電工電子實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用PLC編程技術(shù)的若干研究

喜 琍

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226006）

電工電子實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用PLC編程技術(shù)的若干研究

喜 琍

（南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南通 226006）

隨著社會與經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的工程化進(jìn)程不斷加快，工業(yè)一體化設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。文章對電工電子實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用PLC編程技術(shù)進(jìn)行了分析，介紹了PLC電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的研發(fā)，對電工電子實(shí)驗(yàn)中PLC編程技術(shù)進(jìn)行了研究，最后說明了PLC仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，旨在提高PLC編程技術(shù)在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用水平。

電工電子實(shí)驗(yàn)；PLC；編程技術(shù)

1 PLC電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的研發(fā)

1.1 PLC電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置研發(fā)背景

電工電子實(shí)驗(yàn)是理工類學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子課程的方式之一。電工電子課程除了理論學(xué)習(xí)之外，還要進(jìn)行電工電子實(shí)驗(yàn)操作，電工電子理論學(xué)習(xí)是讓學(xué)生打好學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。電工電子實(shí)驗(yàn)主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際操作能力和利用電工電子知識解決實(shí)際問題的能力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電工電子系統(tǒng)也發(fā)生了一定的變革，電工電子中逐漸開始應(yīng)用PLC、智能傳感器以及組態(tài)技術(shù)等技術(shù)，隨著這些技術(shù)在電工電子中的廣泛應(yīng)用，電工電子知識結(jié)構(gòu)與技術(shù)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的改變。為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提升電工電子實(shí)踐的操作能力，必須對電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置進(jìn)行改革。想要使傳統(tǒng)的電工電子實(shí)驗(yàn)裝置適應(yīng)社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，可以使用PLC編程技術(shù)設(shè)計(jì)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置方案。PLC電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的研發(fā)通常會應(yīng)用低壓電器器件技術(shù)，這與現(xiàn)代電器控制理論和電工技術(shù)原理是吻合的。

1.2 電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的特點(diǎn)

電工電子實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與其他的專業(yè)存在很大的區(qū)別，電工電子實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的內(nèi)容具有一定的深度與廣度，電工電子實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)具有一定的步驟，具體的步驟表現(xiàn)為：認(rèn)識、設(shè)計(jì)、組裝以及調(diào)試等。另外，電工電子課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置具有一定的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

1.2.1 通用性強(qiáng)，適用面廣

電工電子課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的通用性非常強(qiáng)，在許多實(shí)驗(yàn)教學(xué)中都非常適用，所以電工電子課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的適用面很廣。

1.2.2 技術(shù)先進(jìn)

PLC電工電子課程實(shí)驗(yàn)裝置為了適應(yīng)現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提高了電工電子課程實(shí)驗(yàn)裝置的科學(xué)性，所以電工電子課程實(shí)驗(yàn)裝置的技術(shù)非常先進(jìn)，而且實(shí)用性非常強(qiáng)，能夠提高電工電子課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)水平。

1.2.3 安全性高

PLC電工電子課程實(shí)驗(yàn)裝置相較于傳統(tǒng)的電工電子課程實(shí)驗(yàn)裝置來說開放性比較高，一般情況下，開放性高的電工電子課程實(shí)驗(yàn)裝置安全性比較低，但是PLC電工電子課程實(shí)驗(yàn)裝置具有非常高的安全性。

1.2.4 擴(kuò)展性好

PLC電工電子課程實(shí)驗(yàn)裝置具有非常高的擴(kuò)展性，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中能夠擴(kuò)展電工電子課程知識。

2 電工電子實(shí)驗(yàn)中PLC編程技術(shù)的研究

2.1 PLC軟件的設(shè)計(jì)內(nèi)容

PLC電工電子課程實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用PLC編程技術(shù)時首先要進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時要按照一定的步驟進(jìn)行，具體的步驟為：第一步，分析PLC控制系統(tǒng)控制對象的具體需求；第二步，對PLC控制系統(tǒng)軟件的大概框架；第三步，進(jìn)行PLC程序代碼的編寫；第四步，調(diào)試PLC控制系統(tǒng)程序的軟件和硬件；第五步就是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后一步，完成PLC軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)報告。在以上步驟中最重要的就是分析PLC控制系統(tǒng)控制對象的具體需求，在這個步驟中必須掌握PLC控制系統(tǒng)控制對象的基本情況，如：PLC軟件實(shí)現(xiàn)的控制功能以及PLC控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)性能等情況，這些情況直接影響著以下步驟的實(shí)施。

在設(shè)計(jì)PLC程序時必須按照PLC控制系統(tǒng)的基本要求進(jìn)行，在設(shè)計(jì)PLC程序時以控制系統(tǒng)的基本要求為主線，逐步編寫PLC控制系統(tǒng)的控制功能，以此逐漸完善系統(tǒng)的特定功能。PLC程序的主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：

2.1.1 初始化程序

PLC控制系統(tǒng)在通電之后，會進(jìn)行一系列的初始化操作，這主要是為控制系統(tǒng)的下一步啟動做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，防止出現(xiàn)失誤。PLC初始化程序的內(nèi)容主要有：對相關(guān)數(shù)據(jù)區(qū)域進(jìn)行清零，對某些有用的數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，同時還要顯示程序的初始狀態(tài)。

2.1.2 對故障進(jìn)行檢測顯示程序

在PLC程序設(shè)計(jì)中顯示程序比較獨(dú)立，都是在基本程序設(shè)計(jì)完成之后，才添加這些獨(dú)立程序。

2.1.3 保護(hù)和連鎖程序

在PLC程序設(shè)計(jì)中程序的連鎖和保護(hù)非常重要，在實(shí)際操作中要保證操作的合理，同時要保證控制邏輯的合理性與穩(wěn)定性。

2.2 PLC控制系統(tǒng)在電工電子實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)的過程

PLC控制系統(tǒng)在電工電子實(shí)驗(yàn)中的實(shí)現(xiàn)，首先要確定電工電子實(shí)驗(yàn)的具體內(nèi)容，具體的內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：（1）按照電工電子的實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)控制要求，確定PLC控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)條件。（2）根據(jù)相關(guān)內(nèi)容對電工電子傳統(tǒng)的形式進(jìn)行選擇，同時還要選擇電磁閥、電動機(jī)等相關(guān)機(jī)構(gòu)。（3）對PLC的型號進(jìn)行確定，同時編寫PLC的輸出分配表以及輸入分配表，另外，還要對PLC的輸出端子接線圖與輸入端子接線圖進(jìn)行繪制。（4）按照PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求編寫PLC軟件的說明，并用相應(yīng)的編程語言進(jìn)行PLC程序的編制設(shè)計(jì)。（5）滿足用戶的需求，對相關(guān)用戶的使用習(xí)慣與相關(guān)需求進(jìn)行調(diào)查，掌握相關(guān)用戶的需求，這樣能使設(shè)計(jì)界面滿足相關(guān)用戶的具體需求，這樣就能在一定程度上加強(qiáng)人機(jī)交換。（6）最后對PLC系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，按照PLC主要任務(wù)內(nèi)容的變化，調(diào)整PLC的設(shè)計(jì)內(nèi)容，然后完成系統(tǒng)報告。

3 PLC仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

3.1 電工電子實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的設(shè)計(jì)

PLC仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)主要包括兩部分的內(nèi)容，其中一部分為基本實(shí)驗(yàn)，另外一部分為綜合實(shí)驗(yàn)。PLC仿真系統(tǒng)基本實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容為：計(jì)數(shù)器的指令、定時指令以及相關(guān)的基本邏輯指令。基本實(shí)驗(yàn)的目的是考查學(xué)生掌握PLC的基本指令，讓學(xué)生掌握PLC編程技術(shù)的基礎(chǔ)知識。PLC仿真系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容為：電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路；十字路口交通燈信號燈控制；小車送料控制等內(nèi)容。PLC仿真系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)的目的是為了驗(yàn)證學(xué)生掌握相關(guān)指令的具體情況，希望學(xué)生能夠了解項(xiàng)目開發(fā)內(nèi)容。

在基于PLC控制的小車送料控制實(shí)驗(yàn)中，首先要確定小車送料控制的具體要求，在某實(shí)驗(yàn)中PLC控制的小車送料控制系統(tǒng)在啟動時卸料，首先，啟動按鈕開始裝料，裝料結(jié)束后關(guān)閉料斗，小車卸料位站點(diǎn)共有5個，分別用5個限位開關(guān)確定，再通過5個按鈕選擇卸料的位置，控制小車在確定的位置進(jìn)行卸料，如果有其他的位置需要卸料，小車就要自動確定運(yùn)行的方向，到達(dá)需要卸料的位置完成卸料的任務(wù)。

在明確小車送料控制的具體要求之后再根據(jù)小車送料控制的具體要求進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，基于PLC控制的小車送料控制系統(tǒng)主要分為硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)。首先是PLC控制的小車送料控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，小車的往返運(yùn)動主要由電動機(jī)控制，如果小車向右行走電動機(jī)反轉(zhuǎn)小車向左行走。在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件時首先要確定PLC的I/O分配表。PLC外部接線圖要根據(jù)PLC的I/O分配表進(jìn)行確定，根據(jù)PLC的I/O分配表繪制外部接線圖，這樣控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)就完成了。之后就要進(jìn)行PLC控制的小車送料控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，小車送料主要有5個限位控制，5個限位控制這5個站點(diǎn)，當(dāng)限位開關(guān)動作時相應(yīng)站點(diǎn)的數(shù)字就會傳送到PLC的數(shù)據(jù)寄存器之中。然后，基于PLC控制的小車送料控制系統(tǒng)對寄存器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)構(gòu)對小車的自動運(yùn)行進(jìn)行控制，讓小車到制定站點(diǎn)完成卸料任務(wù)。

3.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的效果

PLC仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)的效果如下所述：

（1）PLC仿真系統(tǒng)在電工電子課程中國的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驈姆抡嫦到y(tǒng)的屏幕上觀察虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中PLC的控制結(jié)果，并且判斷結(jié)果的正確性。這就給PLC的編程和調(diào)提供了很大的便利，同時為學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子控制系統(tǒng)實(shí)際方法提供了良好的條件。

（2）PLC虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，讓電工電子實(shí)驗(yàn)結(jié)合看可視化多媒體技術(shù)以及先進(jìn)的人機(jī)交互仿真技術(shù)，這樣就在很大程度上提升了學(xué)生對電工電子實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生對電工電子實(shí)驗(yàn)課程學(xué)習(xí)的積極性，保證電工電子實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量。

（3）PLC虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)轫?xiàng)目的選擇提供具體的資料，這樣就能保證選擇項(xiàng)目的價值較高，從而提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力。另外，PLC虛擬仿真實(shí)驗(yàn)還能逐步培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)電工自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力。

（4）電工電子相關(guān)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較簡單，一般情況下只需要應(yīng)用可編程以及微機(jī)控制器，學(xué)生在繼續(xù)電工電子實(shí)驗(yàn)時能夠根據(jù)自己的實(shí)際需求適當(dāng)?shù)母淖兛刂扑惴ā６也恍枰淖冇步泳€，只需要對相應(yīng)的控制程序進(jìn)行編制。在電工電子實(shí)驗(yàn)中可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)設(shè)備檢測系統(tǒng)控制的結(jié)果，能夠減少電工電子實(shí)驗(yàn)相關(guān)設(shè)備的破壞。

4 結(jié)語

綜上所述，我國的工程化進(jìn)程不斷加快，工業(yè)一體化設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用越來越廣泛，電工電子實(shí)驗(yàn)逐漸受到人們的重視。本文對電工電子實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用PLC編程技術(shù)進(jìn)行了分析，首先介紹了PLC電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的研發(fā)，然后對電工電子實(shí)驗(yàn)中PLC編程技術(shù)進(jìn)行了研究，最后重點(diǎn)說明了PLC仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)，希望通過本文的分析能夠提高PLC編程技術(shù)在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用水平。

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Research on the application of PLC programming technology in electrical and electronic experiments

Xi Li
（Nantong Shipping College, Nantong 226006, China）

With the development of society and economy, the process of engineering in China is accelerating, and the application of industrial integrated equipment in industrial production is becoming more and more extensive.In this paper, the application of PLC in electrical and electronic experimental programming technology is analyzed, this paper introduces the development of the PLC device for electrical and electronic experimental teaching, and studies the PLC programming technology in electrical and electronic experiments, finally illustrates the design and experiment of PLC simulation system, which is aimed to improve the application level of PLC programming technology in the electrical and electronic experiment.

electrical and electronic experiments; PLC; programming techniques

喜琍（1975— ），女，江蘇南通，碩士，高級實(shí)驗(yàn)師。