以“应用”为主建设ＰＬＣ实验室 PLC实验室

　　摘要:当今, 高等学校的自动化专业,为使培养的学生能适用工作需要,开设了PLC课程。同时,为了确保教学效果,各有关学校还建设了PLC实验室。如何建设好PLC实验室,本文以“应用”为主建设PLC实验室为线进行了阐述。
　　关键词:应用;PLC实验室建设
　　中图分类号:TP273 文献标识码:A
　　
　　1 前言
　　
　　当今,PLC已成为工业、农业及其它诸多产业实现自动化、信息化、远程化及智能化的重要电气装置,是提高生产效率、工作效率,确保人身安全、设备安全,增加经济效益、社会效益的重要基础设施。
　　为此,各高等学校的自动化专业,为使培养的学生能适用工作需要,从上世纪90年代开始,逐渐开始开设了PLC课程。同时,为了确保教学效果,各有关学校还建设了PLC实验室。
　　教学实践证明,相关专业开设PLC课程,使学生学到了PLC知识,对学生参与国家的现代化建设有很大的帮助,为他们就业增加了很多机会。这个举措得到了相关专业学生及用人单位普遍欢迎。
　　有的高校虽然也开设了PLC课程,但因为没有设施较为齐全的实验室以及实验设备,也就不能让学生亲自动手操作、结果只能纸上谈兵,很难收到应有教学效果。根据目前的发展趋势分析,在大学中,将来是否要设置PLC这个专业,也值得探讨,也许在若干年后,有可能会在某个院校诞生这个专业。
　　总之,对自动化专业来讲,开设含有PLC内容的课程,是绝对必须的,相应地建设好PLC实验室也是绝对必须的。
　　
　　2 以“应用”为主
　　
　　当今,我国多数高校自动化专业学生学习PLC,目的主要是为了能正确使用PLC,而不是开发或研制PLC。这也是当今高校开设PLC课程的出发点与落脚点。
　　 “学以致用”, 任何学习都应如此。但学习PLC的“学以致用”,强调的是学会使用PLC,而不是仅仅弄懂它的原理。无论理论教学,还是实验教学都应如此。这也是中国当前PLC技术发展阶段所决定的。
　　所以,当今高校PLC教学,不仅讲PLC的基本原理,重点还是要讲应用。不能让学生学了PLC知识,还不知PLC的应用领域及使用方法。
　　怎么能够做到“学以致用”呢。最好的做法是,所开设PLC课程不仅要讲PLC的原理,还要讲有关控制知识,以及怎样用PLC去实现这些控制,让学生学完PLC,不仅能懂PLC,也能使用PLC。而且,要以学会“应用”为主。
　　当今PLC可用在哪些控制上呢?具体地讲有五大控制功能:?
　　2.1 顺序控制(开关量控制)
　　它的目的就是,根据有关开关量的当前与历史的输入状况,产生所要求的开关量输出,以使系统能按一定顺序工作。
　　学会用PLC去实现这个控制就得学会编写实现这个控制的程序。而这个控制程序设计方法基本上有两类:一是用逻辑处理方法,用组合或时序逻辑综合,进行输入、输出变换;另一是用工程方法设计,按不同要求输出控制命令。 ?
　　2.2 过程控制(模拟量控制)
　　一般讲,过程控制要用到模拟量。而模拟量要能被PLC处理,必须离散化、数字化。PLC处理后,还要锁存并转换为模拟输出。为此,要配置A/D模块,使模拟量离散化、数字化;及D/A模块,使数字量锁存并模拟化。
　　PLC用于过程控制,已是一个趋势。因为用PLC实现某个控制,其成本比用其它控制要低。而且在进行模拟量控制的同时,还可很方便地进行其它控制。再加上各种过程控制模块的开发与应用,以及相关软件的推出及使用,用PLC进行各种过程控制已变得很容易,其编程也很简便。?
　　2.3 运动控制(脉冲量控制)
　　主要指对工作对象的位置、速度及加速度所作的控制。可以是单坐标,即控制对象作直线运动;也可是多坐标的,控制对象的平面、立体,以至于角度变换等运动。有时,还可控制多个对象,而这些对象间的运动可能还要有协调。凡机械总是要运动的,所以,运动控制是任何机械所不可缺少的。简单的运动可使用开关量处理。如部件运动的起、停控制,方向控制等。但复杂、精确的运动的控制则要使用脉冲量。脉冲量也是开关量,只是它的取值总是在0(低电平)、1(高电平)之间不断地交替变化着。脉冲量可把对象的位移与脉冲数对应,如每脉冲控制的位移量很小,其控制的运动精度将很高。
　　PLC也已具备处理脉冲量的能力。PLC有脉冲信号输入点或模块,可接收脉冲量输入(PI)。PLC有脉冲信号输出点或模块,可输出脉冲量(PO)。有了处理PI / PO这两种功能,加上PLC已有数据处理及运算能力,完全可以依NC的原理进行运动控制。?
　　2.4 信息控制
　　也称数据处理,是指数据采集、存储、检索、变换、传输及数表处理等。
　　随着技术的发展,PLC不仅可用作系统的工作控制,还可用作系统的信息控制。
　　PLC用于信息控制有两种:专用、兼用。
　　专用:PLC只用作采集、处理、存贮及传送数据。
　　兼用:在PLC实施控制的同时,也可实施信息控制。
　　PLC用作信息控制,或兼做信息控制,既是PLC应用的一个重要方面,又是信息化的基础。显然,如果没有PLC采集、记录这些原始数据,信息化可能吗??
　　2.5 远程控制
　　是指对系统的远程部分的行为及其效果实施检测与控制。PLC有多种通讯接口,有很强的联网、通讯能力,并不断有新的联网的模块与结构推出。所以,PLC远程控制是很方便的。
　　PLC与PLC可组成控制网。参与通讯的PLC可多达几十、几百个。网与网还可互联。这样,参与通讯的PLC则更多,以至于不受限制。
　　PLC与智能传感器、智能执行装置(如变频器),也可联成设备网。也可通讯,交换数据,相互操作。可联接成远程控制系统,系统范围面可大到几十、几百公里或更大。这种远程控制,既提高了控制能力,又简化了硬件接线及维护。
　　PLC与可编程终端也可联网、通讯。PLC的数据可在它上面显示,也可通过它向PLC写数据,使它成为人们操作PLC的界面。
　　PLC可与计算机通讯,加进信息网。利用计算机具有强大的信息处理及信息显示功能,可实现计算机对控制系统的监控与数据采集SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)。同时,还可用计算机进行PLC编程、监控及管理。
　　PLC还有以太网模块,可用其使PLC加入互联网。也可设置自己的网址与网页。有这样PLC控制的工厂,有的称之为透明工厂(Transparent Factory)。在地球上任何可上网的计算机,只要权限允许,就可直接对其进行访问。
　　以上论述了PLC的五大控制功能。如果要达到以“应用”为主这个明确的目标,就应该让学生全面掌握PLC的这五大控制技术,为将来在生产实践中应用PLC做好全面准备。
　　学习是以学会“应用”为主,实验室建设也要为此教学目的创造条件,为学生学会“应用”于“五大”控制提供机会。
　　
　　3 总结
　　
　　以“应用”为主建设实验室,除了教学目的明确、针对性强的好处外,另一好处是,可做到“以不变应万变”。这是因为,当今,PLC技术发展很快,更新换代频繁。实验室建设如以PLC 设备为主,那么所建设实验室很快就会落后,很难适应形势的要求。然而,如果以“应用”为主,在实验室建设中,控制对象(模型)基本是不需变化的。而又由于突出的是应用,即使是PLC的机型更新, 只要能满足应用,应用的很好,就不必急于对PLC进行大“换班”。仅在应用方面的更新投资相对也会少些。
　　以“应用”为主建设实验室,在选择PLC品牌上,也可不受厂家或PLC型号的限制。凡可实现相应控制的PLC都可使用。因为高校培养的学生,是要教会学生,让PLC为我所用,学会针对某个具体任务,哪个厂家的PLC满足应用好,就用哪家的。要教会学生能独立自主地选用PLC,而不是随“风”选用PLC。
　　以“应用”为主建设实验室,在PLC的选型上,也可不必求全、求配套。事实上,把一个厂家的PLC全部配套,是一些高校经济能力所无法接受的,从教学的角度说也是不必要的。因为高校PLC实验室与某些厂家赞助一些高校建立的PLC实验室毕竟不同,它是用于培养学生,而不是为某PLC厂家推销产品或作宣传广告,所以,可不受厂家或PLC型号的限制。只要与本专业应用方向一致的产品才须配置,不用或用的不多的可不配。目前有许多性能价格比较高的小型机,十分适合教学,很值得推荐。
　　即使是全新机型的PLC,实验室也未必会是先进的,关键是看这个实验室PLC技术应用的效果。有些院校在建实验室时,以为PLC是中型机、大型机,组成什么网就是先进的实验室。其实也不完全是那样。如果控制模型过于简单,弄不好还是浪费。要针对控制对象来配置PLC控制系统,这样才能应用得好。
　　总之,以“应用”为主建设PLC实验室,在选择PLC时,最好根据控制对象选PLC。既要考虑到配置相应的PLC产品,还要配置PLC的控制对象,使PLC实验室能建立起完整的PLC控制系统。这样的实验室针对性强、目的明确,可让学生得到PLC知识的系统学习及全面的训练,毕业后成为应用型技术人才。?
　　
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