電工電子實(shí)驗(yàn)中PLC編程技術(shù)的應(yīng)用

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摘要：隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，很多新型技術(shù)涌現(xiàn)，其中，PLC編程技術(shù)作為一種新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，在電工電子領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用，發(fā)揮了非常重要的作用。基于此，文章從PLC編程技術(shù)概念入手，對(duì)其在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以供參考。

關(guān)鍵詞：plc編程技術(shù)；電工電子；實(shí)驗(yàn)

在工業(yè)生產(chǎn)中，電工電子實(shí)驗(yàn)是非常重要的內(nèi)容，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的前提和保障。在電工電子實(shí)驗(yàn)中，工作人員除了要有過硬的理論知識(shí)，還需要豐富的實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，而PLC編程技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，可以提升電工電子實(shí)踐教學(xué)的效率和水平，為社會(huì)的發(fā)展培養(yǎng)更多專業(yè)實(shí)用性人才。

1PLC編程技術(shù)概述

PLC編程技術(shù)屬于數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，在使用該技術(shù)時(shí)，利用存儲(chǔ)器進(jìn)行程序的編寫，并完成邏輯運(yùn)算等相關(guān)操作指令，從而通過數(shù)字的模擬輸入、輸出對(duì)各種機(jī)械設(shè)備進(jìn)行科學(xué)操作。這項(xiàng)技術(shù)之所以可以得到有效應(yīng)用，是因?yàn)樗目垢蓴_性、靈活性很強(qiáng)，操作起來(lái)也非常方便、易于掌握，因而在工業(yè)領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用。此外，在院校的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，該項(xiàng)技術(shù)也得到了科學(xué)應(yīng)用，是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一項(xiàng)工具，對(duì)提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力及電子電工技能水平有著很重要的作用[1]。

2PLC編程技術(shù)在電工電子實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

PLC編程技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中是應(yīng)用比較普遍的一項(xiàng)技術(shù)，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性、抗干擾性。在具體應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)時(shí)，主要采用的是循環(huán)掃描方式，在每個(gè)周期內(nèi)，PLC編程技術(shù)都會(huì)經(jīng)歷輸入采樣、執(zhí)行程序、輸入刷新三個(gè)過程。程序的執(zhí)行都是按照順序進(jìn)行的，每個(gè)程序執(zhí)行前，都要相關(guān)變量的輸入、輸出。電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用該項(xiàng)技術(shù)，學(xué)生可以結(jié)合實(shí)驗(yàn)的具體情況，對(duì)電工電子工藝流程有一個(gè)全面的了解，從而提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和水平。

2.1基于PLC編程技術(shù)的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的研發(fā)

在電工電子專業(yè)教學(xué)中，學(xué)生除了要掌握最基本的理論，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是非常重要的內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)的作用是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和水平，讓學(xué)生具備電工電子操作技能水平。隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，電工電子系統(tǒng)也進(jìn)行了升級(jí)、改進(jìn)，PLC、組態(tài)技術(shù)等在電工電子領(lǐng)域得到了有效應(yīng)用，使現(xiàn)在的技術(shù)結(jié)構(gòu)發(fā)生了很顯著的變化[2]。為了順應(yīng)時(shí)展趨勢(shì)，革新實(shí)操模式和手段，現(xiàn)在很多的高校都加大了對(duì)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備的研發(fā)和革新力度，讓傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置轉(zhuǎn)化為適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)技術(shù)環(huán)境的新設(shè)備，為此，基于PLC編程技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置被提出，與電工技術(shù)原理具有一致性[3]。從電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容看，與別的專業(yè)存在的一定的差異，其內(nèi)容更深、更廣，包含設(shè)計(jì)、組裝等各個(gè)方面的內(nèi)容。其實(shí)驗(yàn)裝置也有自身的特點(diǎn)：1）通用性強(qiáng)，適用范圍廣。2）技術(shù)更先進(jìn)，實(shí)用性更強(qiáng)，安全性高。3）具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性，使用起來(lái)比較靈活。在調(diào)查研究中，反復(fù)更新、改進(jìn)了該實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)是基于PLC編程技術(shù)展開的，可以提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力和水平[4]。

2.2基于PLC編程技術(shù)的電工電子實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究

軟件的開發(fā)和設(shè)計(jì)需要做好如下內(nèi)容：1）分析控制對(duì)象的需求。2）對(duì)軟件的大致框架進(jìn)行設(shè)計(jì)。3）完成PLC程序代碼的編寫。4）做好成PLC程序的調(diào)試。5）撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。分析控制對(duì)象的需求是軟件開發(fā)中非常關(guān)鍵的內(nèi)容，該過程需要了解控制對(duì)象的具體狀況，包含功能的實(shí)現(xiàn)情況、所處環(huán)境等。這些對(duì)后續(xù)設(shè)計(jì)任務(wù)的順利進(jìn)行都是很關(guān)鍵的內(nèi)容[5]。綜合考慮控制系統(tǒng)要求，對(duì)PLC程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，不斷地更新和完善控制功能程序的編寫任務(wù)，程序內(nèi)容如下所示。1）初始程序。接通電源后，需要完成初始化操作，為后續(xù)的啟動(dòng)做準(zhǔn)備，以免出現(xiàn)失誤。程序初始化流程如下：將計(jì)算器或各類數(shù)據(jù)清零，恢復(fù)所需要的數(shù)據(jù)，復(fù)位繼電器等設(shè)備，此外，還要讓程序保持在初始狀態(tài)[6]。2）故障診斷、顯示程序。這些程序同其他程序進(jìn)行比較，是獨(dú)立存在的，一般都是在完成基本程序的設(shè)計(jì)任務(wù)后才添加[7]。3）程序保護(hù)、連鎖。這部分內(nèi)容是非常重要的，需要仔細(xì)考慮，以免出現(xiàn)操作誤區(qū)。4）乒乓電路實(shí)現(xiàn)。在使用PLC編程技術(shù)時(shí)，通常有兩個(gè)按鍵的作用是很大的。如果這兩個(gè)按鍵所處的狀態(tài)是不一樣的，電機(jī)所處的運(yùn)行狀態(tài)也是存在差異的；若是其中任意按鍵是閉合的，電動(dòng)機(jī)可能處在停止或啟動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)按下按鍵之后，就會(huì)出現(xiàn)脈沖，提供電源。乒乓電路如圖1所示。5）順序控制實(shí)現(xiàn)。在使用PLC編程技術(shù)時(shí)，必須對(duì)順序控制方法引起重視。該控制方法技術(shù)含量很高，要對(duì)工序科學(xué)劃分。在進(jìn)行順序控制時(shí)，要融合最新設(shè)計(jì)理念，保證操作能嚴(yán)格依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流程實(shí)現(xiàn)。具體如下：先啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，若指示燈亮起，則表示信號(hào)是正常的，當(dāng)然，要準(zhǔn)確判斷指示燈是不是正常的，這需要從兩個(gè)方面去判斷，一是觀察指示燈是否一直處在閃爍狀態(tài)，二是觀察閃爍間隔時(shí)間是不是合理的。當(dāng)電動(dòng)機(jī)復(fù)位后，就表示實(shí)現(xiàn)了順序控制。該種設(shè)計(jì)思路和PLC編程技術(shù)是吻合的，也能優(yōu)化設(shè)計(jì)流程，還能將復(fù)雜的邏輯簡(jiǎn)單化，分步進(jìn)行編程，保證各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，順序控制方法可以強(qiáng)化他們對(duì)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，從而熟練應(yīng)用PLC編程技術(shù)[8]。6）邏輯函數(shù)的使用。在加工工件時(shí)，可利用三個(gè)開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)。在使用PLC進(jìn)行編程時(shí)，要反復(fù)互鎖程序，以保證程序的安全、有效性。但這個(gè)過程比較麻煩，需要反復(fù)對(duì)互鎖開關(guān)進(jìn)行調(diào)試，使其滿足工藝標(biāo)準(zhǔn)要求，且在反復(fù)輸入的過程中，編程者可能會(huì)漏寫、錯(cuò)寫程序，無(wú)法達(dá)到工藝要求，讓學(xué)生花費(fèi)時(shí)間重新去調(diào)試、糾正程序，為了節(jié)省學(xué)生的時(shí)間，能更高效地參加更高級(jí)別的程序調(diào)試，就要優(yōu)化程序操作過程。在進(jìn)行編程、修改時(shí)，學(xué)生還能使用所掌握的編程知識(shí)，對(duì)編程中出現(xiàn)的問題加以全面分析，采用有效的方式來(lái)解決。為了讓學(xué)生更深刻理解程序，就需要使用邏輯函數(shù)，便于學(xué)生更有效地處理問題[9]。

2.3PLC控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)過程

實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)現(xiàn)需要先將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容確定下來(lái)：1）依據(jù)實(shí)驗(yàn)控制過程實(shí)現(xiàn)的基本要求，將相關(guān)的技術(shù)條件確定下來(lái)；2）確定電工電子傳動(dòng)模式，將PLC型號(hào)確定下來(lái)；3）完成PLC的輸入、輸出編寫任務(wù)，并繪制出相應(yīng)的接線圖；4）進(jìn)行編程程序設(shè)計(jì)；5）完成系統(tǒng)調(diào)試任務(wù)，編寫好完整、準(zhǔn)確的說(shuō)明書。確定好實(shí)驗(yàn)內(nèi)容后，要對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)的步驟進(jìn)行分析，具體如下：1）分析被控對(duì)象，弄清控制要求；2）將I/O設(shè)備確定下來(lái)；3）確定好PLC類型；4）對(duì)I/O點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)分配；5）進(jìn)行PLC編程；6）軟件調(diào)試；7）報(bào)告撰寫。現(xiàn)在PLC控制系統(tǒng)、變頻器等的種類非常多，不同的學(xué)校用于電子電工實(shí)驗(yàn)的裝置也是不同的，西門子等是學(xué)校應(yīng)用最多的品牌，其技術(shù)較為成熟，用起來(lái)更加方便。

2.4PLC仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)

2.4.1實(shí)驗(yàn)應(yīng)用設(shè)計(jì)PLC仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包含基本、綜合實(shí)驗(yàn)兩方面內(nèi)容，基本實(shí)驗(yàn)包含計(jì)算器、定時(shí)等相關(guān)指令，該實(shí)驗(yàn)是檢測(cè)學(xué)生對(duì)PLC仿真系統(tǒng)基本指令的了解情況[10]。綜合實(shí)驗(yàn)包括點(diǎn)擊正反轉(zhuǎn)控制、小車送料控制等實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生對(duì)指令的熟練情況有一個(gè)了解。

2.4.2實(shí)驗(yàn)效果1）通過屏幕可以直觀了解到實(shí)驗(yàn)過程中PLC控制是否合理，這為編程、調(diào)試帶來(lái)了極大的便利，為學(xué)生對(duì)電工電子控制系統(tǒng)方面知識(shí)的學(xué)習(xí)帶來(lái)了益處。2）虛擬仿真和現(xiàn)代科技的融合，讓各項(xiàng)技術(shù)可以融入實(shí)驗(yàn)，吸引了學(xué)生的注意，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和積極性，提高學(xué)生實(shí)踐操作水平。3）在電工電子實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以結(jié)合自身需要提出要求，對(duì)控制算法進(jìn)行調(diào)整，這個(gè)過程不必對(duì)復(fù)雜的硬接線過程進(jìn)行調(diào)整，只要編制控制程序就行，利用計(jì)算機(jī)將虛擬對(duì)象呈現(xiàn)出來(lái)，就可以直觀判斷出檢測(cè)結(jié)果的正確性。

3結(jié)束語(yǔ)

在大部分高校電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，都運(yùn)用了PLC編程技術(shù)，提升了學(xué)生的實(shí)踐技能和創(chuàng)新能力；同時(shí)，在工業(yè)發(fā)展中也發(fā)揮著很重要的作用，但從現(xiàn)在的情況看，PLC編輯技術(shù)在具體使用的過程中還存在一些問題有待加強(qiáng)和解決。因此，在今后工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展建設(shè)過程中，還需要加大對(duì)PLC編程技術(shù)的探索和研究，不斷地進(jìn)行技術(shù)的更新、升級(jí)，為電子電工科研、工業(yè)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

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作者：牛茜 單位：山西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院