可编程计算机控制器

关键词： 易用 适用性 控制器 指以

可编程计算机控制器（精选十篇）

可编程计算机控制器 篇1

目前, PLC在国内外已广泛应用于机械制造、钢铁、石油、化工、电力、建材、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等行业, 其使用情况大致可归纳为: (1) 开关量的逻辑控制; (2) 模拟量控制; (3) 运动控制; (4) 过程控制; (5) 数据处理; (6) 通信及联网。随着通信技术和网络技术的发展, 将PLC联网构成大规模, 甚至超大规模的控制系统应用于各控制领域PLC的发展潮流。

1 问题的提出

在实际生产工作中, PLC控制系统的开发设计、验证和调试往往仰仗实物模型来进行模拟试验。一个较为复杂的PLC控制系统往往伴随着相当多的输入和输出, 如果总是用缩小版的真实控制系统的实物模型来模拟仿真, 那么只要控制系统中的某个环节有变化, 仿真测试时就必须换模型, 这样势必导致实物模型仿真测试系统过程繁杂、效率低下、成本过高, 缺乏灵活性和安全性。

时下计算机技术发展迅速, 计算机与PLC之间的通讯非常普遍, 如果能在计算机上实现PLC的被控对象 (以下统称CO) 的仿真测试, 可以解决原来借助于实物模型来实现CO仿真测试所带来的问题。

2 在计算机上实现PLC的CO仿真测试的思路

若要达到在计算机上实现PLC的CO仿真测试的目的, 必须解决以下3个问题: (1) 能在计算机上设计出PLC的CO, 并要求CO除了形似之外, 还要神似, 也就是要求计算机中的PLC的CO与实际的CO在动作性能上 (空间运动、往返运动、切换运动、旋转运动等) 没有差别; (2) 计算机与PLC之间能可靠通信, 以便计算机把CO的当前信息作为输入送给PLC, PLC把输出信息送给CO; (3) 计算机实现PLC与CO之间数据交换的中转媒介。PLC与CO之间的数据交换示意图见图1。

3 CO的仿真测试在计算机中的具体实现

为了体现CO的仿真测试在计算机中的具体实现过程及其优越性, 现以简单的“交通信号灯”控制系统为例来加以说明。

“交通信号灯”控制系统的具体控制要求:按启动按钮X0, 交通灯开始工作, 按停止按钮X1, 交通灯停止工作。系统启动后, 南北方向红灯亮25 s, 同时东西方向绿灯亮20 s, 到20 s时东西方向绿灯开始闪亮3 s后熄灭, 然后过渡到东西方向黄灯亮2 s后熄灭;之后东西方向红灯亮, 南北方向红灯熄灭, 南北方向绿灯亮。东西方向红灯亮30 s, 在此同时南北方向绿灯亮25 s, 到25 s时南北方向绿灯开始闪亮, 闪亮3 s后熄灭, 然后过渡到南北方向黄灯亮2 s后熄灭;之后又回到南北方向红灯亮, 东西方向红灯熄灭, 东西方向绿灯亮的状态。两个方向的绿灯闪亮间歇时间均为0.5 s。两个方向的信号灯按上面的要求周而复始地进行工作。

实现“交通信号灯”控制系统在计算机中的仿真, 其硬件要求为一台计算机 (上位机) 、一台PLC以及一根通信电缆 (见图1) 。该系统较以往常用的利用实物模型来仿真的系统来说, 省去了实物模型以及诸多的PLC输入和输出连接线。

实现“交通信号灯”控制系统在计算机中的仿真过程: (1) 在计算机中构建CO模型。在计算机上创建十字路口以及红、黄、绿交通信号灯的控制示意图, 创建启动和停止按钮, 并将各个控制信号灯及启动和停止按钮的状态与相应变量相关联。 (2) 往PLC编入程序。按照控制要求在计算机中编写好PLC控制程序, 并将程序下传到PLC中。 (3) 设置计算机与CO间的数据交换。将CO的状态变量与计算机的一组变量相关联、相对应。 (4) 设置计算机与PLC之间的数据交换。将PLC的输入、输出与计算机的一组变量相关联、相对应。 (5) 连接系统进行仿真测试。

将PLC开关指向RUN状态, 按下启动按钮, 可以看到计算机中的交通信号灯系统的模型按照控制要求在运行。

4 两种仿真测试方式的对比

为了说明在计算机中实现CO仿真测试的优越性, 把CO的计算机模型仿真与实物模型仿真列表进行比较, 见表1。

5 结束语

电气控制与可编程控制器学习总结 篇2

1、电器控制部分。该部分主要掌握继电器控制电路的分析、设计，能够了解各类继电器的工作原理，利用继电器组成电动机的启动、自保、调速、制动控制电路，掌握控制线路的设计原则、基本规律以及一般设计方法。

2、可编程序控制器部分（即PLC部分）。该部分主要掌握三菱FX2N系列的原理、基本指令、基本指令的编程方法、设计控制线路、部分功能指令的使用方法。掌握一种三菱编程软件。第一章

常用低压电器

1.本章重点介绍继电器-接触器控制系统中常用的低压电器。这些常用低压电器是组成控制电路的重要的元件。

2低压电器是在交流电压为1200V，直流电压为1500V及以下的电路中起通断、保护、控制、变换、检测、或调节作用的基本元件。

第二章

电气控制线路的基本规律

1.电气控制线路图绘制原则及读图方法：按国家统一规定的电气图形符号和文字符号。

2.学习由电器元件组成的三相交流异步电动机的启动、停止，正反转，多地，多条件控制电路的基本原理；降压起动控制电路；制动控制电路；调速。

第三章 电气控制系统分析 1CA6140车床电气控制线路分析 X-62W 型万能铣床：X-62W 卧式万能铣床主轴采用反接制动，变速时有短时冲动，机械操作手柄与行程开关、机械挂档的操作控制及三个方向进给之间具有联锁关系。

第四章电气控制系统的设计

1电气控制线路设计的一般原则：

（一）最大限度地实现生产机械和工艺对电气控制线

路的要求

（二）在满足生产要求的前提下，力求使控制线路简 单、经济。

2：电气控制线路两种设计方法：经验设计法，逻辑代数设计法 第五章可编程控制器的概述 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。

2可编程控制器的应用领域：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 PLC的组成：由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I／O接口）、电源及编程设备构成: 4可编程控制器的工作原理：在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务

第六章

三菱FX2N系列可编程控制器及其基本指令的应用 1.FX2N系列可编程控制器软组件：

输入继电器：X；

输出继电器：Y；

辅助继电器：M

状态继电器：S；

定时器： T；

计数器：C；

数据寄存器D；

指针：P、I、N 2.FX2N基本指令：逻辑取及线圈驱动指令，触点串联（AND、ANI）指令，触点并联（OR、ORI）指令，脉冲指令，串联电路快的并联（ORB）指令，并联电路块串联（ANB）指令 第七章

FX2N系列PLC步进指令 及状态编程法

本章介绍状态指令、状态元件、状态三要素、状态编程思想，状态转移图与状态梯形图对应关系。然后说明常见状态转移图的编程方法，并结合实例介绍状态编程思想在顺序控制中的应用。第八章FX2N系列PLC的应用指令及编程方法

应用指令是可编程控制器数据处理能力的标志。由于数据处理远比逻辑处理复杂，应用指令无论从梯形图的表达形式上，还是从涉及的机内器件种类及信息的数量上都有一定的特殊性。

第九章可编程控制系统设计

一、PLC控制系统设计的基本原则 1).最大限度地满足被控对象的控制要求。

2)在满足控制要求前提下，力求使控制系统简单、经济使用及维修方便。

3)保证控制系统安全、可靠、稳定。

4)考虑到生产的发展和工艺的更改，选择PLC容量要适当留有裕度。

2． PLC控制系统设计的基本内容

1)选择用户输入设备（按钮、操作开关、限位开关、传感器）、输出设备（接触器、信号灯、继电器等执行元件）以及由输出设备驱动的控制对象（电动机、电磁阀等）。

2)选择PLC（型号、容量、I/O模块、电源模块等的选择）。3)分配I/O点，绘制I/O接线图。

4)设计控制程序。包括有系统流程图、梯形图、语句表。5)必要时还需设计控制台柜（此项一般由机械技术人员设计）。6)编制控制系统的技术文件。包括有说明书、电气图及电气元件明细表等。

第十章 FX2n系列PLC的特殊功能模块及通信

本章着重介绍三菱公司FX2n系列PLC某些特殊功能模块主要性能，线路连接以及PLC的通信作介绍，如模拟量输入模块 FX2N-4AD、模拟量输出模块 FX2N-4DA。

论可编程控制器接口 篇3

关键词: 可编程控制器;I/O接口;输入;输出模块;扩展接口;智能接口

1 PLC的主要特点:高可靠性

(1)所有的I/O接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。

(2)各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为1-20ms。

(3)各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。

(4)采用性能优良的开关电源。

(5)对采用的器件进行严格的筛选。

(6)良好的自诊断功能,一旦电源或其他软、硬件发生异常情况,CPU立即采用有效措施,以防止故障扩大。

(7)大型PLC还可以采用由双CPU构成冗余系统或有三个CPU构成表决系统,使可靠性更进一步提高。

2 丰富的I/O接口模块

PLC针对不同的工业现场信号,如:交流或直流、开关量或模拟量、电压或电流、脉冲或电位、强电或弱电等,有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备,如:按钮、行程开关、接近开关、传感器及变送器、电磁线圈、控制阀、直接连接。另外,为了提高操作性能,它还有多种人—机对话的接口模块;为了组成工业局部网络,它还有多种通讯联网的接口模块等。

输人/输出模块是可编程控制器与工业生产设备或工业生产过程连接的接口。现场的输人信号,如按钮开关、行程开关、限位开关以及传感输出的开关量或模拟量(压力、流量、温度、电压、电流)等,都要通过输人模块送到PLC。由于这些信号电平各式各样,而可编程控制器CPU所处理的信息只能是标准电平,所以输人模块还需将这些信号转换成CPU能够接受和处理的数字信号。

输出模块的作用是接收中央处理器处理过的数字信号,并把它转换成现场执行部件所能接受的控制信号,以驱动,如电磁阀、灯光显示、电机等执行机构。

可编程控制器有多种输入/输出模块,其类型有数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块。这些模块又分直流和交流、电压和电流类型,每种类型又有不同的参数等级。主要有数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块,部件上都设有输入接线端子排,为了滤除信号的噪声和便于PLC内部对信号的处理,这些模块上都带有滤波、电平转换、信号锁存电路。数字量输入模块带有光电耦合电路,其目的是把PLC与外部电路隔离开来,以提高PLC的抗干扰能力。数字量输出有继电器输出、晶体管输出和可控硅输出三种方式。

模拟量输入/输出模块主要用来实现模拟量——数字量之间的转换,即A/D或D/A转换。由于工业控制系统中有传感器或执行机构有一些信号是连续变化的模拟量,因此这些模拟量必须通过模拟量输入/输出模块与PLC的中央处理器连接。模拟量输入模块A/D转换后的二进制数字量,经光电耦合器和输入锁存缓冲器与PLC的I/O总线挂接。模拟量输出模块D/A转换前的二进制数字量,经光电耦合器和输出锁存器与PLC的I/O总线挂接。

现在标准量程的模拟电压主要是0-5V和0-10V两种,模拟电流主要是0-20mA和4-20mA两种。另外还有0-50mV、0-1V、-5V-+5V、-10V-+10V、0-10mA等。模拟量输入模块接收到标准量程的模拟电压或电流后,把它转换成8位、l0位或l2位的二制数字信号,送给中央处理器进行处理。模拟量输出模块将中央处理器的二进制数字信号转换成标准量程的电压或电流输出信号,提供给执行机构。

3 I/O扩展模块

当一个PLC中心单元的点数不够用时,就要对系统进行扩展,扩展接口就是用于连接中心基本单元与扩展单元的。

4 智能I/O接口模块

随着可编程控制器在工业控制中的广泛应用和发展,各可编程控制器制造厂家已经开发出一系列的智能接口模块,使可编程控制器的功能更加强大和完善。智能I/O接口模块种类很多,例如高速技术模块、PLCA控制模块、数字位置译码模块、阀门控制模块、中断控制模块、智能存贮模块以及智能I/0模块等。

5 基于可编程控制器的智能接口

由于此类PLC产品只提供最基本的操作手册。PLC的操作系统程序固化在EPR0M之中,直接利用PLC的通讯功能,组成通信网络,就显得比较困难。PLC系统的人一机接口设备为编程器,它通过只S一422接口与主机连接。因此,需要开发一种专用单片机(本项目采用80C31)系统替代编程器工作。每台PLC通过只S一422连接一台单片机,以单片机作为下位机,通过总线方式与主控计算机连接,由主控计算机完成编程、监控和数据处理功能。这样,以单片机作为“桥梁“,采用上、下位机结构,实现了PLC联网通信功能。换句话讲,将计算机联网控制监测PLC的工作,转化为计算机一单片机集散式监测、控制系统。同时,主控计算机作为局域网中的一个数据节点,可以为管理系统提供实时生产数据。

可编程计算机控制器 篇4

可编程序控制器 (PLC) 是使用可编程的存储器, 实现逻辑计算、数值运算等多项顺序管理功能的顺序控制器, 具有输入及输出过程模块化、高可信度和控制功能强大等功能。可编程序控制器的使用性能优良, 现已广泛应用于电力、化工、机械加工等多个领域。I/O点数是确保可编程序控制器更好发挥效能的关键因素之一, 对PLC控制系统中的I/O点数进行计算, 并探讨点数的可行扩展方法, 对于PLC的更好应用具有重要意义[1]。

1 I/O点数的计算内容

1) 控制电磁阀等的I/O点数。分析不同电磁阀的工作原理可知, 使用PLC控制电磁阀等相关元件的I/O点数分别为:单线圈电磁阀的I/O点数分别为2个和1个;双线圈需4个输入点和2个输出点;按钮、开关及指示灯均需1~2个输入点;波段开关的输入点与波段数量具有对应性。2) 控制交流发电机的I/O点数。PLC控制交流发电机时, 主令信号和反馈信号是PLC的输入信号, 同时使用可编程序控制器的输出信号对控制对象的结构元件进行控制, 从而达到控制交流发电机的目的[2]。

2 计算控制系统中I/O点数的意义

为了确保可编程序控制器控制系统在具体实践中的高效应用, 选择最佳PLC是最主要的步骤, 而I/O点数在PLC的型号选择过程中具有重要指导意义[3]。在I/O点数基础上对PLC的相关参数进行计算的过程如下。

第一, I/O点数是PLC规模的决定性衡量指标, 若I/O点数较小, 表明控制系统较小, 可选用工作型号较小的可编程序控制器。第二, 可利用I/O点数计算系统存储器的总字数和内存利用率, 其具体计算公式如式 (1) 和式 (2) 。

其中, N为总存储器字数, N1和N0分别为某一程序段的输入点数和输出点数, N模拟即指模拟量的输入输出总点数;P为所需可编程序控制器的内存利用率, M则为某一程序段的接点数量。第三, 在具体计算实践中, I/O点数的估算应在计算量基础上加15%;且在计算总存储器字数时, 应按照计算结果的20%~25%考虑裕量, 进一步确保计算结果的准确性, 使所选型号的可编程序控制器性能可以更好地满足实际的应用要求[4]。

观察上述计算及分析过程, 不难看出控制系统I/O点数在可编程序控制器选择过程中的重要作用。因此, 相关工作人员在实践应用过程中, 应首先确认可编程序控制器的使用要求, 随后对电磁阀、交直流电机等控制对象的I/O点数进行准确估算, 只有这样才能较精准地计算出所需控制器的相关参数值, 从而选出最佳可编程序控制器[5]。

3 控制系统中I/O点数的扩展方法

市场调研结果显示, 小型可编程序控制器的使用范围更广泛。但在实际应用过程中往往会出现存储量富余、I/O点数不足的现象, 影响到PLC顺序控制功能的正常发挥。I/O点数较高的控制器对应的价格也相对较高, 探讨高效用、低成本的点数扩展方法, 具有极其重要的现实意义。现使用“组合编码”方法, 对PLC控制系统中的I/O点数进行扩展, 其具体步骤及结果如下。

1) 输入点数的扩展。令PLC的现有输入点数为n, 并将其分为点数为A和B的两组, 则存在A×B个输入点组合。根据数学计算方法可知, 当A=B=n/2时, PLC输入端所能输入的信号数量取最大值 (n/2) ²。值得注意的是, 输入信号在PLC的输入端口处应使用二极管隔离, 以免发生信号间干扰现象;且经“组合编码”后的输入信号与原有继电器间的一一对应关系也不复存在, 故在具体实现过程中应输入额外的解码后电路, 恢复输入信号与继电器的对应关系, 确保信号的准确输入和传送。

2) 输出点数扩展。输出点数的扩展过程与输入点数大体一致, 具体操作步骤为:第一, 将可编程序控制器的输出点数 (m) 进行分组, 两组输出点的公共端口相互绝缘, 点数数量分别为A'和B';第二, 按照相同的点数组合方法, 可得A'×B'个组合类型;第三, A'和B'均取m/2, 即可计算出不同数量输出端点数对应的允许扩展水平, 输出点数的扩展结果与输入点数相同。同时, 在编码的梯形图中也应添加输出编码电路, 使输出信号与相应继电器一一对应, 从而确保输出结果的准确性。

扩展后输出信号的处理过程为:PLC的输出信号首先输出到控制器内部的继电器, 内部继电器可根据编写好的梯形编码图, 将信号对应的编码进行输出, 再利用扩展内容中的矩阵解码程序, 将输出信号还原, 进而作用于控制对象, 达到控制目的。

3) “组合编码”的原理及优势。分析输入输出点数的具体扩展机理, 可知其扩展原理即为:首先使用可编程序控制器的内部继电器代替原有输入及输出端口的继电器, 改变输入、输出信号的接收和处理过程;随后, 在程序梯形图中分别添加输入和输出的解码电路图, 使扩展后的输入、输出端口与扩展前继电器相对应, 进而确保输入、输出信号与扩展后继电器的一一对应关系。

4) 可行性的影响因素分析。由上文可知, “组织编码法”在可编程序控制器控制系统中的I/O点数扩展问题上具有明显优势, 在具体实践中的推广应用价值较高。但在实际操作中, PLC的I/O点数往往与预期水平存在一定差距。分析出现这一现象的原因, 并根据分析结果进行经验总结可知, 影响“组合编码”方法可行性的因素主要有:PLC的内存及内部继电器的性能、继电器号码的分配正确性。

该PLC扩展后的输出端口如下图1所示。其中扩1~扩16均为微型继电器, 而1~8为与原有PLC输入端相连的端口。

分析图1可知, 若扩1和扩16同时产生输入信号, 则会使输入端的1、7、8同时产生输入信号。这一结果不仅会使内部扩3和扩16继电器发生状态变化, 还会导致无输入信号的扩展 (4) 和扩展 (10) 无变化, 导致与之对应的扩4和扩10也发生动作, 使电路失控。不难看出, 只要确保同时输入的信号送达至相对应的扩展输入端, 即可确保控制器控制系统的正常运转, 有效避免由于I/O点数扩展而带来的不利影响。

扩展后端口的正确分配步骤为:1) 首先按照控制器的应用环境对控制系统的要求, 对扩展前端口的1~16号元件工作顺序进行编号, 并确定可同时工作的元件编号。2) 扩展后的同排及同列端口可存在同时输入现象, 故可按照步骤1中可同时工作的元件分布情况, 对扩展后的端口进行相应调整, 使扩展后的内部继电器与扩展前的继电器分布情况一一对应, 例如图1中扩展 (2) 与扩2端口相连, 经调整后扩展 (2) 应连接至扩5端口, 同时还应注意将所有梯形编码图中与之相关的部分进行修正。3) 调整完成后应将输出端的指示灯作为模拟控制对象, 并利用模拟开关, 对扩展后的控制系统进行模拟调试, 确认无误后再将其接入整个系统中[6]。

4 结语

综上所述, 可编程序控制器控制系统中的I/O点数主要包括控制电磁阀等的I/O点数、控制交流发电机的I/O点数及控制直流发电机的I/O点数, 多种I/O点数的计算结果可作为选择可编程序控制器的主要参考依据。因此, 相关工作人员在计算PLC控制系统的I/O点数时, 应尽可能地确保计算结果的准确性, 并注意在计算结果基础上预留20%~25%的裕量, 使I/O点数的估算结果与实际情况的符合度进一步提高。此外, 若在实践应用中出现I/O点数不足现象, 可按照上文中的“组合编码法”进行点数扩展, 在提高使用价值的同时尽可能地控制成本[7]。

参考文献

[1]曹培江, 徐忠君.节省PLC控制系统I/O点数的实用方法[J].工业控制计算机, 2007 (7) :75-76.

[2]邵林, 陈辉.PLC控制系统I/O点数扩展方法探讨[J].科技信息 (科学教研) , 2007 (20) :87-108.

[3]禹恒州, 鲁五一, 郭爱红.扩展PLC控制系统I/O点的方法探讨[J].可编程控制器与工厂自动化, 2006 (9) :51-54+106.

[4]王春芳.扩展可编程序控制器I/O点数的若干方法[J].船电技术, 2003 (4) :35-36+38.

[5]马汉伟.浅析可编程序控制器的编程方法[J].现代制造技术与装备, 2013 (6) :61-62+79.

[6]刘一凡.节省可编程序控制器输入和输出点数的方法[J].青海电力, 2001 (4) :33-34+37.

简要介绍可编程控制器的硬件组成 篇5

解：中央处理器、存储器、输入输出器件、电源、编程器。

2.简述可编控制器的特点？

解：配套齐全，功能完善；适用性强，性价比高；易学易用，深受工程人员欢迎；系统的设计，建造工作量小，维护方便，改造容易；体积小，重量轻，能耗低；可靠性高，抗干扰能力强。

3.根据PLC的特点举例说明PLC的应用领域？

解：开关逻辑量控制、过程控制、运动控制、数据处理、网络应用等。

4.简述变频器的工作原理？

解：主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类:电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

5.PLC的硬件组成在设计中担任什么任务？

解:将外部电信信号转换成PLC内部的电平信号，将I/O设备与PLC进行连接，增加系统的输入输出点数，实现多种通信和数据链接，高速精确处理的控制场合。

6.简述PLC主要性能指标？

解：1．程序存储容量2．输入输出点数3．扫描速度4．编程语言及指令功能。

7.PLC用户程序完成过程分为几个基本点？

解：内部处理、通信服务、输入处理、程序执行和输出刷新五个阶段。8.群控电梯有什么优势？为什么要设计群控电梯？

解：最大最小功能。优先调速、区域优先控制。特别楼层其中控制、满载报告、主层停靠、节能运行等等。因为电梯群控是具有指层、停层召唤、选层、选向等功能，并具有集选控制的特点，为人们在平时控制电梯更加便捷。

9.在程序编写运行时有两种优势1.run 2.stop；折两种优势各有什么作用？请结合设计过程说明。

解：开关拨在RUN时，PLC程序运行，实时刷新输入输出。可以进行读取，监视，修改内部定时器时间，拷贝程序等操作。

开关拨在STOP时，PLC程序停写，停止实时刷新输入输出。可以进行读取，修改定时器时间，拷贝程序，还可以修改I/O点数，编辑PLC程序等。

10.在电气控制和PLC实验中，设计群控电梯程序实验中你是如何设计的？

解：设计出电梯的群控系统，包括它的控制决策和梯群系统的结构原理图及控制决策图，使梯群控制系统具有尽量大的运送效率，能耗尽量最小。

设计内容：1.通过对系统内外信号的分析，提出有利于运送效率和节能的决策；2.电梯控制系统的硬件组成：它是由电梯控制硬件模型，控制模块，开发平台，本地监控机四部组成；3.编辑程序；调试电梯运行，并达到所设计程序的比较理想的调试效果；验证设计的可行性。

11.电梯的平层方式有几种？你选择何种方式进行设计？为什么？

解：

1、靠井道内的隔磁板与轿顶上的永磁感应器实现减速平层。

2、靠井道内的隔磁板与轿顶上的永磁感应器实现平层，控制系统脉冲实现减速。

3、完全靠控制系统脉冲实现减速平层

选择靠井道内的隔磁板与轿顶上的永磁感应器实现平层，控制系统脉冲实现减速，因为他具有可靠性高，响应快，寿命长，不耗电，安装简单等优势。

12.简述在电气控制和PLC实验中，你在设计全梯程序的思路？

解：一.电梯的硬件设计：1.选择PLC及输入输出分配2.画出电梯监控系统的结构图3.电梯桥箱设计。二.电梯的控制要求：实现电梯的自主运行，接受包括内外呼叫的呼梯信号的呼叫指令，记忆次呼叫，使相应指示灯灯亮，并作出相应的相应；2.按照不换向原则控制电梯向上向下运行；3.指示桥箱所在的位置。

13.什么是群控电梯？群控电梯有什么好处？你是怎么理解的？

解：群控电梯就是多台电梯集中排列，共有厅外召唤按钮，按规定程序集中调度和控制的电梯，并且多了很多单电梯功能外的功能，如：。最大最小功能。优先调速、区域优先控制。特别楼层其中控制、满载报告、主层停靠、节能运行等等。

因为电梯群控是具有指层、停层召唤、选层、选向等功能，并具有集选控制的特点，为人们在平时控制电梯更加便捷。

14.主梯和副梯是如何协调工作的？你是如何设计的？

解：依据主程序和子程序的指令来协调工作。

编写主程序和子程序，以主程序为主，子程序为辅来设计，并在编写时编写。高峰，低峰时的主副梯的协调程序，以达到节能的目的。

15.在电气控制欲PLC实验中旋转编码器是如何工作的？在你的设计中式如何利用编码器做输出工作的。

解：利用编码器中的输出脉冲信号直接输入PLC，利用PLC的高速计数器对其信号进行计数，以获得测量结果。

16.你是如何设计主梯程序的？分析一下你设计的优缺点？

解：高层建筑一般都是分区设计的：高低分区，单双分区，功能分区等。但是在设计时必须要设计一步消防电梯也满足消防验收需要，楼层的高速度自然要求高，但是价格也就贵了。当然具体的要求最好要有建筑设计提供的功能要求和人流量，然后由电梯厂家来进行专业的分析，合理的布局后得出满意的结果，然后选择电梯。优点：电梯是作为高层建筑里的重要一部分，与人们的工作生活紧密联系。PLC作为新一代工业控制器，它以可靠性高，技术行进，在电梯领域中得到广泛应用，从而使电梯有传统的继电器控制发展为计算机控制的一个重要方向，成为当前的改革热点之一。

缺点：能耗大，不绿色环保，做不到绿色电梯；人性化不够，电梯的维护力度不强，除了大型重点现场之外，基本上可以说是脏乱差来形容。

17.请就你的理解说明PLC的内部运作方式？

解：步骤一“输入状态检查”：PLC首先检查输入端元件所连接之各点开关或传感器状态（1或0代表开或关），并将其状态写入内存中对应的位置Xn；

步骤二“程序执行”：将阶梯图程序逐行取入CPU中运行，若程序执行中需要输入接点状态，CPU直接自内存中查询取出。输出线圈之运算结果则存入内存中对应的位置，暂不反应至输出端Yn;步骤三“输出状态刷新”将步骤二中的输出状态刷新至PLC输出部接点，并且重回步骤一。

18.在你的设计中，输入输出点是如何分配的？

解：事前列张I/O分配表，看看需要多少I/O点，然后再选择合适的PLC。如果I/O点数不够的话需要加扩展模块。

19.在你的设计中，电梯的运动控制是如何实现的？请分析一下优缺点。

解：由曳引系统，导向系统，桥厢，门系统，重量平衡系统，电力拖动系统，电气控制系统，安全保护系统来实现的。

优点：可以很好的到达所想要的目的，方便人们的日常生活，并用PLC控制代替传统的继电器控制。缺点：能耗大，不能达到绿色电梯的要求，不够人性化。

20.电梯设计中，软件安全设施有哪些？如何设计？

解：呼叫信号登记并保持信号，检测电梯当层的位置，决定运行的方向和终点，驱动电梯上升或下降，决定那一层停，驱动门机动作，驱动数码管显示桥厢位置等。施工时安装时要特别注意安全，正确，可靠，合理，并要提高系统的抗干扰能力。

先列出输入输出端及符号和I/O点数机符号，在画出梯形图，把相应的符号代入进出，最后调试程序。

21.旋转编码器会存在积累误差，在你的设计中式如何清除积累误差的？

解：如果是通用口脉冲控制：用DOG+Z方式回原点，可以保证每次起始点都是一样的，但可以用一次绝对值定位零点来替代，如果前进了很多，这个动作一般是无法接受的； 如果是位置信息反馈到控制器，或者是运动总线伺服的，那么改变下编程，用相对运动方式，命令脉冲=目标位置-当前位置。这样可以补偿累积误差。

22.在电梯运行过程中启动和运行要进行速度控制，在你的设计中式如何设计的？

解：设计出一条电梯的运行速度曲线，使电梯桥厢按照设计的速度曲线运行。将电梯的起动，制动速度曲线设计成由两段抛物线（S曲线）及一段直线构成。仿真与分析本设计利用的三极管的特性，调节高低电平的输出频率，得到设计出的PWM输出波形，从而实现电机的无线调速。为电机PWM调速的仿真结果，示波器显示出电压的PWM波形。

23.在你的设计中硬件安全设施有哪些？如何设计？

解：由PLC控制器，接口，升降机构，门机，信号检测与显示部分等构成。施工时安装时要特别注意安全，正确，可靠，合理，并要提高系统的抗干扰能力。

先列出输入输出端及符号和I/O点数机符号，在画出梯形图，把相应的符号代入进出，最后调试程序。

24.你设计副梯时的设计思路？

可编程控制器应用课程建设思路 篇6

关键词:课程建设 教学内容 教学模式 考核方式

一、引言

课程建设是一项涉及人才培养模式改革、师资队伍建设、教学内容与教学方法改革、以及教学资源建设等诸多内容的系统工程。课程建设的目的,是以培养满足国家和首都发展需要的高素质人才为目标,深化教学改革,提升学院教育教学质量,整合学院教学改革成果,努力建设具有优秀教师队伍、先进教学内容、创新教学模式、优质教学资源以及规范教学管理等特点的示范性课程。

可编程控制器应用作为学院机电工程系机电一体化技术专业的核心专业课程,承担着培养机电一体化技术领域核心职业能力的重要任务。在课程建设中,项目组认真贯彻了“以服务为宗旨,以就业为导向,走产学研相结合的发展道路”的高职教育指导思想,全面贯彻“GPTC人才培养模式”的教改思想,在教学内容、教学资源的建设以及教学模式、考核标准的改革上都取得了很大的成果。

二、教学内容的确定

1.准确把握高职教育的培养目标和人才规格

学院“GPTC课程建设要点”的一个突出特征,就是强调培养学生的核心职业能力。机电一体化技术专业,主要面向生产制造企业中自动化生产线的安装、调试、维护与控制程序的编制等工作,因此其核心职业能力体现为:以现代检测技术、现代气动技术以及PLC控制技术为代表的现代机电一体化应用技术。根据前几届学生的反馈,在相关岗位,首先遇到的是自动化设备的使用,在此基础上有简单故障的排除,我们的学生因为在学校受到了核心能力的培养,所以很快就能胜任。随着他们工作熟练程度的增加,有能力的学生就开始被安排进行设备调试、系统维护的工作,特别是当设备过了保修期出现问题时,学生的能力马上就得到体现,或者生产系统需要调整时,已经对原系统熟练掌握、并掌握一定编程基本能力的学生更有了用武之地。因此,课程建设的首要内容是构建“能力目标导航”的课程内容体系,即课程内容要紧紧围绕学生的核心职业能力展开。

2.教学内容突出基础性、工具性、先进性以及实践性

在课程内容的确定上更加强调课程知识的基础性,适度降低重心;更加强调在课程教学中以工具性知识为主,而不是以学术性知识为主;更加强调理论联系实际,紧跟先进技术的发展步伐;更加强调课程的实践性,紧密围绕“综合职业能力”的目标,培养学生的工程实践能力。

为此,课题组深入企业开展调研,了解目前PLC在现代企业中的应用领域、技术发展水平与技术发展趋势,并在此基础上了解现代机电一体化技术岗位对从业人员的技术能力要求,使之成为构建可编程控制器应用课程教学体系的基石。在企业调研的基础上,对调研材料认真分析,将企业对机电一体化人员能力的需求细化分解,将核心职业能力分解为一个个具体的知识能力、技术能力和操作能力,使之成为制定课程内容的客观依据。

与传统的教学内容不同的是根据能力目标设计具有针对性的教学项目。每个项目围绕所要培养的职业能力展开,根据实际任务要求又可分为若干个教学活动和训练项目。教学活动保证完成专项技能培养所需知识点的覆盖;训练项目则使学生学会完成实际生产任务的方法,达到培养相应职业能力的目的。将知识的掌握融于项目完成的过程之中,使学生“听得懂、学得会、用得上”,以达到强化学生职业能力、培养综合素质的目的。

项目设计强调工程背景,所有项目都包括实际的工程应用实例分析,项目中的实践训练环节都是工程项目的仿真训练。项目设计中还要充分考虑学生自主学习能力的培养,起到导学的作用,要为开发学生的创造性思维提供空间。通过难易程度不同的教学项目,使学生能够处理实际工作中的不同问题,完成面向实际的专业训练。

三、教学模式的改革

课程教学模式改革是课程建设的重点和难点,也是探索具有高职特色的人才培养模式改革的突破口。

1.树立“以学生为中心”的课程思想

高等职业教育是一种职业特征鲜明的高层次职业技术教育类型,是以培养高等技术应用性人才为培养目标,要培养生产、建设、管理、服务第一线需要的专门人才。可编程控制器应用课程具有实践性强、极富创造性,具有明显时代发展性特点,对这类课程的教学,若仍采用传统的教学模式,以教师为中心,在课堂上总是以教师讲授为主,学生普遍认为理论较多,内容枯燥且不易理解。从而造成学生总是被动地学,不能充分发挥学生的积极性和主动性,不能培养他们良好的学习习惯,容易使学生失去学习的兴趣。为此,开展“任务驱动”的教学改革,采用“项目教学法”教学模式,以“教师为主导,学生为主体”,引导学生独立思考,激发学生的学习主动性,融“做、学、教”为一体。

2.采用项目教学法

以项目课题为线索,在学习任务的驱动下,通过营造师生互动的教学情境,激发学生自主学习的潜能,培养学生的职业技能与通用技能。例如,在进行《使用西门子S7-200系列PLC的基本功能》这一学习任务的教学时,教师首先提出此次单元项目即实现压印塑料工件的控制。项目提出后,我们先根据控制要求,引导学生想办法。此时,学生会提出时间控制的问题,这就引出定时器的功能与使用这一教学内容。经过对定时器的使用进行讲解,引导学生完成压印塑料工件中的第一个任务,实现延时接通的控制功能。当这一任务完成后,引入下一个任务即使用定时器完成延时断开,并引导学生完成此任务。当上述任务完成后再增加难度,引入第三个任务即完成延时接通延时断开,此时学生已进入状态,能较容易完成。到此,学生在教师的引导下,逐步完成了开始提出的一个较大的任务,并掌握了相应的知识点,完成了这一教学单元的

教学。

四、考核方式的改革

人才培养模式的改变,使考核方式也发生了相应的变化。应采用以能力目标为依据的考核方式,考核针对所培养的能力方面命题,考核形式以适应能力目标的考核为依据,考核形式应多样、考核手段要丰富、考核目标要明确。为此,我们改变了以往期中、期末笔试的考核方式,采用多种考核方式评价学生的课程成绩。考核形式主要有平时作业、训练项目成效检查以及笔试、实践操作考试等,特别是提高了实践操作考核的比例。

特别需要强调的是对学生完成项目的情况进行评价。完成项目不是教学的最终目的,而是通过完成项目,驱动学生掌握新的知识与技能,培养学生自主学习和协作学习的能力。因此评价的内容包括:对新知识的理解,掌握和应用能力;自主学习的能力;同学间相互协作的能力;问题解决能力以及创新能力。具体方式有个人自评、组内互评、组间互评、教师点评等。

五、结束语

实践证明,在课程建设中,可编程控制器应用课程改革的思路是可行的。经过几轮的教学实践后,学生普遍反映,他们在每一次课上都非常明确自己的任务,逐渐学会了根据教师提出的任务去寻找解决的办法,从而能够主动学习新知识。在完成每个项目后,他们都非常有成就感,这就促使他们更有信心迎接下一个项目的学习。如此良性循环使学生的分析问题、解决问题的能力大大提高,充分发挥了他们的主动性、积极性。由此可见,课程改革达到了很好的教学效果。

可编程控制器系统设计简述 篇7

可编程控制器在我国工业方面应用越来越广泛, 了解可编程控制器系统设计的原则和内容对学习利用可编程控制器实现的智能控制有着重要指导作用。

2 系统设计的原则

在电气控制系统中, 实现系统的要求, 提高生产效率, 保证产品质量是控制的最终目标。在可编程序控制器的系统设计时也应该把这个问题放到首位。PLC系统设计应当遵循以下原则。

(1) 满足要求最大限度地满足被控对象的控制要求是设计控制系统的首要前提。这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究, 采集实际控制的相关信息, 总结控制过程中好的控制方法, 搜集与本被控对象相关的文献资料, 来进行深入的分析和设计, 并且要和现场的工作人员多进行沟通, 一起改进和完善设计中所存在的问题。

(2) 安全可靠在控制系统的设计中, 控制系统长期工作的安全性与稳定性是设计的基本原则。这就要求设计要考虑控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行。为了能达到这一点, 要求在系统设计上, 器件选择上, 软件编程上要全面考虑。

(3) 经济实用经济运行也是系统设计的一项重要原则。新的控制系统虽然能够对产品的质量和数量带来改善, 为生产创造更多的价值, 但新系统的引入、员工的培训、系统的维护都是一笔不小的投入。在满足实际控制需求的基础上, 要合理改进系统, 降低系统的投入。

(4) 适应发展社会在不断地前进, 科学在不断地发展, 控制系统的要求也一定会不断地在提高、不断地在完善。因此, 在控制系统的设计时要考虑到今后的升级。在对PLC型号及相关配置模块的选择方面能够留有一定的余量, 以方便日后使用过程中的改进和升级。

3 系统设计的内容

3.1 机型选择

目前, 可编程序控制器产品种类繁多, 同一个公司生产出的PLC也常常推出系列产品。这需要用户去选择最适合自己要求的产品。正确选择产品中, 首要的是选定机型。

(1) 根据系统类型选择机型根据不同类型的机型, 可将控制系统分为三类, 分别为:单体控制小系统、慢过程大系统以及快速控制大系统。这些系统在PLC的选型上是有区别的。

在单体控制的小系统中可通过使用一台可编程序控制器来实现系统的要求。该系统简单灵活, 控制对象往往是系统中的某一个控制指标。这种系统对可编程序控制器间的通信技术要求不高。但有时需要在机器与机器之间进行通信。

慢过程大系统的特点是对设备的性能要求低, 但设备之间有一定的联系, 设备之间有一定的距离, 并且控制的对象复杂, 例如加热炉、港口等系统中对象的远程控制;还有些系统中部分设备需要较高的运行速度, 但是另外一些设备则不需要太高的运行速度, 如钢厂、电厂的一些相关控制系统。对这一类控制对象, 大型机一般不适合这种灵活控制的场合。一般常采用多台中小机型和低速网相连接。通常可以选择单台中小型机对单台设备进行单独控制, 这样不仅容易编程, 而且便于调试和对故障查找、改正。

快速控制大系统:随着可编程序控制器在工业领域应用的不断扩大, 在中小型的快速系统中, 可编程序控制器能够实现对设备的各种基本控制。在这一类控制系统中, 即使使用一台性能较高的大型机也不容易实现控制的要求。假如使用多台中小型机则可以灵活的对系统进行控制, 并且反应速度快。

(2) 由被控对象选择机型根据控制对象的不同特点进行分析, 是选择机型的基础。由控制对象需要的输入输出点数的多少, 可以将PLC的大小种类确定出来。由控制对象的实际特点可确定出PLC的性能。根据控制对象的操作规则可以估计出控制程序所占内存的容量。根据以上的综合分析, 就可以更加准确的确定出PLC机型的范围。

3.2 选择接口设备

为了运行可靠在选择PLC产品时, 需要综合考虑到机型和接口设备的质量和控制可靠性的问题。PLC的接口设备分为自身的I/O与功能模块, 还有与接口模块相连的外部设备这两部分。在选择PLC自身模块时需要考虑下面两点。一是要保证其能够与PLC对接良好。这就要考虑到模块的型号与规格这两个方面, 主要是看看他们的类型与型号是否配套。二是要保证所用到的模块是否与外部设备对接良好。

硬件部分的工作完成后, 就要开始着手软件设计了, 即程序的编制工作。在编制程序之前需要绘制一个输入输出变量表, 这样有利于程序编写, 为下面的许多工作都提供了便捷的条件。

3.3 分配输入输出点

为了以后的工作的便捷, 设计者在完成上面的工作后, 就可以对设备的I/O进行设定。

(1) 单台PLC系统的输入输出点的分配在对输入输出点进行排序时, 最好不要按照顺序排列, 这样不利于系统的编程与系统的调试工作。为了方便, 可以按照控制设备的不同, 将输入输出点进行分配, 这样可以有利于调试与编程工作

(2) 多台PLC系统中输入输出点的分配如果系统中存在多个可以编程的控制器, 应该依据工程上的总要求, 把输入输出按照控制类别的不同进行分组, 并且得到各个可编程控制器分别需要遵守的规则。

3.4 建立输入输出变量表

(1) 绘制输入输出变量表为了方便编程, 需要绘制一个输入输出变量列表。在表内中应该把相应的模块端子, 地址号与信号名称对应好。

(2) 建立内存变量分配表输入输出点最终会储存在PLC的内存单元中, 也就是通常说的输入输出映像区。对于一个具体的程序可能会用到许多的器件与变量, 比如定时器、计数器还有许多的PLC内部变量等, 那么就必须在编程前, 考虑周全, 把这些变量所需要占用的内存分配好, 并建立相应的表格, 也即内存变量分配表, 它包含了所需要的所有元件和变量, 并且可以根据它来阅读程序和查找故障。

3小结

本文主要论述了可编程控制器系统设计方法, 如系统的设计原则, 设计内容, 包括选择机型、选择接口设备、分配输入输出点等。

参考文献

[1] 黄德先, 王京春, 金以慧.过程控制系统「M].清华大学出版社.2011年5月.

[2] 西门子 (中国) 有限公司.S7-200可编程控制器系统手册.2007

智能可编程时间控制器的设计 篇8

在现代生活中,很多情况下都需要定时或按特定时间将设备打开、关闭。显然,靠人力去实现是不切实际的。因此,性能可靠的时间控制器便有了其用武之地。本文介绍的可编程时间控制器适用于设备在每天规定的时间段内定时开/关、间歇工作的场合,可设定3 2个工作时段(可扩展),自带日历、实时时钟,具有0-24小时循环使用及自校准功能。可提供6个继电器的输出,打开、闭合时间均可以设定。并且在本设计中,继电器具有自锁功能,可保持当前状态,直到下次状态改变为止。人机交互使用128*64分辨率的点阵式LCD显示,具备四按键键盘输入功能。用户操作呈现菜单化,方便使用。

2 硬件组成

本控制器选用Atmel公司的ATmega128型单片机,其电路原理方框图如图1所示。

2.1 控制部分

电路中的主要控制元件采用美国Atmel公司的8位单片机ATmega128。ATmega128是一种高性能、低功耗CMOS型的8位单片机,采用先进的RISC结构,可以取得接近1MIPS/MHZ的性能,从而使得系统设计者可以在功耗和处理速度之间取得平衡[1]。

ATmega128单片机片内自带有128KByte的系统内可编程Flash存储器,用于存储程序和常量数据。片内自带4KByte的SRAM,用于数据存储,以及4KByte的EEPROM。在外设方面,ATmega128具有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器,保障程序跑飞后系统可以及时复位;两个可编程的串行USART等;具有两个可工作于主机/从机模式的SPI串行接口,方便连接外围设备和系统扩展。目前本文设计的时间控制器可实现每天32个时间点的多路I/O输出,程序占用60KByte的Flash空间,考虑到扩展能力,选用该型号单片机是符合设计需要的。

2.2 时钟电路

时钟电路是时间控制器实现实时控制的核心部分,要求及时准确,掉电后保证继续计时,因此需要选用一款时钟芯片来保证这一点。

DS1302是Dallas公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片[2],本设计中使用单片机的I/O口模拟实现串行通信时序进行数据传送,能够向单片机提供秒、分、时、日、月和年的实时时间信息。该芯片引脚与单片机只需要三根线通信:SCLK、RST、I/O,只占用3个单片机端口。

如图2,在控制器正常工作情况下,D S 1 3 0 2通过VCC2由VCC供电。控制器断电后,则通过VCC1由电池BT1供电,从而保证DS1302的正常工作,断电后再上电时时间还正确运行,避免重新输入时间的繁琐操作。

2.3 外部存储芯片

时间控制器在实际使用过程中,经常是处于无人看管状态。对于操作者而言,是十分有必要知道控制器的运行状况。因此,控制器必须添加存储日志记录的功能,以供操作者随时查看。该日志记录需要满足控制器掉电记录不丢失,且保证一定数目的记录存储功能。控制芯片ATmega128虽然自身带有4K Byte的EEPROM,但本控制器的时间记录每一条须占用7个字节,即小时(2Byte)、时间(2Byte)、分钟(2Byte)、继电器状态(1Byte)。考虑到系统扩展能力,仅仅4K字节的容量仅仅能保证最多十余天的日志存储,不能满足使用者的使用要求。

所以,本设计采用了片外E E P R O M存储单元-AT24C512型I2C串行E2PROM。

AT24C512是512Kbit I2C串行E2PROM,采用低功耗CMOS技术,1.8V到6.0V工作电压范围,与1MHz I2C总线兼容,写保护功能,自定时擦写周期,100,000编程/擦写周期,可保存数据100年等特性。

如图3,AT24C512是8DIP封装,其中,VCC为电源,GND接地,WP为写保护,本设计实现的时间控制器并不涉及到频繁的读写该芯片,所以不使用该功能,接地处理。而A0、A1为地址线,由于本设计仅使用一片AT24C512,因此不需要地址选址,A0、A1均通过下拉电阻接地即可。所以真正需要与控制芯片MCU连接的仅有IICSCL、IICSDA两根线,分别为信号线和数据线。该两根线连接至ATmega128的I2C控制接口,通过对单片机的I2C操作,即可实现对AT24C512数据读写,简单可靠。

2.4 显示电路

较之于以前的L E D显示型时间控制器通过不同LED数码管闪烁给用户提示信息,本控制器使用128*64点阵液晶显示,不但可以显示出文字化的菜单,人机界面更加直观,而且输入信息也更加便捷。

本控制器选用北京青云的LCM12864G型号液晶控制模块,该液显模块内置KS0107型液晶驱动器控制IC,可与ATmega128的I/O直接连接,具有电源线、6条控制线、8位标准数据总线。可显示8个*4行共32个汉字,或16个*4行共64个英文或数字字符。该款液晶模块呈现绿色背光,以黑色字体字体显示,用户界面显示很清晰。

液晶模块与单片机硬件连接示意图如图4所示。液晶模块的数据口DB0~DB7与PA0-PA7依次相连,用来传输数据或指令;/写选择引脚R/W与PD4相连,电平时读数据,低电平时写数据;数据/指令选择引脚RS与P D 3相连,高电平时将数据D B 0~D B 7送入显示RAM,低电平时将数据DB0~DB7送入指令寄存器;写使能引脚E与PD2相连,高电平有效下降沿锁定数据。复位信号RST与PD5相连,低电平有效;片选信号CS1、CS2分别与PD6、PD7相连,用来选择LCD的前后64列,高电平有效。LCD驱动电压Vo应用时在VEE输出与电源VDD之间加一个电位器,调节电位器可以改变LCD显示的明暗对比度。

2.5 键盘及驱动电路

本时间控制器使用四按键键盘,分别实现调整数字大小、进入下一级菜单、返回、确认的功能。键盘上四个输入端分别接PE4-PE7,另外一个公共端接地。原理为设置PE4-PE7为输入且内部上拉,这样的话在键没有按下时单片机的I/O口电平为高电平,反映为PINx寄存器I/O相应位为1。反之,当有键按下时,相应键内部电路与公共端即地导通,从而将单片机I/O口电平拉低,PINx相应位即变成0,根据这一现象编程,即可判断出所按下键位。

由于ATmega128在复位上电时各引脚瞬间电平为高电平,若采用高电平控制继电器的闭合,则上电时继电器会动作,影响使用。所以采用低电平控制,避免此现象的发生,故使用六输出反相器74LS04芯片,而且一片74LS04通过六个I/O口可提供六路输出,而且通过扩展多片74LS04,可以扩展输出,方便系统扩展。

驱动电路图如图5所示,AC-SSR为交流固态继电器,1、2脚输出接交流电源及负载,3、4脚为输入端。当PF7为高电平时,2脚为低电平,三极管9013基极为低电平不导通,从而继电器输入端不导通,继电器不输出。反之,当PF7为低电平时,经过74LS04后9013的基极为高电平,三极管导通,从而3、4引脚内部导通,相当于输入端闭合从而继电器输出端内部可控硅导通,可以接通负载。

3 软件设计

本系统程序使用C语言编写,采取模块化编程,将子功能分别编写成子程序。主要有驱动程序,包括DS1302的读、写操作,KS0107液晶控制器的读、写操作,以及AT24C512的读、写操作。功能函数,包括液晶上显示文字、数字,液晶清屏操作,以及单片机Timer0溢出中断子程序(内部调用时间更新子程序、时间匹配子程序)等等,方便调用及查找。

其中,DS1302程序用于提供当前时间,提供时间控制的依据。Timer0中断子程序负责调用时间更新子程序,实时读取DS1302当前时间,再实时更新液晶屏上显示的时间。另外,该子程序也负责根据用户设定的继电器工作安排改变多路继电器的开/闭状态,通过调用时间匹配子程序来判断是否需要改变当前继电器状态,实现设计初衷。

本设计按照传统的前后台系统组织程序,前台程序为单片机Timer0溢出中断子程序,定时执行。后台程序为键盘扫描程序和显示程序,当有键按下后进行键盘处理,执行显示程序进行液晶显示内容的更新。

主程序开始后进行软硬件的初始化,打开中断,然后进入键盘扫描及显示程序。显示程序用于在液晶上显示当前时间,继电器工作状态,提供用户菜单操作信息等,提供人机界面。时间匹配子程序的原理是遍历用户设定的时间点信息,若与当前时间匹配则进一步判断继电器状态是否需要改变,对继电器的输出进行操作。在此基础上添加控制器的功能,如多路继电器协同工作,执行天计划或周计划特殊事件等等。

主程序、中断子程序流程图如图6、图7所示。

4 结束语

本时间控制器在实验室环境下通过对蜂鸣器以及不接负载的交流固态继电器的控制进行了试验,系统运行较稳定,在设定的32个时间点可以顺利切换状态,天计划、周计划控制方案也可以实现,顺利控制蜂鸣器和继电器的动作。

参考文献

[1]陈冬云,杜敬仓,任柯燕.ATmega128单片机原理与开发指导[M].北京:机械工业出版社,2006.

《可编程控制器》教学改革初探 篇9

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

[1]孙平.“电气控制与PLC应用”课的教学实践与探索[J].河南机电高等专科学校学报, 2001, (4) .

可编程计算机控制器 篇10

电气控制与可编程控制器可作为高等院校本科电气工程及其自动化、自动化、机电一体化、计算机应用及轮机工程等相关专业的专业基础课。近年来,很多高校对电气控制与可编程控制器的教学大纲和课程标准进行了很大的调整,加强学生理论联系实际的能力,以适应社会对相关专业的人才需求标准。使学生提高学习兴趣和充分掌握电气控制与可编程控制器知识点成为齐齐哈尔大学教学改革项目之一。

1. 改革课程标准

要想电气控制与可编程控制器能够跟住其在实际应用领域领域更新的步伐,必须要经常关注自动化领域的发展并且及时调整我们的课程标准。第一步要将课本知识和现代电气控制与可编程控制器技术发展进行整合。重点在强调课程基本概念和理论的前提下减少以往的课堂练习与电路设计,加大工程实践项目的解析与小组讨论。第二步在对电气控制与可编程控制器的基本工作原理有一定程度的掌握后,分小组进行设计、分析及应用的PK,既能提高学生学习的积极性又能在实际工程项目中应用的同时保证实验实训的课时数。

2. 教学内容

在重视传统教学中的基本概念和基本理论的同时注意与实际自动化领域的实际应用相联系,故调整后内容如下:

(1)常用低压电器与实例分析

(2)基本的电气控制电路与实例分析

(3)典型机床的电气控制

(4)实际电气控制系统的设计

(5)可编程序控制器基础知识与应用

(6)可编程序控制器的工程应用及实例

(7)典型机械电力拖动控制线路

(8)交流三相异步电动机的制动控制线路

3. 实践环节

电气控制与可编程控制器依据教学内容由浅入深的原则,采用项目教学法共设计6个典型实际工程应用的实践教学项目。分别是:

4. 教学方法

在本学科的课堂教学中,将信息技术手段作为模拟教学、案例教学、讨论等教学方式的有效辅助形式。鼓励学生积极的进行自评、互评,进行班与班之间的教学交流。通过该种形式,作为促进学生自主学习的认知工具,利用信息技术所提供的自主探索、多重交互、合作学习、资源共享等学习环境,把学生的主动性、积极性充分调动起来,使学生的创新思维与实践能力得到有效的锻炼。将班级同学分成3至4人一组,采取小组分组学习和小组PK反馈的方法,在课上教师在讲授完基本概念和基本理论时,将本节课或者本章内容的项目作业提前布置给同学。让各个小组同学在课下进行分组学习,在下次课上课时分别选派一名代表进行项目说明并进行小组PK。最后教师对小组的汇报情况进行总结并且进行评分。这样不仅能大大激发同学的竞争意识,还提高了学生的学习兴趣,并且同学们对电气控制与可编程控制器这门课程掌握的更好,培养我们所需要的创新人才。

5. 考核方式

总结

实践教学与理论教学同样都是教学中必不可少的重要环节,电气控制与可编程控制器通过教学改革,可以使理论教学和实践能力的培养相结合,以理论指导实践,以实践验证基本理论,使学生进一步巩固基本理论知识,具有一定的实际操作能力;同时大大激发了同学学习的积极性,能够提出问题、分析问题、最后能解决问题,培养了同学的团队合作能力并为后续专业课打下良好基础。

参考文献

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