相移相组件在此减小的控制信号作用下，移相角α加大，导通角减少。从而使可控硅的输出电压减小，输送给A相定子励磁电流减小，此一过程一直到发电机A相定子励磁电流恢复到原来值为止。所以，可编程电气盘车定子调节器也是一个维持发电机定子励磁电流不变（严格来说是有误差的）的调节回路。转子调节器的工作原理与定子调节器相类似。

同步问题是三相可控硅整流电路重要的问题。本装置利用一个过零检测器在线电压UAC由负半周到正半周过零时刻产生同步脉冲，因为线电压UAC与相电压UA相差30°，所以同步脉冲的出现时刻正好为A相的自然换相点。而A、B、C相的自然换相点彼此相差120°。同步脉冲送到三相移相组件使其产生的可控硅触发脉冲即与主电路的电源同步，图2是定子控制系统框图。

3.盘车电流及控制算法

3.1 盘车启动电流计算

启动电流IJ是设计整流器的依据。一般可按转子额定电流的30%～40%估算，为了更准确些，可按经验公式计算：

式中：

Ik——空载励磁电流（安）；

Q——盘车时转动部分总重量（吨）；

n——额定转速（转/分）；

D——推力轴承平均直径（米）；

U——发电机定子端额定电压（千伏）；

f——摩擦系数（钨金瓦）（取0.07）；

α——盘车时的电气角（度）。

启动电流不一定是直接通入定、转子的电流。由于定子与转子额定电流不同，定子可通大一些，转子可小一些，但要符合的关系。IZ、Id分别为转子电流（安）和定子电流（安）。

3.2 控制算法的选择

PID（比例-积分-微分）控制算法是过程控制领域中技术成熟、广泛使用的控制算法，它是基于经典控制理论，并经过长期工程实践而总结出的一套行之有效的控制算法。为了确保盘车时电流稳定，在定、转子调节器均采用PID闭环控制。

4.软件设计

电气盘车的应用程序采用Rockwell的RSLogix500编程软件编程，下面分别对各个模块进行介绍。

4.1 转子调节器应用程序模块

转子调节器应用程序主要完成PID参数初始化，对键盘进行扫描；当接到电流启动信号时，PLC对模拟量输入值进行采样处理，整定后通过模拟量口输出，驱动可控硅控制电路，使转子电流以整定的速度升至整定值；当接到电流停止信号，PLC将转子电流以整定的速度降为零，并停止风机运行；当转子盘车装置出现过载或电源缺相等故障时，PLC跳开总电源开关，实现对转子柜的保护，转子调节器程序框图如图3所示。

4.2 定子调节器应用程序模块

可编程定子调节器应用程序由控制程序和调节程序程序两部分组成。控制程序主要完成可编程定子盘车装置的操作控制。当电源开关合上后，PLC上电初始化，输出开关量，启动风机；扫描键盘，如果就地/远方选择开关选择远方控制，则封锁就地控制信号。接着下来判断运行或整定方式。如果运行/整定选择开关置于运行位置时，A、B、C三套可控硅整流器按A-B-C顺序轮换输出；如果点动或连续选择开关置于点动位置时，每按动一次点动按钮，就有一套可控硅整流器输出，第一次按点动按钮时，自动默认为A相的一套可控硅整流器输出，以后分别为B、C，再回复到A，周而复始；如果选择开关置于连续位置时，A、B、C三套可控硅整流器将连续轮流输出。如果总电源开关断开，PLC的输出开关量，停止风机运行，同时关闭移相触发脉冲组件。如果定子盘车装置出现缺相、脉冲丢失、过载、稳压电源损坏等故障，则PLC输出信号，跳开总电源开关。

调节程序主要完成输出电流软上升和下降控制，输出电流调节和限制，A、B、C三套可控硅整流器轮换切换时间整定，输出电流最大值整定等。程序框图省略。

5.结束语

可控硅电气盘车装置经过现场试验，各项技术指标达到设计要求。与国内同类产品比较，它具有以下特点：

（1）能使发电机定转子电流在20-110%额定值范围内进行稳定、平滑的调整；

（2）采用可编程序控制器、脉冲移相放大组件作为触发控制电路，脉冲移相、定子绕组切换均由程序控制，线路结构简单、维护方便、性能可靠；

（3）具有最大输出电流限制、脉冲丢失和缺相保护、稳压电源故障保护；

（4）自动盘车换相时间可任意整定，停点准确；

（5）盘车装置退出运行时，采用逆变方式灭磁，确保了可控硅及发电机绕组的安全；

（6）设有自动和手动两种电流调节方式。在使用自动调整方式时，输出电流可以从零逐步升至整定值，升速可以用编程软件任意设定。

参考文献

[1]刘云.中小型水轮发电机安装与维修[M].北京：机械工业出版社，1996.

[2]程玉华.西门子S7-200工程应用实例分析[M].北京：电子工业出版社，2008.

[3]韦抒.基于单片机电动盘车的设计与实现[J].广西轻工业，2009（5）：25-55.

可编程控制器篇9

关键词 西门子SIMATIC S7-300；可编程控制器；倒角机

中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0096-01

大型车间是特钢事业部重要的棒材成材车间，在过去几十年间棒材成材切割后留有毛刺，一直是影响产品外观形象及质量档次的重要问题，传统的人工修磨工艺技术，虽然一定程度上能够起到改善的作用，但一直不能彻底解决。为此，我厂自行开发研制了集自动上辊，自动车削，自动记数，自动齐头，自动打捆为一体的倒角机。为适应现场自动控制的要求，采用了西门子公司先进的s7系列可编程控制器。

1 设计方案

系统控制原理：倒角机在棒材生产线中能够完成自动上辊，自动车削，自动记数，，自动齐头，自动打捆等动作，自动控制系统相应的基本功能包括：①提供倒角机（车床）所需电源及完成相应电气动作；②控制液压传动系统，完成相应动作；③检测相应工艺状况及参数；④完成自动连锁动作控制；⑤完成显示操作、记录、报警等功能。工艺流程原理如图1所示。

图1 棒材倒角机工艺流程原理

棒材倒角机的各种动作主要是由液压传动系统和电机实现的，自动控制系统中，由根据预先编制好的程序指令，输出各种动作来控制液压阀或电机及车床，以实现不同的动作功能，同时从现场采集各种状态参数，以实时监控倒角机的运行。

2 系统的组成

2.1 系统基本结构

根据自动控制的要求，我们选用了SIMATIC S7-300可编程控制器模块化设计结构，使各种独立的模块之间可以进行广泛的组合，易于扩展。整个控制系统主要由六部分组成：现场一次检测元件和执行机构，现场总线I/O，操作机构，CPU，上位机和应用程序。

一次检测元件和执行机构主要完成对现场数据的采集和对倒角机动作的直接控制；现场总线I/O接收一次元件采集到的数据，传送至CPU进行处理，并根据CPU的处理结果输出控制信号控制执行机构；操作机构根据现场要求给出功能指令；CPU对各种数据进行计算处理，并输出控制信号；上位机完成画面监控；应用程序用来实现CPU和上位机的功能。

2.2 系统各部分组成

1）检测环节。现场检测元件（传感器，限位开关，光电开关等）、对各项工艺参数（压力、温度、液位、电流、电压等等）和定位位置等进行检测采集，作为系统控制和故障诊断的依据。

2）操作机构。通过操作台或监控画面上的控制钮给出功能指令，传至CPU，CPU进行计算处理后，输出控制信号给执行机构。

3）控制执行机构。接收CPU的控制信号，由24V电磁阀控制液压油路，完成拨钢，加持，收集齐头等动作；由电机完成滚道运送，车床车削等功能。

4）CPU。CPU是整个控制系统的核心部件，选用CPU315-2DP，1块，它具有大型的程序存储容量，并有PROFIBUS-DP主/从接口，可以配制成分布的自动化结构，易于今后的系统扩展。智能化的诊断功能连续监控系统工作是否正常，并记录错误和特殊系统事件，对I/O所采集到的各种信号数据进行计算处理，给上位机提供数据并接受上位机的操作指令，同时输出控制信号给I/O来控制执行机构完成不同的动作。

5）工艺监控。监控功能由工控机带显示器来实现，监控画面采用西门子PLC配套编程软件WINCC5.1进行编制，主要包括倒角机整体工艺画面和动作控制画面，可以方便地监控所有的工艺参数和运行状态，并可以直接在画面上控制倒角机的各个动作。

6）应用程序。应用程序采用西门子PLC配套编程软件STEP7 5.1进行编制，程序编写过程如下：对系统进行硬件配置；设置变量表；编写子程序；最后编写主程序，根据工艺要求实现对棒材倒角机的手动和自动控制过程。

3 系统特点

1）运行稳定可靠，兼容性强。自动控制系统的设计采用了先进的现场总线技术，现场总线I/O采用德国图尔克I/O模块，与西门子CPU以及配套的编程软件兼容通用，防护等级高，每一个I/O点都有自诊断功能，能够适应现场恶劣的环境。

2）节约电缆，减小施工量。现场I/O模块全部安装在现场，检测、控制和执行机构的信号直接连接到现场I/O模块，只需一根总线和一根电源线即可把所有现场模块与控制室中的CPU连接起来，实现整个系统的通信和控制功能。改变了过去所有现场信号都通过电缆连接到控制室PLC的控制方式，节约了大量电缆，并避免了因远距离敷设大量电缆而增加的施工量。

3）系统维护简单方便。设计选型合理，系统的稳定性高，故障率低。每个信号点都具有自诊断功能，通过故障指示灯即可快速判断故障点，及时排除故障。远距离敷设电缆的减少，几乎避免了以往常因电缆引发的故障，使系统维护工作变得更加简单方便。

4 效果与效益

倒角机操作简便、灵活、安全可靠、自动化程度高，具有国内领先水平，SIMATIC S7可编程控制器控制设备性能稳定，维护方便，既降低了维护人员的劳动强度，又保证了生产的稳定畅行，收到了很好的经济效益和社会效益。

可编程控制器篇10

[关键词]教学改革 课题式单元教学 课题式一体化教学

高等职业教育是我国高等教育的重要组成部分，其根本任务是培养和造就实用生产、建设、管理、服务第一线需要的德、智、体、美全面发展的高等技术应用型人才。《可编程控制器》是一门理论性和实践性都较强的课程。目前，无论是工科类本科院校还是高等职业技术院校，都意识到了这门课的重要性。为适应社会对新世纪素质教育的教学要求，我校对该课程教学改革作了如下尝试，收到良好效果。

一、以课题式单元教学模式开展教学

1.以课题式单元教学模式开展教学，合理地改革教材，设计好每一个实例课题。我们知道，用于教学的《可编程控制器》教材，在编写时一般是按照：基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等分成各个独立的章节。编者按照结构严谨性进行编书，教师实施教学时，则要考虑有利于学习者的认知过程而开展教学。这是教材使用者要注意处理好的问题。如果任课老师按照教材的顺序进行教学，就是要将全部基本指令学习完毕，再学习基本应用，基本学习完毕再进行基本操作的学习。这样，在一段期间内学习完所有指令，学生学习后的印象不深刻，容易混淆，到基本应用的学习时，又得重新对所涉及的指令进行学习，效率不高。所有理论学习完后，才进行基本操作，不能互得益障，教学效果不好。

为此，我校在PLC教学中采用了课题式单元教学，重新自编教学内容。通过对上百个应用实例筛选、整合形成六个单元，每个单元由六个同类实例组成。每个课题以一个应用实例为主题，其内容包括：应用实例的生产目的、生产条件和生产环境的介绍、用可编程控制器实现控制的线路、所用的基本指令、编程方法、调试应用。由六个运用同类指令的实例课题组合成为一个教学单元，全部教学内容分为六个教学单元。六个单元课题分别是可编程控制器原理、时序控制、计数控制、位置控制、步进控制和特殊功能综合应用。单元内的课题按照其难易程度安排教学的先后顺序。第一单元有电机的点动控制、电动机的连续控制、电机的正反转控制、电机的手动Y-Δ控制、抢答器控制系统、数学显示控制系统这六个实例作为对可编程控制器工作原理部分的学习。第二单元包括电机自动Y-Δ降压启动控制、两灯来回闪亮循环控制、多台电机顺序控制、货物传输带控制系统、舞台艺术灯光控制、灯光喷泉综合控制等六个实例，学习按时间顺序控制的原理及应用。从以上列举的两个单元可以看出，老师精选设计的每个实例课题有一定的科学性、连贯性，由简到繁、由易到难。单元内各实例都能有效地为该单元核心的教学内容服务。

因此，要改革传统教学为课题式单元教学，首要任务是合理地设计好每一个实例课题。这些实例课题既能方便学生的学习，又要包含本课程的所有知识点。

2.实施课题式单元教学的优势

一方面，每个课题以实例为重点，这些实例都是来自我们的生活、生产。通过实用案例的分析与学习培养他们分析问题、解决问题及实际动手能力，实现学习与工作的零距离对接。学生学习兴趣浓，学习效果有保证。另一方面，实施课题式单元教学先设主题，由主题引出知识点，并结合实际案例，边讲边学边用新知识解决出现的问题。这样，既调动了学生的学习兴趣，又把他们从配角“逼”到了主角的位置上，使他们乐于接受新知识，并在不知不觉中掌握新知识。通过一个单元的学习，学生已将该单元的重点指令很深刻地留在脑海中。他们灵活应用指令的能力会逐步增强。

二、以课题式一体化教学模式开展教学

1.以课题式一体化的模式进行授课，在时间上保证每个课题都能做到教师的理论指导与学生的实践保持连贯性。能充分发挥学生学习的主动性和积极性，教学效果事半功倍。

在《可编程控制器》教学中，教师先介绍课程实例的应用环境、注意事项，再讲解预备知识，给出解决该实例的编程思路，然后由学生根据教师的引导进行编程、上机调试，最后教师给出能成功实现该实例功能的参考答案，让学生自己进行对比、归纳、总结、得出结论。学生能够对每一个实例，在教师指导下编写出程序，并立即上机试验，校验自己编写的程序是否正确。这样，在时间上保证每个课题都能做到教师的理论指导与学生的实践保持连贯性。学习专业技术课时，理论不能及时联系实践，自然会降低学生的学习热情。教学质量就难以有所突破了，通过课题式一体化教学，能充分发挥学生学习的主动性和积极性，为教学的成功提供有力的保证。

2.课题式一体化教学过程中教师不但要分解课题难度，而且要引导学生独立完成程序

以“击中目标”课题为例来说明。课题大意:“有一游戏设备，当参与者放入硬币后开始进行10秒的计时。在限定时间内，参与者每击中一次目标，设备就发出击中信号一次，在限定时间以后，再击中目标为无效。游戏结束时，设备自动报出游戏参与者的成绩：击中低于三次，成绩为‘差’；击中次数在三与八之间为‘一般’；击中次数在八次或以上，结果为‘优’。”

学生对本课题较感兴趣，但又觉得有一定的难度。教师预先分析难点所在，在让学生着手完成系统设计之前做好引导工作。本课题的知识点是计数器和定时器综合应用，重点又是计数器的使用。难点有两处，一是多个计数器的灵活应用，一是定时时间的处理。我们的做法是：与学生一起回顾了计数器的计数特点，引导学生思考本课题中三种成绩需用多少个计数器？暗示三种成绩只有两个数据分界点，则只用两个计数器。跟学生分析用计数器控制显示成绩的思路是：成绩分为“好”和“差”的两种情况各用一个计数器触头控制，而成绩一般的结果则用表示“好”与“差”的两个计数器的触头配合控制。同时还强调要注意，击中目标键应作为两个计数器的共同计数输入控制信号。最后，要求学生合理运用定时器的触头用作射击动作的结束控制和到点成绩显示的控制。经过如此的引导，难点被一一分解，本课题的设计思路已经很清晰地出现在学生们的脑海中，系统的设计也就迎刃而解了。只要教师引导得当，把难度分解好，学生学习、运用知识就会得心应手。

在教学过程中，教师一般不应直接给出实例中的可编程控制器程序，而是给出程序的大框架，引导学生自己完成该程序的编写、上机验证，最后才给出参考程序供学生作对比、修正。整个教学过程充分发挥了学生主体作用，教师在这个过程中起引导作用。

3.实施课题式一体化教学的优势

一方面，能逐步培养学生解决实际问题的能力。另一方面，能逐步提高学生的编程能力，应用能力。任课老师把可编程控制器教程分为若干个单元，每个单元中的几个实例都是以某个重点指令的应用为主线。应用程序由简单到复杂。通过一个单元的学习，学生较熟练的掌握该单元的重点指令。他们灵活应用指令的能力会逐步增强。

我校实施《可编程控制器》课程改革，在专业课教学中采用一体化的教学模式，实施课题式单元教学，教学效果有明显的提高。笔者相信，有更多的同行会探索出更多更好的教学模式。

参考文献