西门子S7-400中央控制单元CPU417-4

PLC应用人才的关键是自主学习

可编程控制器（PLC）具有结构灵巧，硬件配置灵活方便、可靠性高、抗能力强，易学易用的特点，已作为普遍的自动化控制器件广泛应用于各行各业。《PLC原理及应用》课程已成为工科院校一门覆盖面较广的专业课，作为学校如何出高素质应用型PLC人才，这成为社会、学校、与家长关注的焦点。根据多年的教学实践，就影响PLC人才的各个因素的与协同，我提出以下几点建议以供参考：

IEC与PLC编程语言的关系由于PLC强大的功能和优良的性能，以及应用成本的不断下降和使用的方便性，PLC的应用领域不断扩展，市场潜力巨大，于是，全许多公司纷纷推出自己的PLC产品。 　　IEC1131共分为5个部分：IEC1131-1为一般信息，即对通用逻辑编程作了一般性介绍并讨论了逻辑编程的基本概念、术语和定义；IEC1131-2为装配和需要，从机械和电气两部分介绍了逻辑编程对硬件设备的要求和需要；IEC1131-3为编程语言的，它吸取了多种编程语言的长处，并制定。 　　出于垄断或市场保护的目的，各家公司的PLC产品各有差别，互不兼容。当形形的PLC市场时，电工会与有关PLC制造商多次协商，于1993年制定了IEC1131以引导PLC健康地发展。IEC1131后更名为IEC61131。 　　在IEC中，规定了控制逻辑编程中的语法、语义和显示，并对以往编程语言进行了部分修改后形成目前通用的5种语言。在这5种语言中，有3种是图形化语言，2种是文本化语言。图形化编程语言包括：梯形图（LD－LadderDiagram）、功能块图（FBD－FunctionBlockDiagram）、顺序功能图（SFC－SequentialFunctionChart）。 　　IEC的编程语言是IEC工作组对范围的PLC厂家的编程语言合理地吸收、借鉴的基础上形成的一套针对工业控制的编程语言，它不但适用于PLC，而且还适用于更广泛的工业控制领域；IEC的编程工具提供对现场总线的支持，并对现场总线装置的设计产生了很大影响。 　　文本化编程语言包括：指令表(IL-InstructionList)和结构化文本(ST-StruturedText)。IEC并不要求每种产品都运行这5种语言，可以只运行其中的一种或几种，但均必须符合。 　　在实际组态时，可以在同一项目中运用多种编程语言，相互嵌套，以供用户选择简单的生成控制策略。正是由于IEC的公布，许多PLC制造厂先后推出符合这一的PLC产品。美国罗克韦尔(Rockwell)公司许多PLC产品都带符合IEC中结构文本的选项。 　　法国施耐德(Schneider)公司的ModiconTSXQuantumPLC产品可采用符合IEC的Concept包，它在支持Modicon984梯形图的同时，也遵循IEC的5种编程语言。德国西门子(Siemens)公司的SIMATICS7-200、S7-300、S7-400、C7-620均采用SIMATIC包，其中梯形图和功能块图部分符合IEC。 　　

\两台砂轮机的电气控制原理图举例1．砂轮机的电气控制砂轮机通常用于修磨。 　　高速的砂轮装在电动机的轴上，与电动机转子同速。虽然它也只要电机单向，但由于工作时粉尘太多，不宜采用开启式负荷开关，而封闭式负荷开关又不适宜操作，所以砂轮机一般采用转换开关控制。图1-9时两台砂轮机的电路图。 　　控制原理与特点：(1)转换开关SA1（或SA2）的按钮置于Ⅰ（开），三相电源与电动机接通，砂轮电机起动运转，置于位置Ⅱ（关），砂轮电机停。因组合开关没有短路保护功能，所以电路中接入熔断器的闸刀开关或铁壳开关，也可以是断路器，用它来隔离电源，并起到短路保护作用。 　　(2)由于砂轮与电机轴的连接是用螺帽固定的，所以砂轮罩壳上用箭头指示了砂轮的方向，如果反向，有可能因惯性使螺帽松开而造成高速的砂轮飞出的重大事故。在接砂轮电机的电源时，切记先试它的转向是否与箭头方向一致。 　　2．转换开关(组合开关)和转换开关(1)组合开关转换开关又称组合开关，图1-10是HZ10系列组合开关外形与结构图。转换开关实质上是一种特殊刀开关，是操作手柄在与安装面平行的平面内左右转动的刀开关。 　　只不过一般刀开关的操作手柄是在垂直安装面的平面内向上或向下转动，而组合开关的操作手柄则是平行于安装面的平面内向左或向右转动而已。多用在机床电气控制线路中，作为电源的引入开关，也可以用作不地接通和断开电路、换接电源和负载以及控制5KW以下的小容量电动机的正反转和星三角起动等。 　　转换开关的图形符号和文字符号如图1-11（2）转换开关比组合开关有更多的操作位置和触点、能够接多个电路的一种手动控制电器。由于它的档位多、触点多，可控制多个电路，能适应复杂线路的要求，图1-12是LW12转换开关外形图，它是有多组相同结构的触点叠装而成，在触头盒的上方有操作机构。 　　由于扭转弹簧的储能作用，操作呈现了瞬时的性质，故触头分断迅速，不受操作速度的影响。转换开关在电气原理图中的画法，如图1-13所示。图中虚线表示操作位置，而不同操作位置的各对触点通断状态与触点下方或右侧对应，规定用于虚线相交位置上的涂黑圆点表示接通，没有涂黑圆点表示断开。 　　另一种是用触点通断状态表来表示，表中以“+”（或“╳”）表示触点闭合，“—”（或无记号）表示分断。组合开关的文字符号：SA

PLC的应用特点1可靠性高，抗能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路集成电路是采用半导体制作工艺，在一块较小的单晶硅片上制作上许多晶体管及电阻器、电容器等元器件，并按照多层布线或遂道布线的将元器件组合成完整的电子电路。 　　它在电路中用字母"IC"(也有用文字符号"N"等)表示。技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗技术，具有很高的可靠性。使用PLC构成控制，和同等规模的继电器器是一种应用广泛的开关电器。 　　器主要用于接通或分断交、直流主电路和大容量的控制电路，可远距离操作，配合继电器可以实现定时操作，联锁控制及各种定量控制和失压及欠压保护，广泛应用于自动控制电路，其主要控制对象是电动机，也可用于控制其它电力负载，如电热器、照明、电焊机、电容器组等。 　　[全文]相比，电气接线及开关接点已到数百甚至数千分之一，故障也就大大。此外，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。在应用中，应用者还可以编入器件的故障自诊断程序，使中除PLC以外的电路及设备也故障自诊断保护。 　　这样，整个的可靠性较高。2配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到，已经形成了各种规模的系列化产品，可以用于各种规模的工业控制。除了逻辑处理功能以外，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。 　　多种多样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组成各种控制非常容易。3易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC是面向工矿企业的工控设备。 　　4设计的工作量小，方便，容易改造(1)设计与PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大了控制设备外部的接线，使控制设计及建造的周期大为缩短，同时日常也容易起来，更重要的是使同一设备经过改变程序而改变生产成为可能。 　　它接口容易，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和继电器电路图相当接近，为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人从事工业控制打开了方便之门。特别适合多品种、小批量的生产。 　　(2)安装与布线动力线、控制线以及PLC的电源线电源线是用作电气组件或设备与电源的连接线，通常来说指电线与其一端连接的插头或尾插，是电器产品的基本零部件之一。电源线分为电线和插头两部分。和I／O线应分别配线，隔离变压器与PLC和I／O之间应采用双绞线连接。 　　将PLC的I／O线和大功率线分开走线，如必须在同*槽内，分开捆扎交流线、直流线，若条件允许，分槽走，这不仅能使其有尽可能大的空间距离，并能将降限度。PLC应远离强源如电焊机、大功率硅整流装置和大型动力设备，不能与高压电器安装在同一个开关柜内。 　　在柜内PLC应远离动力线(二者之间距离应大于200mm)。与PLC装在同一个柜子内的电感性负载，如功率较大的继电器、器的线圈，应并联RC消弧电路。PLC的输入与输采用分开走线，开关量与模拟量也要分开敷设。 　　模拟量的传送应采用屏蔽线，屏蔽层应一端或两端接地，接地电阻电阻，对电流的阻碍作用就叫该的电阻。电阻小的称为电导体，简称导体。电阻大的称为电绝缘体，简称绝缘体。应小于屏蔽层电阻的1／10。 　　交流输出线和直流输出线不要用同一根电缆电缆是一种用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品。既有导体和绝缘层，有时还加有防止水份侵入的严密内护层，或还加机械强度大的外护层，结构较为复杂，截面积较大的产品叫做电缆。 　　，输出线应尽量远离高压线和动力线，避免并行。(3)I／O端的接线输入接线：输入接线一般不要太长。但如果较小，电压降不大时，输入接线可适当长些；输入／输出线不能用同一根电缆，输入／输出线要分开；尽可能采用常开触点形式连接到输入端，使编制的梯形图与继电器原理图一致，便于阅读。 　　输出连接：输出端接线分为输出和公共输出。在不同组中，可采用不同类型和电压等级的输出电压，但在同一组中的输出只能用同一类型、同一电压等级的电源。由于PLC的输出元件被封装在印制电路板上，并且连接至端子端子通常指由铜材等冲制而成的连接器件。 　　端子是连接电气线路的常用元件，主要在器件与组件、组件与机柜、与子之间起电连接和传递的作用，并且尽量保持与之间不发生失真和能量损失的变化.板，若将连接输出元件的负载短路，将烧毁印制电路板。 　　PLC的输出负载可能产生，因此要采取措施加以控制，如直流输出的续流管保护，交流输出的阻容吸收电路，晶体管晶体管是由三层杂质半导体构成的器件，有三个电极，所以又称为半导体三极管，晶体三极管等，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、调制和许多其它功能。 　　晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司出上款晶闸管产品，并于1958年将其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个较：阳极，阴极和门较;晶闸管具有硅整流器件的特性，能在高电压、大电流条件下工作，且其工作。 　　采用继电器输出时，所承受的电感性负载的大小，会影响到继电器的使用寿命，因此，使用电感性负载时应合理选择，或加隔离继电器。

    一、教学与实习设备投入。在PLC课程的实践教学中，应把机械、电工、电子、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行**地联系，扩大实习实训课时的比重，逐步加大学校相关设备的投入，建立较为完备的PLC技术实训室，从而为“PLC项目”的实训教学创造良好条件。教学实践证明，只有通过PLC项目方面的实训，让学生亲自编程、实际接线和调试，并对运行中所遇到的问题进行分析和改进，才能真正学生创新思维和综合职业能力，真正实现学生后在PLC技术应用领域“**上岗”的终教学目标。

    二、理论、实验与实训教学。任何课程教学活动的首要任务都是激发学生的学习，同样在PLC教学中激发学生的并不难，重要的是让学生不断地，不断地到成功的喜悦，这样才能始终保持其浓厚的。

     1、理论课的首要任务是让学生明确PLC是什么？PLC能做什么？怎么做？可以通过一个简单、形象实例（如：电机的长动控制）的完整讲解、操作与演示，先让学生了解PLC控制包括主电路与控制电路，PLC的外部硬件连线与内部编程两个基本的环节仅仅充当控制电路部分，让学生整体了解PLC控制的构成与工作，再以此为基础进行外部硬件连线与内部编程两个基本环节的深入讲解，这样便于学生对比继电器控制对本课程的整体把握，明确课程的中心任务，有了目标也就有了学习的动力。

基于PLC的主轴轴承温度的检测数控机床可用测量法对主轴轴承温度进行监测。 　　通过测量主轴轴承运转中的温升，来了解主轴轴承是否正常。轴承温度一般在温度升高不**过45℃，监测中若发现轴承的温度**过70-80℃，应立即停机检查。1安装及接线数控机床可利用热电阻、多通道数字仪表及PLC控制的结合，来实现主轴轴承温度的检测。 　　在主轴前、中、后轴承处，安装4个热电阻。PLC控制采集4个测量点的温度，来监测不同位置处轴承温升情况。2控制要求及原理温度控制利用热电阻进行测量点的温度测量，利用多通道数字仪表来显示主轴轴承的温度值。 　　PLC实现参数设定、远程监控、数据存储和处理等功能。在实际编程中，不需要编写读写PLC寄存器的程序，通过数据定义的，在定义了I/O变量后，可直接使用变量名用于控制、操作显示、数据记录和等。 　　设置一个启动按钮来启动控制程序，设置红、绿2个指示灯来显示温度状态。4个测量点的温度在要求范围内，绿灯亮，表示主轴可正常运转；当某一个被测点温度达到上**，即便主轴转速还未达到要求，则红灯亮，同时数控显示器上相对应的轴承。 　　操作者将主轴立即停止运转，并根据对检查主轴轴承对应位置处的状况，从而避免主轴轴承研伤现象。3结束语现代PLC具有功能强、集成度高、抗能力强、组态灵活、工作等显着特点，广泛应用于现代工业的自动控制中。 　　PLC可扩展一些智能控制模块，构成不同的控制，本文提到的主轴轴承温度的检测就是以PLC为核心的智能温度控制，操作方便，可靠性好，具有重要的现实意义。

内装型PLC的特点和结构内装型PLC从属于CNC装置，PLC与CNC装置之间的传送在CNC装置内部即可实现。 　　PLC与数控机床之间则通过CNC输入／输出接口电路实现传送（如图1所示）。内装型PLC具有如下特点(1)内装型PLC实际上是CNC装置带有的PLC功能。一般作为CNC装置的基本功能提供给用户。(2)内装型PLC的硬件和整体结构十分紧凑，且PLC所具有的功能针对性强，技术指标合理、实用，尤其适用于单机数控设备的应用。 　　(3)内装型PLC可与CNC共用CPU，也可以单独使用一个CPU；硬件控制电路可与CNC装置的其他电路制作在同一块印刷电路板上，也可以单独制成一块附加电路板；内装型PLC一般不单独配置输人／输出接口电路，而是使用CNC本身的输入／输出电路；PLC所用电源由CNC装置提供，不需另备电源。 　　图6-1图1内装型PLC的CNC框图(4)采用内装型PLC结构，CNC可以具有某些控制功能。如梯形图编辑和传送功能，在CNC内部直接处理大量信息等。的CNC厂家在其生产的CNC产品中，大多了内装型PLC功能。 　　

PLC编。 　　图1是梯形图的例子，表1是针对图1的梯形图，用编程器向PLC输入的程序编码表。对于输出继电器来说，在扫描周期结束时，真正输出的一个Y0的线圈的状态(见图1a)。Y0的线圈的通断状态除了对外部负载起作用外，通过它的触点，还可能对程序中别的元件的状态产生影响。 　　图1a中Y0两个线圈所在的电路将梯形图划分为3个区域。因为PLC是循环执行程序的，上面和下面的区域中Y0的状态相同。如果两个线圈的通断状态相反，不同区域中Y0的触点的状态也是相反的，可能使程序运行异常。 　　作者曾遇到因双线圈引起的输出继电器快速振荡的异常现象。所以一般应避免出现双线圈输出现象，例如可以将图1a改为图2b。2．程序的设计在设计并联电路时，应将单个触点的支路下面；设计串联电路时，应将单个触点右边，否则将多使用一条指令(见图2)。 　　建议在有线圈的并联电路中将单个线圈上面，将图2a的电路改为图2b的电路，可以避免使用入栈指令MPS和出栈指令MPP。3．编程元件的位置输出类元件(例如OUT，MC，SET，RST，PLS，PLF和大多数应用指令)应梯形图的右边，宦们不能直接与左侧母线相连。 　　有的指令(如END和MCR指令)不能用触点驱动，必须直接与左侧母线或临时母线相连。

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