談如何教職業(yè)技術(shù)類學(xué)生安裝和維護(hù)PLC

【摘 要】目前，PLC已成為工業(yè)、農(nóng)業(yè)及其它諸多產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化、遠(yuǎn)程化及智能化的重要電氣裝置，是職業(yè)類技術(shù)學(xué)校必教的一門技術(shù)應(yīng)用課程。幫助學(xué)生弄清其組成和基本原理、了解其應(yīng)處的工作環(huán)境及安裝和維護(hù)時(shí)應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題是PLC課程老師必教的內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】PLC；安裝和維護(hù)；職業(yè)類技術(shù)；教學(xué)

1.講清PLC的組成和基本原理是教會(huì)學(xué)生正確使用PLC的前提

職業(yè)類技術(shù)學(xué)校強(qiáng)調(diào)要注重學(xué)生的應(yīng)用能力，其前提是必須弄懂設(shè)備的組成和基本原理。PLC學(xué)習(xí)也是如此。

因此在教學(xué)中要跟學(xué)生講清，PLC實(shí)質(zhì)上是一種工業(yè)控制用的專用計(jì)算機(jī)，由硬件和軟件兩大系統(tǒng)組成。硬件由中央處理器（CPU）、存貯器、輸入/輸出接口電路、電源、編程器、以及一些擴(kuò)展模塊等組成。軟件主要有系統(tǒng)軟件和用戶軟件組成，系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)的管理程序、用戶指令的解釋程序和一些專供系統(tǒng)調(diào)用的專用標(biāo)準(zhǔn)程序塊等，它是制造商在生產(chǎn)時(shí)裝入機(jī)內(nèi)，永久保存，用戶不能更改；用戶軟件是生產(chǎn)商提供的編程語(yǔ)言自主編制的應(yīng)用程序。

PLC的工作原理與計(jì)算機(jī)工作原理基本相同。PLC的工作方式是采用周期循環(huán)掃描，集中輸入與輸出。PLC運(yùn)行后，以重復(fù)的方式執(zhí)行用戶程序，不停地循環(huán)掃描執(zhí)行。掃描過(guò)程一般包括五個(gè)階段：故障自診斷、通信處理、輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新。PLC的工作過(guò)程也可根據(jù)PLC內(nèi)部系統(tǒng)按其功能劃分為三部分：輸入、邏輯、輸出。PLC的邏輯部分是關(guān)鍵，PLC提供了各種邏輯部件，同時(shí)提供了組合這些邏輯部件的編程語(yǔ)言。PLC將各種輸入信號(hào)采集到PLC內(nèi)部之后根據(jù)編程語(yǔ)言所組合的控制邏輯來(lái)執(zhí)行規(guī)定的輸出。

目前各國(guó)都在研制開(kāi)發(fā)PLC可編程控制器。常用的PLC控制器主要來(lái)自美國(guó)、歐洲和日本等國(guó)，各國(guó)的PLC技術(shù)都是相互隔離情況下獨(dú)立研制開(kāi)發(fā)的，產(chǎn)品有明顯的差異性，日本的產(chǎn)品重點(diǎn)在小型上，歐美的產(chǎn)品以中大型為主。

2.讓學(xué)生了解PLC的工作環(huán)境是確保學(xué)生正確安裝PLC的必備知識(shí)

PLC在設(shè)計(jì)制造時(shí)已盡可能考慮其對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)。但目前大多數(shù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境是惡劣的，干擾源眾多，會(huì)影響PLC的正常工作，影響PLC的功效和壽命。因此必須控制PLC的工作環(huán)境，讓學(xué)生知道在安裝PLC時(shí)，要避開(kāi)下列場(chǎng)所：

環(huán)境溫度超過(guò)0～50℃的范圍，相對(duì)濕度超過(guò)85%或者存在露水凝聚的地方；有曝露在太陽(yáng)光直接照射、高溫、結(jié)露、風(fēng)雨中的場(chǎng)所；有粉塵、油煙、導(dǎo)電性粉塵、腐蝕和易燃?xì)怏w的場(chǎng)所；頻繁或連續(xù)振動(dòng)的場(chǎng)所，振動(dòng)頻率為10～55Hz、幅度為0.5mm（峰-峰）；超過(guò)10g（重力加速度）沖擊的場(chǎng)所。

3.強(qiáng)調(diào)掌握安裝和維護(hù)PLC時(shí)應(yīng)注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題是提高學(xué)生應(yīng)用PLC能力的關(guān)鍵

細(xì)節(jié)決定成敗。學(xué)生在學(xué)習(xí)PLC時(shí)，老師一定要使學(xué)生關(guān)注PLC安裝和維護(hù)時(shí)的一些細(xì)節(jié)問(wèn)題，這樣才能在實(shí)際工作時(shí)應(yīng)用自如，減少損壞設(shè)備率。

3.1注意安裝方法

為了保證可編程控制器在工作狀態(tài)下其溫度保持在規(guī)定環(huán)境溫度范圍內(nèi)，安裝機(jī)器應(yīng)有足夠的通風(fēng)空間，基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔。如果周圍環(huán)境超過(guò)55℃，要安裝電風(fēng)扇，強(qiáng)迫通風(fēng)。

3.2注意安裝位置

為了避免其他外圍設(shè)備的電干擾，可編程控制器與高壓設(shè)備和電源線之間應(yīng)留出至少200mm的距離。當(dāng)可編程控制器垂直安裝時(shí)，要嚴(yán)防導(dǎo)線頭、鐵屑等從通風(fēng)窗掉入可編程控制器內(nèi)部，造成印刷電路板短路，使其不能正常工作甚至永久損壞。

3.3注意電源接線

如果電源發(fā)生故障，中斷時(shí)間少于10ms，PLC工作不受影響；中斷超過(guò)10ms或電源下降超過(guò)允許值，則PLC停止工作，所有的輸出點(diǎn)均同時(shí)斷開(kāi)。當(dāng)電源恢復(fù)時(shí)，若RUN輸入接通，則操作自動(dòng)進(jìn)行。對(duì)于電源線的干擾，PLC本身具有足夠的抵制能力。如果電源干擾特別嚴(yán)重，可以安裝一個(gè)變比為1:1的隔離變壓器，以減少設(shè)備與地之間的干擾。

3.4注意接地

良好的接地可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地線與機(jī)器的接地端相接，基本單元接地。如果要用擴(kuò)展單元，其接地點(diǎn)應(yīng)與基本單元的接地點(diǎn)接在一起。為了抑制加在電源及輸入端、輸出端的干擾，應(yīng)給可編程控制器接上專用地線，接地點(diǎn)應(yīng)與動(dòng)力設(shè)備（如電機(jī)）的接地點(diǎn)分開(kāi)。若達(dá)不到這種要求，也必須做到與其他設(shè)備公共接地，禁止與其他設(shè)備串聯(lián)接地。接地點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近PLC。

3.5注意直流24V接線端

PLC上的24V接線端子，還可以向外部傳感器提供電流。24V端子作傳感器電源時(shí)，COM端子是直流24V地端。如果采用擴(kuò)展船員，則應(yīng)將基本單元和擴(kuò)展單元的24V端連接起來(lái)。另外，任何外部電源不能接到這個(gè)端子。如果發(fā)生過(guò)載現(xiàn)象，電壓將自動(dòng)跌落，該點(diǎn)輸入對(duì)可編程控制器不起作用。 FX系列PLC的空位端子，在任何情況下都不能使用。

3.6 PLC內(nèi)部鋰電池的更換

PLC斷電時(shí)，RAM中用戶程序由鋰電池保持，它的使用壽命為2～5年。當(dāng)它的電壓降到規(guī)定值以下，PLC的電池LED會(huì)亮，提醒操作人員更換電池。更換時(shí)應(yīng)按說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的時(shí)間內(nèi)更換好電池，否則PLC將失去停電時(shí)的記憶功能。

3.7注意輸入接線

輸入接線端子是PLC與外部傳感器負(fù)載轉(zhuǎn)換信號(hào)的端口。輸入接線應(yīng)特別注意：（1）輸入接線一般不要超過(guò)30m。但如果環(huán)境干擾較小，電壓降不大時(shí)，輸入接線可適當(dāng)長(zhǎng)些。（2）輸入、輸出線要分開(kāi)且不能用同一根電纜。（3）可編程控制器所能接受的脈沖信號(hào)的寬度，應(yīng)大于掃描周期的時(shí)間。

3.8注意輸出接線

PLC有繼電器、晶體管、晶閘管3種輸出形式。當(dāng)繼電器或晶閘管動(dòng)作時(shí)，同一號(hào)碼的兩個(gè)輸出端接通。在不同組中，可采用不同類型和電壓等級(jí)的輸出電壓。但在同一組中的輸出只能用同一類型、同一電壓等級(jí)的電源。由于PLC的輸出元件被封裝在印制電路板上，并且連接至端子板，若將連接輸出元件的負(fù)載短路，將燒毀印制電路板，應(yīng)用熔絲保護(hù)輸出元件。采用繼電器輸出時(shí)，承受的電感性負(fù)載大小影響到繼電器的工作壽命，應(yīng)要求繼電器工作壽命長(zhǎng)。PLC的輸出負(fù)載可能產(chǎn)生噪聲干擾，應(yīng)要采取措施加以控制。對(duì)于能對(duì)用戶造成傷害的危險(xiǎn)負(fù)載，還應(yīng)設(shè)計(jì)外部緊急停車電路，使得可編程控制器發(fā)生故障時(shí)，能將引起傷害的負(fù)載電源切斷。交流輸出線和直流輸出線不要用同一本電纜，輸出線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高壓線和動(dòng)力線，避免并行。

在PLC實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中涉及的問(wèn)題很多，本文只是就其實(shí)驗(yàn)室和實(shí)訓(xùn)室安裝和維護(hù)問(wèn)題提出了一些注意事項(xiàng)，供從事PLC教師參考。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

［１］肖明耀編寫(xiě).全國(guó)高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院電工類專業(yè)—可編程控制器技術(shù).中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2004.

［２］宋伯生，陳東旭編著.PLC應(yīng)用及實(shí)用教程.機(jī)械工業(yè)出版社，2006，8.

［３］廖常初主編.FX系列PLC編程及應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.