可编程控制器的使用

可编程控制器的使用（精选十篇）

可编程控制器的使用 篇1

PLC编程不能仅仅停留在电脑上写程序, 若有一台PLC来做实验, 会对我们学习编程如虎添翼。学习者买一台PLC动辄上千元, 光是一条编程电缆正品的也要上百元, 这还只能学习一种PLC。为了更好地让学习者用最优惠的成本学会PLC的编程, 我们引入PLC学习机。

1 PLC学习机

学习机由主机区、主机接口与指令训练区、实验单元三部分组成。

主机区装配PLC主机, 可装三菱、西门子、欧姆龙的PLC主机。主机接口的作用是连接PLC主机与指令训练区的纽带。指令训练区包含基本指令和功能指令。PLC的输入方式有钮子开关输入、拨码器输入、键盘输入方式。PLC的输出方式有数码管显示、发光管显示。

使用学习机前先不通电, 打开机箱盖检查问题。实验前将学习机接通电源, 打开机箱面板上的开关。检查PLC主机输入输出端子有无虚接现象。使用学习机, 首先安装驱动程序, 查看设备管理器的端口号。然后安装软件, 更改语言为中文, 然后重启软件。

PLC学习机配置了模拟实验板, 可以进行许多模拟实验, 比如:邮件分拣机、电梯自控、轧钢机等等。主机的输入输出点与模拟实验板通过导线连接。实验板采用图形显示设计方法, 控制电路画在模板上, 使用方便直观。程序设计的步骤是选择实验板, 进行编程, 运行程序。

PLC学习机编程器是开发、维护PLC控制系统的外部设备, 用来给PLC编程。编程器有三种工作方式:

(1) 编程方式:编程器把用户程序送入PLC主机, 可以进行编辑操作。

(2) 监视方式:编程器跟踪程序运行。

(3) 运行方式:PLC按内存中的程序对系统进行控制。

2 自控轧钢机的应用设计

板材在轧钢机中轧制是将板材从一个方向依靠传送机构进入到轧辊的缝隙之间, 轧辊旋转。下轧辊固定在机床上, 上轧辊可以上下移动, 通过调节上轧辊的位置改变两个轧辊的间隙。有的厚度改变大的工件一次轧制不能完成, 需要3次轧制才能完成加工任务。

2.1 自控轧钢机的控制要求:

(1) 启动按钮按下, M1、M2两台电动机同时运行, 检测开关S1有信号, 钢板没有完成压轧, M3电动机正转。

(2) 钢板轧完一次, 钢板处于接料传送带上, 检测开关S2有信号, 电磁阀动作使接料传送带倾斜, M3电动机反转把钢板从上压辊送回送料带。

(3) 往复三次为一个加工周期, 完成后停机1分钟, 取出成品。

2.2 输入输出点数的分配:

输入输出点数的分配如表1所示。

2.3 程序设计说明

启动轧钢机后, 按下按钮, 驱动两台电动机工作。当X1有效时, 传送带上已经放了待加工工件, 驱动M3正转, 指示灯HL1亮。当X2有效时, M3反转, 指示灯HL2亮, 锻压机冲压一次, 计数器C1计数1次。计数器没有达到3次, M3电动机正转。计数超过3次, 辅助继电器M1有效, M3电动机不反转, 三台电动机和电磁阀复位, 延时1分钟后定时器T0有效, 反复轧钢。

3 结束语

为了推广PLC技术, 学习使用PLC学习机, 以满足我们对学习PLC技术的要求。PLC学习机由可编程控制器主机、编程器、主机构成, 还有模拟实验板。做教学实验将主机与模拟实验板连接完成程序设计训练。将主机与系统部件连接可做开发机使用, 进行现场调试。

参考文献

[1]常斗南, 崔世钢, 李全利.小型PLC学习机在邮件分拣系统中应用设计[J].北京机械工业学院学报, 1996, (1) :112-116.

[2]PLC原理及应用培训简讯[J].职业教育研究, 1993, 03:30.

[3]刘杰, 李鹏.基于可编程控制器的分拣装置设计与实现[J].西南师范大学学报 (自然科学版) , 2014, (7) :98-101.

[4]常斗南, 崔世钢, 李全利.小型PLC学习机的设计及应用举例[J].天津职业技术师范学院学报, 1996, (1) :31-36.

可编程控制器的使用 篇2

张家口职业技术学院 贾玉芬

摘 要 《可编程控制器》课程作为电气自动化专业的一门实用性与实践性很强的专业课，加强其实践教学对培养学生的职业技术能力起着重要的作用。本文在说明了实践教学改革的必要性基础上，分析了我校该课程实践教学存在的主要问题。在遵循层次性、综合性、先进性的原则前提下，从教学思想、教学内容、教学的方法手段、评价方法等多个方面提出了改革的措施和具体做法。实践证明，改革后的实践教学较好地培养了学生职业能力和创新精神，收到了预期的教学效果。

关键词 课程改革 实践教学 能力 创新

高等职业教育培养的是能适应生产、建设、管理、服务第一线需要的，德、智、体、美等方面全面发展的高等技术应用性专门人才。而其中实践教学的主要目的是培养学生的技术应用能力。按照全面推进素质教育的指导思想，根据高等职业教育的培养目标，建立具有高职特色的实践教学的课程目标、课程模式和评价方式是培养学生综合职业素质的关键。《可编程控制器》是电气自动化专业的一门实用性与实践性很强的专业课，因而加强该课程的建设，特别是加强该课程实践教学的改革对培养学生的专业技术应用能力起着重要的作用。

一、《可编程控制器》课程实践教学改革的必要性

传统的职业教育以使学生掌握经验技术和动作技能为目标，以迅速适应工作岗位的要求。但在知识经济时代，由于生产方式的根本变化，人们的.职业能力构成也必将有大的改变，社会需要更高层次的人才。这就要求我们培养的高等应用型人才，不只是对现有知识、技术、方法的继承性应用，而是应通过自身努力能够不断地学习新知识、新技术、新方法，能够形成新方案、新产品、新创意，能够分析新情况、解决新问题的创造性应用。因而我们课程实践教学的改革应以培养的学生具有一定创新能力和创新精神、有着良好的发展潜力为主旨，以行业科技和社会发展的先进水平为标准，充分体现规范性、先进性和实效性。

在《可编程控制器》课程的实验和课程设计等实践教学中存在下面几个问题：

1．教学主体的认识问题

在传统实践教学中，教师是“带”实验而不是“指导实验”，即实践教师是传授知识和技能的主体，而学生则被动地接受知识和技能。这种教学多采用注入式，教师根据教学计划和教学要求拟定内容，其实践内容的选择、步骤的制定和仪器设备的组织准备等都由教师进行。实践时学生只需按规定的步骤机械地操作即可。且在执行过程中，完全听从教师安排，全班统一进度和要求，不利于因材施教。

2．教学内容存在的问题

原来的课程实验和课程设计内容有重复，而且，从高等职业教育的要求来看，原有的实践教学内容显得单调、过于偏向技能性的训练，而缺少设计性、创新性。

3．教学方法、手段的问题

因内容过分偏重于基础训练，所以在方法和手段上很单调，主要以“模仿”为主。通过教师详细讲解、操作示范，学生不需主动思维和创新，只需“依样画葫芦”。通过反复训练学生硬件接线、调试程序，熟能生巧，形成一定的基本技能。

二、《可编程控制器》课程实践教学改革的措施和方法

根据高职高专培养的目标，我们在进行《可编程控制器》课程的实践教学改革时，主要基于这样几个原则：一是应由技能性向技术性发展。即由原来的偏向基本技能的训练，如工具仪表的使用、电器元件的认识和使用、基本控制线路的连接和PLC程序的调试等。向培养专业技术能力方向发展，通过系统的训练，使学生具备一定的专业技术。二是应由单一性向综合性发展。如要求学生能综合运用电工技术、电气控制、PLC控制、计算机等知识解决相关问题。三是应进一步加强方法、手段的先进性应充分利用计算机和网络等先进的教学手段和设备，借助各种软件，培养学生的计算机软硬件应用能力。四是应进一步培养学生的创新精神。学生在教师的指导下，可一定程度的自由选题、制定方案、选择仪器设备、安装调试，锻炼学生的能力。

在上述原则指导下，我们对该课程实践教学的改革主要包括如下几个方面：

1．教学思想的改革是前提

建立以学生为主体，教师为主导的教学思想。在高等职业教育中，学生始终处于主体位置，而实践教师则处于为实践教学服务的主导位置。主体是实践教学的中心，主导必须围绕这个中心做好工作。作为实践教学主体的学生，必须在继承传统知识和技术的基础上，重点进行知识和技术的应用和创新。作为主导的实践教师，必须在其搞好实践教学的引导工作的同时，加强自身知识和技能的扩展和更新，达到知识丰富，技术熟练和教学方法科学而实用的要求。

2．教学内容、方法手段的改革是关键

课程的实验和设计在内容上要统一规划，相互补充，形成一个有机的整体。该课程的实践教学体系中，主要以培养有创新精神的专业技术能力为主。因而，我们在规划该课程的实践教学内容时，将其分成基本模块和创新模块两部分。其中基本模块用于训练基本操作技能，形成基本实践能力；创新模块主要根据素质教育的要求，针对不同学生而设，需从选题开始，经构建框架、设计、计算机模拟、购买元器件到制作调试完成等，以培养学生一定的创新精神和创新能力。

1）课程实验教学主要针对基本模块部分。通过电器元件的认识实验、电动机的正反转控制、交通信号灯的控制、移位寄存器的应用等实验内容的训练，形成基本的实践操作能力，并为中级电工的实践考核作好准备。

2）课程设计教学则主要针对创新模块部分。结合我院现有设备，分步骤进行：a、拟定部分开放性的设计课题，教师提出原则性的要求，学生根据自己的情况和兴趣，在教师指导下拟出其设计计划，经教师批准后，进行初步设计。b、将设计后的方案在计算机相关软件上进行设计验证，并进行模拟，观察设计效果，并对方案进行修订。c、根据方案进行硬件连接、软件调试。d、教师根据初始要求验收、答辩e、撰写设计报告。

在方法手段上，首先应增强课程实验的开放性。但该课程以强电实验为主，实验安全要求较高，为了确保学生的安全，教师一定要加强指导。同时，为提高实践教学的先进性，利用计算机和网络，在教师指导下，可自主的设计课程、完成课题，达到培养学生创新能力的目的。

3．评价体系的改革是指挥棒

由于高职高专与其它的教育形式有显著的不同，因此转变观念，转变教学评价观念，从注重对理论教学的监控评价转向对理论与实践结合的监控评价，突出实践教学的地位，是形成高职高专教育特色的重要措施之一。

该课程的整体评价不仅仅是理论考核，还应包括课程实验和课程设计的考核。对于实验部分考核方式宜逐个或分组进行，采取抽签的形式。我们还为学生设计了实验考核情况记录表，对每个学生的情况进行记录，这是一个行之有效的方法。

而对设计部分的考核首先应注重量化，注重过程考核、创新能力考核，宜采用百分制。其中操作能力和解决问题的能力应占60%，出勤、课堂表现应占20%，设计创新应占20%。在过程考核中，应按专业的标准进行考核，如输入程序、读出程序及修改程序是否熟练，运行调试是否正常，故障分析与排除方法是否准确。实践证明，这样更加有利于提高学生的竞争意识和创新意识，使学生真正成为具有新技术应用能力的人才。

经过上述多方面的努力和探索，《可编程控制器》实践教学有了很大改进。在内容的安排上有了一定的层次性；同时为适应现代经济的发展要求，结合现代教学手段，提高了它的先进性，注重了创新性。这样，既培养了学生，又锻炼了教师，收到了很好的教学效果。

【参考文献】

[1]王兆义，可编程控制器教程 [M]，机械工业出版社，2000•10

浅谈可编程控制器的应用 篇3

关键词 PLC 特点 应用

一、 引言

作为通用工业控制计算机，30年来可编程控制器从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制、集散控制等各种任务的跨越。今天的可编程控制器正在成为工业控制领域的主流控制设备，在世界各地发挥着越来越大的作用。

二、可编程控制器定义

可编程控制器，简称PLC（Programmable logic Controller），是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输人和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

三、可编程控制器的基本构成

从结构上分，PLC分为固定式和模块式两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

1. CPU的构成

CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用。 CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

2. /O模块

PLC与电气回路的接口，是通过输入输出部分（I/O）完成的。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入（DI），开关量输出（DO），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。

3. 电源模块

PLC电源用于为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。

4. 底板或机架

大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块问的联系，使CPU能访问底板上的所有模块；机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

四、可编程控制器的特点

1. 可靠性高

PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，可以编写外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统都具有极高的可靠性。

2. 功能完善、适用性强

PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3. 易学易用

PLC作为通用工业控制计算机，接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

4. 维护方便、易于改造

PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

五、可编程控制器的应用领域

目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。

1. 开关量的逻辑控制

这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。

2. 模拟量控制

在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于模拟量控制。

3. 运动控制

PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。

4. 过程控制

過程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。

5. 数据处理

PLC具有数学运算、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。（下转页237）（接下221页）这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。

六、结束语

21世纪，PLC会有更大的发展。伴随着计算机网络的发展，可编程控制器作为自动化控制网络和国际通用网络的重要组成部分，将在工业及工业以外的众多领域发挥越来越大的作用。

参考文献：

[1]齐从谦《PLC技术及应用》机械工业出版社，2000

数控编程有关指令的使用研究 篇4

FANUC系统的数控机床在生产与科研中的应用多,掌握其常用编程指令的使用要点,有助于正确的使用该系统的数控机床。

1 工件坐标系的设定指令

1.1 数控铣床及加工中心工件坐标系设定

1.1.1 用程序段G92 X a Y b Z c

工件坐标系设定必须放在程序的第一条程序段,但加工前必须把所用刀具的刀位点移动到工件坐标系中(a,b,c)位置处。在重复加工中,应在加工完成后指令刀具返回到起刀点(a,b,c)处,否则再次启动程序加工时,工件坐标系原点的位置会发生变化,易发生撞刀事故。G92是以起刀点的位置来设定工件坐标系,设定的坐标系断电后丢失。

1.1.2 CRT/MDI方式

加工前,把工件坐标系的原点在机床坐标系中的位置坐标值输入在程序中使用的G54~G59中的X、Y、Z三个地址中保存,工件原点在机床上的位置被保存。加工开始前刀具在机床上的位置是任意的,加工完成后刀具退离工件的位置也是任意的。工件坐标系是在通电后执行了返回参考点后建立的,通电时自动选择G54坐标系。

1.2 车床工件坐标系的设定

1.2.1 用程序段G50 X(a)Z(b)在程序的开头设定,加工前把

基准刀的刀尖移动到设定的工件坐标系(a,b)处。此方式与前面G92的道理相同,但由于对刀具起刀点有限制,使用中不方便,很少使用。

1.2.2 用CRT/MDI方式

利用G54~G59可设定6个工件坐标系。加工前把基准刀的刀尖移动到与工件的加工原点重合,把刀具在此位置时的机械坐标值输入在程序中使用的G54~G59中的那一个下面的X、Y、Z三个地址中保存,如果有机床外的专门对刀仪能确定刀具X向和Z向的刀补值,使用方便。

1.2.3 加工前把每把刀具的刀位点移动到与工件的加工原点重

合,把每把刀具此位置时的机械坐标值对应输入该把刀具补偿号内的X向、Z向偏置中,建立每把刀具工件坐标系的原点,通过试切法确定,应用普遍。

2 绝对坐标编程方式与增量坐标编程方式

在数控铣床和加工中心上绝对坐标编程方式与增量坐标编程方式用G90/G91指令设定:绝对坐标编程方式用G90设定,此时刀具运动路线上位置点的坐标是相对与编程原点的。增量坐标编程方式(或相对坐标编程方式)用G91指令设定,此时刀具运动的终点坐标值是相对于运动轨迹上当前点的增量坐标值。绝对尺寸编程与增量尺寸编程在同一程序段中只能用一种,不能混用。但圆弧指令中的IJK指令字不论哪种都是增量坐标值。

在数控车床上,绝对坐标编程方式与增量坐标编程方式用尺寸字地址设定,绝对坐标尺寸用XZ表示,增量坐标尺寸用UW表示,在同一程序段中,绝对坐标尺寸和增量坐标尺寸可混用。同样圆弧指令中的IJK指令字不论那种都是增量坐标值。

3 刀具功能字的使用

对于车床,T0100表示1号刀座的刀具转到加工位,不使用刀具补偿;若使用T0102表示把1号刀座上的刀具转到加工位,且执行02号补偿地址中的补偿值。加工中心的T后有1~2位数字,如T01表示把T01号刀具转到刀库的换刀位置处,换刀用M06执行换刀位上的刀具与主轴上的刀具交换。数控铣床换刀通常是工人手动换刀。

4 刀具长度刀补的建立与取消指令

数控铣床及加工中心上由于所使用的刀具长度不一,因此要使用长度补偿,补偿时都对Z坐标起作用,且只能与G00或G01编在同一程序段中。换刀后执行的第一条移动指令应为G00(G01)Z100G43 HXX;该程序段表示刀具刀位点运动到工件坐标系中Z向的+100处。HXX为刀具长度补偿地址号,其地址存的数值应为各把刀具的实际长度—(减去)基准刀具的实际长度。基准刀具是设定工件坐标系时确定Z向工件原点位置的刀具。在实际中通常把基准刀具的刀位点移到工件Z向原点的平面,记录此时机床坐标系的Z坐标值,再把其它刀具的刀位点也移到工件Z向原点的平面,此时机床坐标系的Z坐标值减去基准刀具在此位置时的Z坐标值就是其它刀具的刀补值,而基准刀具的刀补值为0或没有刀补。用G00(G01)Z100 G44 H01;也能建立长度补偿,也表示刀具刀位点运动到工件坐标系中Z向的+100处,但补偿地址H01中保存的数值应为基准刀具的实际长度—(减去)各把刀具的实际长度。

每把刀具加工完后,都应取消长度刀补,取消长度刀补使用G49G00Z__;程序段。在数控铣床或加工中心上,Z后的数值一般为正数,但不能超过程序中工件坐标系设定指令G54~G59中的那个指令的Z处寄存数的绝对值;否则机床发出Z向超程报警。

5 数控车床的复合循环指令

数控车床的复合循环指令应用于粗车和多次走刀加工的情况,利用复合循环功能,只要编写出最终走刀路线,给出每次切削深度,机床就可以自动完成多重切削直至加工完毕。这些指令都是非模态指令,执行中不能暂停,执行完刀具自动返回到执行该指令前的刀具位置,再从精加工程序结束的程序段下面的程序段继续向下执行程序。

G71是内外圆粗车复合循环指令,使用时指令编程格式为:

G71 U△d Re;

G71PnsQnf U△u W△w F_S_;

△d为每次X向的切削深度。e为刀具返程时的退刀量,ns为精加工程序开始的程序段地址号,并且精加工开始程序段必须为G00或G01X__;nf为精加工程序结束的程序段地址号,△u为精加工时X向的余量,内孔加工时为负值。△w为精加工时Z向的余量。

G72是端面粗车内外圆复合循环指令,使用时指令编程格式为:

G72 W△d Re;

G71PnsQnf U△u W△w F_S_;

△d为每次Z向的切削深度。e为刀具返程时的退刀量,ns为精加工程序开始的程序段地址号,并且精加工开始程序段必须为G00或G01Z__;nf为精加工程序结束的程序段地址号,△u为精加工时X向的余量,内孔加工时为负值。△w为精加工时Z向的余量,使用此指令要求X向坐标尺寸必须单调。编程轨迹从里向外。

G70是内外圆精车复合循环指令,用在G71/G72后,实行精加工。编程格式为:

G70PnsQnf;

G76是螺纹切削复合循环指令,实现螺纹的粗精加工。指令的编程格式为:

G76 P(m)(r)(α)Q(△d min)R(d);

G76X(U)_Z(W)_R(i)P(k)_Q(△d)F(L);

△d min最小进刀量(半径值),正值。d是精加工余量,通常是△d min与精加工次数m的乘积。i为螺纹起点与终点的半径差。K为螺纹牙型高度。△d为第一刀的切削深度,L为螺纹的导程。

6 数控铣床与加工中心的固定循环指令

数控铣床与加工中心的孔加工固定循环指令有G81~G89,G73、G74、G76,能实现钻、扩、铰、锪、镗、攻丝的孔加工功能。但孔加工完刀具抬刀到的位置有初始平面和R平面,初始平面即执行孔加工循环指令前刀具所处的高度,R平面是刀具切入工件表面前2~5mm处;机床默认的是初始平面。初始平面用G98指令代码控制,R平面用G99指令代码控制。

取消孔加工固定循环指令用G80或G00、G01指令代码。

7 辅助功能指令

M00为程序软件暂停指令,程序执行到此程序段,进给运动﹑主运动全都停止,时间无限长,重新按压循环启动按扭后,继续执行其后面的程序段;用于操作者在加工中使机床暂停以检验工件﹑调整装夹位置、排屑或数控铣床上的人工换刀等。

M01为计划停止指令,作用与M00相同,但它必须在预先按下机床操作面板上的“计划停止”按纽的情况下才有效,或“选择停止”键处于“ON”状态时此功能才有效,常用于关键尺寸检验时的临时停止。

M02主程序结束指令,执行到该指令,进给运动,主运动,冷却液全停,切断机床的所有动作,但程序光标停在程序末尾。

M30主程序结束并复位指令,功能与M02相同,切断机床的所有动作,并使机床和数控系统复位,光标自动返回到程序开始的位置。

M05主轴停转指令。

M06主轴定向准停,且实现主轴上的刀具与处在换刀位上的刀具的换刀功能。

8 结语

以上介绍了FANUC系统常用编程指令的使用要求,是作者在实践中的总结,可以作为学习和使用FANUC系统数控机床编程与操作的理论指导。

参考文献

[1]刘兴良,张军前.FANUC与华中HNC-21/22T系统G71指令格式和应用的区别[J].煤矿机械,2009,(2):120-122.

[2]刘兴良,张军前.FANUC 0i与华中HNC-21/22T系统的G72、G73指令应用的区别[J].新技术新工艺,2009,(9):38-39.

[3]何其宝,范培珍.对刀建立工件坐标系在数控加工与编程中的应用[J].机械制造与自动化,2007,(3):69-73.

电气控制与可编程控制器学习总结 篇5

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。

可编程控制器的使用 篇6

关键词：可编程程序控制器；特点；工作原理；电器控制；应用

中图分类号：TP314 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）18-0074-02

1 可编程程序控制器（PLC）

1.1 可编程程序控制器（PLC）简介

可编程程序控制器作为一种现代化自动控制装置，其结构复杂多变，囊括了计算机技术、自动化技术、智能化技术、通讯技术等多种技术，通过用计算机处理器对程序进行操作和控制，不仅可以提高设备的工作效率和安全性，还可应用于新产品的开发与建设。

1.2 可编程程序控制器（PLC）的特点

可编程程序控制器采用的是一种数字电子化操作控制系统，具有操作简便性、使用可靠性高和抗干扰力强等优点。因此，广泛的应用在电器控制系统当中，其优势主要体现在以下几方面。

1.2.1 降低操作难度，易于掌控

梯形图语言作为PLC的基础编程语言，具有辨识度高、具体形象、使用便利等优点，降低了工作人员的操作难度。对工业生产中的电器控制系统进行了改进与完善，提高了工作效率。

1.2.2 系统程序功能完整

随着科技和社会地不断发展，可编程程序控制器（PLC）的功能也日益完善。除原本的基础功能外，它还具有自动诊断功能、智能化功能、远程输入和输出功能、定时功能、计算功能、图形显示功能和动态组合显示功能等，系统控制从离散性转变到连续性的流程模式，提高了设备的控制技术水平和控制质量。

1.2.3 安全可靠性高

相比传统的电器控制器，PLC系统中植入了抗干扰的系统体系，可进行电波过滤、电波干扰、光电隔离等，在不良环境中还可进行集中采样并输出，提高了设备对恶劣环境的适应性，增强其抗干扰能力，为系统的稳定运行提供保障。当设备出现运行故障时，可编程程序控制器可启动自我诊断系统，对发生故障的位置进行精确定位，有利于电器维修工作的开展。PLC的故障处理流程，如图1所示。

1.2.4 降低了生产成本，提高收益

可编程程序控制器的控制盘比传统的继电器体积缩小了近一半，减少了配线的使用，不仅体积大大缩小，而且降低了生产成本的投入，大大提高了经济收益，推动了现代工业自动化的发展进程。

1.2.5 适用范围广

现可编程程序控制器已具有较为完善的产品体系，有各有型号的产品可供用户选择，具有很强的通用性，扩大了可编程程序控制器的使用范围。

2 工作流程

作为现代电器控制系统支柱之一的可编程程序控制器，拥有很强的抗干扰功能和精准的故障自我诊断及修复功能，既保障了设备运营的安全可靠性，又提高了电器控制的技术水平。可编程程序控制器为了更好地适应到电器控制系统当中，在其设计中大大提高了设备的通用性。PLC的工作流程具体如下：

首先，输入功能进行信息的录入。PLC的系统做出指令，根据现场的实际情况进行实时准确录入和读取。

其次，运算系统的运行。PLC按照操作者发出的指令进入逻辑及算法程序，对指定的输入指令进行计算。

最后，逻辑控制功能的操作。根据对以上给出的逻辑运算结果进行指定系统传达，使相应的系统做出用户所需要的功能反应，完成控制器的整个工作流程。

可编程程序控制器在工作过程中按照连续扫描式的工作方式对各个指令进行分步进操作，整个扫描工作内容包含了样点输入、系统处理、通讯处理、结果输出等，具有运行速率快、数据处理精确度高等优点，大大提高了工作效率。

3 可编程程序控制器的运用

可编程程序控制器在电器控制系统中有着重要的作用。因此，加强可编程程序控制器的系统装备，保证电器控制系统处于安全、高效的工作状态，更好地服务社会和人民大众。实践表明，由于可编程程序控制器系统完善、技术过硬、可靠性高等诸多优势，以使其迅速在电器控制中占领市场。

3.1 开关量的逻辑控制

不同于传统的继电器电路，可编程程序控制器对设备的开关量控制从原本的单台设备转变为整个生产流水线的设备控制模式，如组合机床和生产线等，大大减少了工业生产成本的投入资金，提高了工作效率，有利于实现最大化的经济效益。

3.2 对运动物体的控制

可编程程序控制器具有对圆周及直线运动轨迹的电器设备进行控制的能力。PLC针对物体的运动轨迹，启动传感器操作系统对其轨道的运行速度及运动方向进行系统控制，如可实现对电梯、机器人、机床的控制操作。

3.3 主要参数的处理

现代大多数产品的生产都是依靠电器控制系统完成的，生产过程中需要对温度、湿度、压强、速度、液体流速及高度等主要参数的变化进行及时录入及监测，这个环节工作量大且非常复杂，但可编程程序控制器可通过D/A转换器进行及时处理，提高了编程控制器的准确度及工作效率。

3.4 总分式控制系统

这种电器控制方式是通过设置一台主可编程程序控制器，通过其对各个设备进行集中监控操作，负责各个设备间的信息连接与传递。总分式控制系统分工明确，统一由可编程程序控制器发出指令操作，可使各个设备各司其职，避免了单一设备间的信息传递不准确、操作复杂等缺点。同时，当其中一个程序控制要求发生改变时，可编程程序控制器可及时对设备发出指令，使全部设备终止运行，提高工作效率。

3.5 多层次独立控制系统

这种电器控制方式是对每个控制对象都配备一个可编程程序控制器，通过多层次间的可编程程序控制器进行信息的传递及指令的下达。多层次独立电器控制方式可对每个控制对象的信息进行详细掌握，提高控制的精确度。除此之外，当某一PLC设备发生故障时，不会对其他控制对象产生影响，可将受害损失降低到最小。

4 结 语

在科技快速发展的今天，人们应该提高对可编程程序控制器的认识，不断探索与研究，寻找出更好地提高可编程程序控制器的相关控制措施，将可编程程序控制器的稳定性、安全性、高效性提高到最大程度。提高可编程程序控制器的应用水平，为我国电器控制的质量提供了保障，不断提高我国电器控制领域的发展步伐。

参考文献：

[1] 张征富.浅析可编程序（PLC）控制器在电气控制中的应用[J].内蒙古石 油化工，2012，（10）.

智能可编程时间控制器的设计 篇7

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.

可编程控制器的使用 篇8

1《可编程控制器》课程教学改革的必要性

自我院建立电气自动化技术这个专业以来, 《可编程控制器》就作为该专业重要的专业必修课而设立, 授课课时也由最初的60课时增加到近一两年的80课时, 虽然课时增加了, 但是教学模式依然没有改变, 还是采用传统的教学模式, 即按照教材编写内容的编排顺序, 先在课堂上讲授理论知识, 然后根据相关的内容安排4个实验到实验室上机训练, 最后就是试卷考试就完成该课程的学习考核了。当然, 该专业还开设了《可编程控制器项目开发实训》这门课程, 学时为56课时, 但这又作为另一门课程单独考核。根据本人对这两门课程多年教学的经验, 本人认为这种把理论和实践分开教学的教学效果很不理想, 很多学生在上理论课的时候觉得该课程的学习很难、很抽象, 不会编写程序, 由此便产生了厌学情绪, 部分学生即使学会了编程, 但知识掌握得也不是很牢固, 甚至有的学生学到后面内容又把前面的知识忘记了, 并且指令的综合应用能力较差, 这些都给教学带来了较大的困难。把《可编程控制器项目开发实训》这门课程单独开设在后面, 学生在理论课考试后再上实训课时, 要完成该课程的实训项目又得花时间把前面的知识再复习一遍, 这样就浪费了很多时间, 导致部分学生不能按时完成该课程所开设的实训项目, 达不到课程的教学目标, 所以本人认为对于该课程教学的改革迫在眉睫。

2 浅谈《可编程控制器》课程教学的改革

基于上述对《可编程控制器》课程改革必要性的分析, 结合多年在本课程教学工作中的体会, 本人认为, 要激发学生的学习兴趣、提高教学效果、更好地达到教学目标, 应从以下三方面对该课程进行改革。

2.1 改革教学内容, 提高教学质量

《可编程控制器》是一门实践性很强的专业课程, 要求学生在掌握理论的同时, 更要动手实践练习, 本人认为可以把我院电气自动化技术专业的《可编程控制器》和《可编程讲授与实践练习穿插进行, 大幅度增加实践课时, 以理论知识引领并指导实践过程, 以实践过程来验证并巩固理论知识[2]。在课程教学内容的改革中, 该课程的专业教师可以根据我院教学设备的实际情况自编教材, 采取项目教学法和任务驱动法等, 把学生应该掌握的知识点全部包含到每个项目或者任务中, 教材内容的选取应遵循“企业要用, 知识够用, 学生会用”的原则, 从企业的实际需求和应用角度出发, 设立针对职业岗位生产过程的教学内容[3]。在教学内容的安排上, 也要根据教学目标和教学要求及学生的实际情况, 精心设计每个教学项目, 项目的安排必须遵循从浅入深、由简到繁、由易到难、循序渐进的原则。另外, 课程内容的改革也应注重工程实践能力的培养, 侧重于讲解PLC控制系统的设计及控制方法, 而不是指令系统。因此, 在改革课程教学内容时, 应多采用企业普遍和典型的应用“案例”作为教学项目, 这就要求该课程教学的教师必须具备丰富的生产一线的工作经验和较强的工程实践能力。由以上的分析可以看出, 教学内容的改革师资条件是一个非常关键的问题, 对于这个问题的解决, 本人认为可以从以下两个方面解决:一方面, 学院可以利用假期时间派遣该课程教学教师有针对性地到相关企业的生产一线去蹲点学习, 了解企业生产一线所需要用到的知识, 这样就有利于该课程教学内容的改革;另一方面, 学院也可以聘请相关的企业生产一线的可编程控制技术高技能人才到学校给学生上课。通过这种校企合作的方式, 不仅可以解决教学内容改革的师资问题, 还可以大大提高该课程教学教师的实践技能水平, 使学生的可编程控制器工程实践能力得到了加强, 从而提高了教学质量。

2.2 改革教学方法, 培养学生技能

在教学方法上, 应摒弃传统的单一的黑板教学方式和满堂灌的教学方法, 采用多媒体课件展示和直观演示等方法, 充分地调动学生学习的积极性, 通过项目教学法和任务驱动法等激发学生的学习兴趣。项目教学法就是在老师的指导下, 将一个相对独立的项目交由学生自己处理。信息的收集、方案的设计、项目实施及最终评价都由学生自己负责, 学生通过该项目的进行, 了解并把握整个过程[4]。在实际教学中, 可以采用项目引领、任务驱动的教学方法, 将每个项目分解成几个任务, 通过任务的完成最终实现整个项目的完成。例如在完成运料小车控制系统项目时, 可以将该项目分解成以下三个任务:任务一为设计电动机的自锁运行控制系统;任务二为设计电动机的正反转控制系统;任务三为设计工作台自动往返控制系统。通过这三个由简到繁、由易到难的任务的完成, 最终实现运料小车控制系统项目的完成。在具体的实施过程中, 把学生分成若干个小组, 每组选出一名组长, 由组长负责召集各组成员根据任务要求讨论设计方法, 并把任务具体分配给各个成员, 共同完成系统的设计。设计完成后, 各小组充分展示自己的设计成果, 然后各组之间相互评比, 最后教师进行点评。在整个项目完成后, 学生应上交本项目的成果, 即一套能进行硬件安装、施工和维护的图纸, 据各组的完成情况和上交的成果, 并综合各种因素, 给每个学生进行该项目的考核打分。除了以上的教学方法外, 在教学过程中, 教师还可以根据学生的实际情况采用分层次教学的方法, 即把难度小的项目分配给接受能力较弱的学生, 把难度大的项目分配给接受能力强的学生, 这样就可以让接受能力强的学生可以学到更多的知识, 让接受能力较弱的学生也有所收获。

2.3 改革考核办法, 有效促进教学

《可编程控制器》是一门实践性很强的课程, 传统的注重理论知识考试的一考定胜负的期末考试的考核方法显然已经不能很好地评价学生的学习情况了, 也偏离了该课程注重实践能力的培养目标。为此, 必须进行考核办法的改革。经过多年对该课程的教学总结, 本人认为学生总成绩的评定可以由以下三部分组成:素质成绩 (20%) +项目成绩 (50%) +测验成绩 (30%) =总成绩 (100%) 。其中素质成绩主要包括纪律、课堂答题互动、作业、出勤等情况, 以及项目训练过程中的团队意识、团队协作精神、沟通交流能力、职业精神和职业素养;项目成绩主要包括操作技能和项目报告两部分, 以考核学生编程和程序调试的能力;测验成绩包括笔试和机试这两部分, 主要考核学生对可编程控制器理论知识的掌握情况和实践能力。通过考核方法的改革, 一方面, 不仅可以充分调动学生的学习积极性, 还可以加强学生动手能力的培养, 提高学生的综合运用能力;另一方面, 通过机试考核方式, 让学生没有办法在考试中蒙混过关, 更加注重平时学习, 减少学生在平时学习过程中存在的抄袭他人程序的现象, 有效地促进了教学。

3 结束语

本文分析了我院电气自动化技术专业的《可编程控制器》课程教学现状和存在的问题, 提出了该课程教学改革的必要性, 并对该课程教学改革做了一些探索和思考, 旨在通过教学内容、教学方法和考核办法这三方面的改革, 激发学生的学习兴趣和积极性, 让学生学到的知识和技能更加实用, 能够解决实际问题, 为国家培养出更多应用型的高素质人才。

参考文献

[1]李方圆.PLC控制技术[M].北京:电子工业出版社, 2010.

[2]闫虎民, 唐春霞, 庞党锋.浅论PLC课程工程实践能力培养[J].职业教育研究, 2012 (11) .

[3]张胜宇.可编程控制器实训项目式教程[M].北京:电子工业出版社, 2012.

可编程控制器的实时处理器的研究 篇9

关键词：PLC,处理器,实时性,可靠性

1 引言

当前工作控制领域对实时性和稳定性要求越来越高,国内现有自主研发的可编程控制器(PLC)微处理器,大多数采用通用处理器或者通用处理器和布尔处理器相结合的体系结构,难以满足需求[1,2]。通用处理器主要面向字节、字的处理,而可编程控制器指令以比特位操作为主[1,2]。这就迫切需求推出适合于可编程控制器特性的专用处理器。

本文基于提高可编程控制器实时性及可靠性数据处理性能的角度,提出一款实时可靠的可编程控制器专用处理器,该处理器拥有符合可编程控制器特征的专用指令集,采用位处理器实现硬件加速。采用多处理器并行执行同一程序,或当主处理器故障时,其他处理器的执行保证可编程控制器的可靠性。并集成PLC数值运算器和PID运算器,主要用于PLC数值处理中函数运算领域和模拟量控制、过程控制领域,如对温度、压力、流量、液位的控制。

2 系统设计

该可编程控制器的处理器体系结构,采用32位的RISC体系结构,包括一条高速总线和一条低速总线[4]。在高速总线上扩展的主设备有ARM处理器(ARM9)、PLC专用处理器、以及用于仲裁主从设备访问优先级的AHB仲裁器;在高速总线上扩展的从设备有256KB的FLASH、256KB存储大小的SRAM、用于存储输入输出设备数据的256KB存储大小的I/O SRAM以及用于网络通信的Ethernet MAC 10/100;在低速总线上扩展的外设有AD、DA转换器、256个计数器、256个计时器及通用输入输出口和用于外设中断服务的中断控制器。可编程控制器的实时处理器体系结构,如图1所示。

该PLC专用处理器体系结构按照功能可划分为通用处理器、PLC专用指令集处理器。

通用处理器为控制处理器,控制通信及外设数据的收发,并处理整数、浮点数加减乘除运算以及比较运算。

1)PLC专用指令集处理器,采用符合PLC指令特征的指令集,主要包括位处理器、PLC数值运算器和PID运算器。

2)位处理器,主要处理PLC中的位逻辑指令,应用于PLC的开关量逻辑控制领域;

3)PLC数值运算器用于处理函数运算,如绝对值函数、平方根函数、三角函数、反三角函数及指令函数、对数函数等运算,其数值运算基于CORDIC算法;

4)PID运算器,主要用于可编程控制器模拟量控制、过程控制领域。

3 实时性设计

该可编程控制器处理器的实时性的设计,主要包括符合PLC指令特征的指令集、位处理器及PID运算器并行运算设计。

通过PLC指令表语言的分析,得出PLC指令使用频率[3],如表1所示。

通过对开关量PLC程序分析,如抢答器、电机正反转控制、喷泉控制、交通灯控制、山地缆车控制等控制程序中布尔指令、功能块指令、存取指令及控制指令使用频率的分析[3],得出布尔指令及存取指令所占比较较大。如表2所示。

从表1和表2分析得出,要提高该PLC专用处理器对开关量程序的执行速度,则需要对布尔指令执行加速,并提高PLC数据的存取速度。

依据对PLC指令分析,设计了一款实时PLC专用处理器,主要模块包括:位处理器设计及模拟PID运算器设计。

3.1 位处理器设计

位逻辑运算指令与可跳转位逻辑运算指令结果使用,在位处理器中执行。

图2所示,通过以下程序段,解释位处理器的执行过程。先将一段梯形图语言转化为PLC指令表语言,再转化PLC专用处理器的指令。

当执行到可跳转位逻辑运算指令ANDCRIBIT指令时,位处理器判断累加器中的值是否为0,若为0,则跳转到可跳转位逻辑运算指令CR。ANDCRBIT指令与CR指令间的指令不执行,从而节约PLC指令执行时间。

当执行到可跳转位逻辑运算指令ORCRBIT时,位处理器判断累加器中的值是否为1,若为1,则跳转到可跳转位逻辑运算指令PUSHOR。ORCRBIT指令与PUSHOR指令间的指令不执行。

以上为加速PLC中处理开关量程序的实时性设计。

3.2 模拟PID运算器设计

对于模拟量控制及过程量控制领域,设计了并行执行的PID运算器[5],其设计思想如下:

模拟PID控制器是一种线性控制器,将偏差的比例,积分和微分的线性组合作为控制量。如下式1所示:

在硬件中实现积分,可用求各代替,而硬件中实现微分,用差分代替。则上式(1)变为式:

其中k T代表连续时间t,T为采样周期。

分析式2,得出PID控制器输出值u(k)可由1个e(i)加法器,2个3输入的加法器、3个别2输入乘法器组成,且需要用寄存器缓存e(k)前两拍的值。则若不加入流水线设计,PID控制器输出值的延迟为K次的加法器和2输入的乘法器的延迟。

将u(k-1)代入式(2)得式(3):

从式3分析,加入流水线设计,则需要寄存器上一拍的值。比式2中,不加入流水线的设计,少k-1次加法运算。

4 可靠性设计

PLC处理器的可靠性设计,可采用多处理器并行执行程序的方式;或增加多个位处理器、PLC数值运算器及PID运算器,提高处理的并行度。这两种方式提高并行度,不仅可以提高运行速度,而且可以确保程序执行的正确性。

1)采用多个处理器,并行执行相同或不同的PLC程序。

若是执行简单的PLC程序时,分别分配在多个处理器并行执行,不仅可以通过多处理器结果进行比较一致,保证输出的准确性。

若执行复杂的PLC程序时,在四个处理器冗余的情况下,可将该程序分别分配在2个处理器中执行,不仅可以增加执行速度,还可以比较输出结果,并判断输出的准确性。

若某处理器发生故障时,其他处理器在执行相同程序,还可以保证PLC程序继续执行下去。

2)增加多个运算单元,提高处理并行度。

在PLC专用处理器中,增加多个运算单元。当程序同一类型指令分别发射到同一功能的不同运算单元中,可以提高执行指令的吞吐量,如图3所示,如指令取指后,通过乱序发射,同时两条三角函数运算指令,则可分别发射到PLC数值运算器A和PLC数值运算器B,即提高执行指令的吞吐量;同理PID运算器A和PID去运算器B可分别执行不同PID运算。

5 结束语

本文从实时性与可靠性角度,设计了一款符合可编程控制器特征的处理器。该可编程控制器的处理器可应用于开关量控制、模拟量控制及过程控制领域。

在实时性方面,设计了符合PLC指令特征的专用指令集,并通过位处理器加速运行该PLC专用指令集,提高了PLC开关量控制程序的执行速度。通过分析PID运算公式,增加流水线设计,加速了PID运算,提高了PLC模拟量及过程控制程序执行速度。

在可靠性方面,通过多处理器并行执行,保证PLC在出现故障时,还能够正常执行。或通过增加功能相同的运算器的运算单元,并行执行功能相同指令也可加快PLC指令执行速度。

参考文献

[1]李润光,冉峰,徐美华.基于RISC构架的PLC微处理器设计[J].电子技术,2005(07):58-62.

[2]康书峰.RISC架构PLC微处理器的研究和设计[D].上海大学,2005.

[3]Gab Seon Rho,Kyeonog-hoon Koo,Naehyuc Chang,JaehyunPark,Yeong-gi Kim and Wook Hyun Kwon.Implementation ofa RISC microprocessor for programmable logic controllers[J].Microprocessors and Microsystems,1995,19(19):599-608.

[4]Shu Ting Zeng1,Zhi Jia Yang,Yan Lv3,A high performance archi-tecture design of PLC dedicated processor[C].InternationalConference on Advanced Computer Theory&Engineering,2010.

可编程控制器的使用 篇10

一、系统控制要求

某食品车间在自动配料过程中, 需根据食品配方的要求将3种食品原料按一定比例配送, 由称重仪完成对原料的称量, 并在混合储料罐中进行搅拌。PLC需控制整个配料过程的有序进行, 并与3台称重仪表、变频器、储料罐阀门相连, 系统要求运行要可靠、精确、及时。应满足的控制要求如下。

食品添加直接用配料工控机控制。

2.配料工控制机可根据食品配方实现自动称量和配料。

3.系统有手动操作和自动操作两种控制方式。

系统可实现对进料、加温、搅拌等控制, 同时有必要指示和报警。

系统可实时检测、监测、显示、存储各瞬时信号、变量、参数等。

配料系统如图1所示。

二、系统设计

1. 整体方案确定。

根据控制要求, 笔者提出该系统采用主从式结构, 以工控机作为系统上位主机, 以PLC控制器、称重仪表和变频器作为下位从机。控制系统如图2所示。

(1) 选用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU315-2DP。CPU 315-2DP是带现场总线 (PROFIBUS) SINEC L2-DP接口的CPU模板, 具有48 k B的RAM, 80 k B的装载存储器, 可用存储卡扩充装载存储容量最大到512 k B, 最大可扩展1 024个数字量或128个模拟量, 可满足本系统要求。

(2) 选用三菱FR-A540变频器, 它带有PID调节功能, 可根据自动配料系统生产工艺要求进行PID控制。

(3) 选用德国申克公司的INTECONT VEG20610型皮带称重仪表, 具有精确的速度测量和批量控制、断电数据保存和故障信息输出等技术特点, 主要由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器等组成。

2. 通信设计。

(1) q自动配料要求系统将工控机的异步通信口经转换后与PLC控制器相连接, 形成一个上下位机相互传递信号的通信通道;同时将上位机的另一个通信口与称重仪表相连接, 形成另外一条通信通道。通过通信通道, 上位机将配料任务信息传送给PLC控制器, 并对PLC的运行状态及称重仪表的数据内容进行实时监控。

(2) PLC自动配料控制系统的通信程序设计主要包括3个部分, 即工控主机与PLC之间的通信、工控主机与称重仪表之间的通信以及PLC与变频器之间的通信。

①工控主机设计。经分析, 工控主机是对配料系统进行控制的上位机, 在整个配料过程中应当完成以下任务:对整个系统的配料过程进行实时监控;向PLC发出指令并监控其运行状态;读取称重仪表上的数据并向PLC发送指令;完成系统数据保存和配方修改;配料过程中出现问题时的报警和其他辅助功能。

在工控主机连接时, 系统选用实时数据库点来表示I/O点数, 并且PLC配料系统要设置3个I/O点。其中2个数字控制点是用于通过PLC来控制电动机的起、停, 另一个模拟点则是用来表示称重仪表上的实时数据。

②利用组态软件监控工控主机、PLC和称重仪表之间的通信。系统采用工控机控制、监视和管理, 现场采用PLC将顺序控制和过程控制信息通过总线通信方式与工控机连接, 工控机将各种物料的种类、重量、次数等参数进行记录。

系统也利用组态王软件中内置的驱动程序, 在组态软件中构建一个虚拟PLC、称重仪表等设备, 并使虚拟设备的型号与实际使用中的SIEMENS PLC和INTECONT VEG20610等设备型号一致。系统通过组态软件映射真实配料各种设备, 设定称重仪表、计算机通信端口以及相互之间的通信协议, 通过软件显示监控工控主机、PLC和称重仪表之间的通信畅通, 监控自动配料运行, 配料称重准确。

①③PLC与变频器、称重仪表、变频器之间的通信。从整个配料控制过程来看, 工控机向PLC发出加料信号, PLC便控制变频器来驱动电机进行加料, 当称重仪表上的重量记录值接近预定值时, 工控主机又向PLC发出停止加料的指令, PLC控制变频器进行慢加, 直至满足配料要求。PLC发出的指令主要由变频器进行执行, 进而间接控制电动机。由于有3种食品原料, 系统配置3个传送带, 因此一个PLC要控制3个变频器。在PLC与变频器之间使用了PROFIBUS总线通信, 它是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术, 因此将其通信模块与变频器相连接, 通过编程, 实现配料信息的发送与接收。

3. 系统控制流程设计。根据控制要求和系统各部分功能分析, 其系统流程设计如图5所示。

三、系统优势分析