高職ＰＬＣ實驗教學系統(tǒng)研究

王翠艷　郭　菲

摘要:以十字路口交通燈的PLC自動控制為研究對象，分析了交通信號燈的控制過程，提出增設盲人過街提示功能，并設計了控制裝置，對PLC控制系統(tǒng)進行了硬件制作和軟件設計。

關鍵詞：高職； PLC；交通燈；自動控制；實驗教學

PLC是集計算機技術、自動控制技術、通信技術為一體的自動控制裝置。由于它可通過軟件來改變控制過程，而且具有體積小、組裝維護方便、編程簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點，已廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。為適應社會需要，當前高職院校的機電、電工電子、自動化等專業(yè)，在學習傳統(tǒng)的電氣控制技術的同時，大都增設了PLC應用技術課程。

高職教學的特點是既重視講授理論知識，又突出技能訓練。實驗是學生樂于接受的教學方式，可滿足學生的求知欲，激發(fā)學生學習知識的興趣。學生通過動手、觀察、直觀感受掌握現(xiàn)象和本質(zhì)，進一步對所學的理論知識加深理解。學生可以通過調(diào)試自己編制的程序，進行模擬實驗。在培養(yǎng)動手能力的同時，可培養(yǎng)學生應用理論知識的能力以及分析問題和解決問題的能力。

交通信號燈是日常生活中常遇到的實例，頗具典型性和實用價值。本文以十字路口的交通信號燈控制為研究對象，進行PLC實驗教學系統(tǒng)研究。

總體設計方案

交通信號燈設置 圖1是十字路口交通信號燈示意圖：在東西、南北方向均設有紅、黃、綠三只信號燈，通電后六只信號燈按照控制時序周而復始地循環(huán)動作。

盲人過街提示裝置為方便盲人通行，在東側設計有過街提示裝置。此裝置由按鈕和蜂鳴器組成，如圖1所示。當盲人需要南北通行時，按下按鈕，如果此時東西向紅燈亮，則蜂鳴器發(fā)聲，提示可以通行；如果南北方向紅燈亮，此時蜂鳴器不發(fā)聲，盲人不能通行，得東西向紅燈亮時，蜂鳴器發(fā)聲才可以通行。

控制方案如圖2所示，主要由PLC、輸入電路、輸出電路、接口和供電電源等組成。

PLC資源分配及選型

資源分配如表1所示。根據(jù)PLC資源分配，交通信號燈控制共需8個點，所以選三菱公司的FXON—24MR型PLC?？刂茣r序圖如圖3所示。

系統(tǒng)設計

硬件設計硬件系統(tǒng)設計如圖4所示，輸入按鈕、輸出信號燈、蜂鳴器按圖示要求接入PLC控制器端口。蜂鳴器工作電壓為直流6V、輸出信號燈工作電流要求20mA，由直流穩(wěn)壓電源供電。

軟件設計根據(jù)交通信號燈的控制要求及PLC控制系統(tǒng)的硬件設計，編制交通燈控制梯形圖程序，如圖5所示。

PLC交通燈實驗教學系統(tǒng)樣機

交通燈實驗板 設計制作的交通燈實驗板如圖6所示。

交通燈實驗教學系統(tǒng) 交通燈控制實驗教學系統(tǒng)如圖7所示。將PLC與交流電源、實驗板、直流穩(wěn)壓電源連接，即可進行實驗。該系統(tǒng)除交通燈實驗外，還可進行指令、端口、定時器、計數(shù)器、串口、LED顯示、數(shù)據(jù)采集等綜合性和設計性實驗。

本文以十字路口交通信號燈的PLC控制為例，研究設計了20套交通燈PLC控制實驗教學系統(tǒng)。在實際應用中，各交通路口狀況是不同的，采用PLC控制城市交通指揮信號燈，可根據(jù)不同交通路況要求，隨時修改控制程序，以適應不同交通流量和路況要求。通過實驗，使學生深刻體會了PLC與傳統(tǒng)繼電器控制相比的優(yōu)越性，使每一個學生的動手能力和理論水平都有了較大提高。

本校高職分院對4個班共300名學生利用該裝置進行實訓。通過動手動腦、由易到難的訓練，學生提高了分析問題和解決問題的能力。在各個實訓環(huán)節(jié)中，學生都能體驗到成功，增強了學習的自信心，并使學生深刻體會到PLC控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)及日常生活等領域中應用的廣泛性。當前，就業(yè)市場對機電人才有較大需求，用人單位提出“懂PLC者優(yōu)先”。這一現(xiàn)實更加激發(fā)了學生的學習欲望，使學生的創(chuàng)新能力得到了很大的提高，為今后的工作、學習和科研打下了良好的基礎。

參考文獻:

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[3]陳宇.可編程序控制器基礎及編程技巧[M].廣州：華南理工大學出版社，1999.

作者簡介：

王翠艷（1979—），女，江蘇沛縣人，石家莊鐵道學院工程訓練中心助教，主要從事機電一體化專業(yè)教學。

郭菲（1982—），女，河北武安人，石家莊鐵道學院四方學院助教，主要從事專業(yè)外語教學。

（本文責任編輯：張維佳）