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工作原理

編輯

當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。

輸入采樣

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序執(zhí)行

在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。

培養(yǎng)高級PLC應(yīng)用人才的關(guān)鍵是自主學(xué)習(xí)

可編程控制器（PLC）具有結(jié)構(gòu)靈巧，硬件配置靈活方便、可靠性高、抗干擾能力強，易學(xué)易用的特點，已作為普遍的自動化控制器件廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)?！禤LC原理及應(yīng)用》課程已成為工科院校一門覆蓋面較廣的專業(yè)課，作為學(xué)校如何培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型PLC人才，這成為社會、學(xué)校、教師與家長關(guān)注的焦點。根據(jù)多年的教學(xué)實踐，就影響PLC人才培養(yǎng)的各個因素的提高與協(xié)同，我提出以下幾點建議以供參考： 

    一、教學(xué)與實習(xí)設(shè)備投入。在PLC課程的實踐教學(xué)中，應(yīng)把機械、電工、電子、液壓、氣動和計算機等知識與PLC技術(shù)進(jìn)行有機地聯(lián)系，擴大實習(xí)實訓(xùn)課時的比重，逐步加大學(xué)校相關(guān)設(shè)備的投入，建立較為完備的PLC技術(shù)仿真實訓(xùn)室，從而為“PLC仿真項目開發(fā)”的實訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)造良好條件。教學(xué)實踐證明，只有通過PLC仿真項目方面的實訓(xùn)，讓學(xué)生親自編程、實際接線和仿真調(diào)試，并對運行過程中所遇到的問題進(jìn)行分析和改進(jìn)，才能真正培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力，真正實現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)后在PLC技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域“*上崗”的終教學(xué)目標(biāo)。 

    二、理論、實驗與實訓(xùn)教學(xué)。任何課程教學(xué)活動的首要任務(wù)都是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同樣在PLC教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的興趣并不難，重要的是讓學(xué)生不斷地提高，不斷地體驗到成功的喜悅，這樣才能始終保持其濃厚的興趣。

     1、理論課的首要任務(wù)是讓學(xué)生明確PLC是什么？PLC能做什么？怎么做？教師可以通過一個簡單、形象實例（如：電機的長動控制）的完整講解、操作與演示，先讓學(xué)生了解PLC控制系統(tǒng)包括主電路與控制電路，PLC的外部硬件連線與內(nèi)部軟件編程兩個基本的環(huán)節(jié)僅僅充當(dāng)控制電路部分，讓學(xué)生整體了解PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工作過程，再以此為基礎(chǔ)進(jìn)行外部硬件連線與內(nèi)部軟件編程兩個基本環(huán)節(jié)的深入講解，這樣便于學(xué)生對比繼電接觸器控制系統(tǒng)對本課程的整體把握，明確課程的中心任務(wù)，有了目標(biāo)也就有了學(xué)習(xí)的動力。 

    理論課教學(xué)過程中要使用多媒體教學(xué)手段，利用多種計算機技術(shù)制作以PPT為主體的電子課件，借助多媒體技術(shù)，用生動豐富的畫面和美妙動聽的音樂效果吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時可以提高教學(xué)的效率。PLC的外部接線（包括主電路接線）首先講原理圖，結(jié)合實驗、實訓(xùn)、實習(xí)講解裝配圖與實際連線圖，要讓學(xué)生體會課堂上的原理圖、實驗中的接線與實訓(xùn)、實習(xí)中的接線的區(qū)別與聯(lián)系，教會學(xué)生善于理論聯(lián)系實踐，以理論指導(dǎo)實踐，以實踐驗證理論。 

當(dāng)前流行的三菱PLC的編程軟件為FXGP_WIN-C與GXDeveloper，F(xiàn)XGP_WIN-C沒有仿真功能，在理論講授中缺乏直觀性，而GXDeveloper編程軟件加裝GXSimulator6-C后具有仿真功能，在編程器件、指令與編程實例的講解中利用仿真可以加強直觀性，便于學(xué)生的理解，對于某些程序的檢驗與編寫學(xué)生可以不用到實驗室，直接利用學(xué)校機房結(jié)合軟件的仿真功能完成，這樣既增強了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，提高了學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)習(xí)的效率，學(xué)生不用走進(jìn)實驗室也能使理論教學(xué)與實驗教學(xué)同步進(jìn)行，大大提高老師的教學(xué)效果以及學(xué)生的理解和接受能力。

    2、實驗、實訓(xùn)與上機課可以采用自主學(xué)習(xí)方式。自主學(xué)習(xí)方式是一種學(xué)習(xí)者在總體教學(xué)目標(biāo)的宏觀調(diào)控下，在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)自身條件和需要自由地選擇學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法，并通過自我調(diào)控的學(xué)習(xí)活動完成具體學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)方式。自主學(xué)習(xí)離不開教師的適時指導(dǎo)與評價，學(xué)生只有在教師的適時幫助下，才能不斷地完成一個又一個實驗與實訓(xùn)項目，獲得越來越大的成就感，增加自己自主學(xué)習(xí)的動力，從而保證自主學(xué)習(xí)方式的良性發(fā)展。教師還必須結(jié)合理論課程的進(jìn)程，結(jié)合實驗實訓(xùn)設(shè)備編寫由淺入深、逐步遞進(jìn)、面向不同層次學(xué)生的實驗實訓(xùn)指導(dǎo)書，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供有力的理論支撐。

     3、綜合實訓(xùn)是PLC課程重要的一個環(huán)節(jié)。要安排充足的時間進(jìn)行，還要提高實訓(xùn)的效率，綜合考慮學(xué)生個體的差異。在實訓(xùn)中，遵循能者多勞，共同提高的原則，把學(xué)生按個體差異分組，各組根據(jù)自己的能力情況選擇不同控制要求的實訓(xùn)內(nèi)容，根據(jù)控制要求，進(jìn)行編程、調(diào)試，故障診斷與排除。這種方法較靈活的解決了學(xué)生能力差異存在的相互制約問題，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的分工及團(tuán)隊合作的能力。 

    三、成績評價機制。應(yīng)該明確成績評價不是教學(xué)行為的終目的，成績評價應(yīng)作為激勵學(xué)生學(xué)習(xí)的一種方法，成績評價應(yīng)做到及時、公正，具有可操作性。1、理論成績評定包括筆試成績、平時成績和實驗成績，筆試成績通過開卷或閉卷方式，考核了學(xué)生對PLC基本知識的掌握程度；平時成績通過平時獨立完成作業(yè)的質(zhì)量、上課出勤、課堂上解決問題的能力及創(chuàng)新方法等來評定；2、實驗實訓(xùn)成績評價應(yīng)能體現(xiàn)出競爭機制，根據(jù)不同的任務(wù)要求分兩種情況，保證完成質(zhì)量的前提下，根據(jù)完成速度評定分?jǐn)?shù)；第二，保證統(tǒng)一時間的前提下，根據(jù)完成質(zhì)量評定分?jǐn)?shù)。教師根據(jù)完成質(zhì)量或速度只對每個團(tuán)隊進(jìn)行分?jǐn)?shù)評定，團(tuán)隊每個成員的分?jǐn)?shù)則依據(jù)教師給定分?jǐn)?shù)通過本團(tuán)隊民主評議得分，這樣促進(jìn)團(tuán)隊內(nèi)每個成員的積極性與主動性，同時培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊意識。 

    四、校內(nèi)學(xué)習(xí)與校外鍛煉。學(xué)生在學(xué)校所學(xué)的PLC知識與技能對比實際工作崗位中的PLC控制系統(tǒng)，仍具有一定的差異或差距，學(xué)生就業(yè)后在工作崗位中一定會遇到一些難于解決的難題，這就需要學(xué)校、教師仍然要加強對學(xué)生畢業(yè)工作過程的指導(dǎo)，把這些問題的解決方法做成典型案例對在校學(xué)生講解，對在校生來說也是一種良好經(jīng)驗的積累。學(xué)生就業(yè)后，在工作崗位上應(yīng)不斷地與學(xué)校教師溝通，不斷地向有經(jīng)驗的師傅請教，才能熟練掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用。

     總之，作為學(xué)校只有做到以上若干方面協(xié)同優(yōu)化，才能真正培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型PLC人才。

即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

輸出刷新

當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是PLC的真正輸出。

同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執(zhí)行的結(jié)果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結(jié)果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結(jié)果有所區(qū)別。當(dāng)然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來

保養(yǎng)

編輯

設(shè)備定期測試、調(diào)整

（1） 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況，若發(fā)現(xiàn)松動的地方及時重新堅固連接；

（2） 對柜中給主機供電的電源每月重新測量工作電壓；

設(shè)備定期清掃

（1） 每六個月或季度對PLC進(jìn)行清掃，切斷給PLC供電的電源把電源機架、CPU主板及輸入/輸出板依次拆下，進(jìn)行吹掃、清掃后再依次原位安裝好，將全部連接恢復(fù)后送電并啟動PLC主機。認(rèn)真清掃PLC箱內(nèi)衛(wèi)生；

（2） 每三個月更換電源機架下方過濾網(wǎng)；

檢修前準(zhǔn)備

（1） 檢修前準(zhǔn)備好工具；

（2） 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞，必須用保護(hù)裝置及認(rèn)真作防靜電準(zhǔn)備工作；

（3） 檢修前與調(diào)度和操作工好，需掛檢修牌處掛好檢修牌；

設(shè)備拆裝順序及方法

（1） 停機檢修，必須兩個人以上監(jiān)護(hù)操作；

（2） 把CPU前面板上的方式選擇開關(guān)從“運行”轉(zhuǎn)到“停”位置；

（3） 關(guān)閉PLC供電的總電源，然后關(guān)閉其它給模坂供電的電源；

（4） 把與電源架相連的電源線記清線號及連接位置后拆下，然后拆下電源機架與機柜相連的螺絲，電源機架就可拆下；

（5） CPU主板及I/0板可在旋轉(zhuǎn)模板下方的螺絲后拆下；

（6） 安裝時以相反順序進(jìn)行；

檢修工藝及技術(shù)要求

（1） 測量電壓時，要用數(shù)字電壓表或精度為1%的*表測量

（2）電源機架，CPU主板都只能在主電源切斷時取下；

（3） 在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前，要斷開PC的電源，這樣才能保證數(shù)據(jù)不混亂；

（4） 在取下RAM模塊之前，檢查一下模塊電池是否正常工作，如果電池故障燈亮?xí)r取下模塊RAM內(nèi)容將丟失；

（5） 輸入/輸出板取下前也應(yīng)先關(guān)掉總電源，但如果生產(chǎn)需要時I/0板也可在可編程控制器運行時取下，但CPU板上的QVZ（超時）燈亮；

（6） 撥插模板時，要格外小心，輕拿輕放，并運離產(chǎn)生靜電的物品；

（7） 更換元件不得帶電操作；

（8） 檢修后模板安裝一定要安插到位

電池更換

編輯

當(dāng)PLC的用戶程序要保留在RAM中時，就會用到電池，電池通常是3V或3.6V的不可充電的鋰電池，電池的使用壽命通常是五年左右，電池用久了，電壓就會下降，當(dāng)其下降到不足以保證RAM中數(shù)據(jù)時，RAM中的程序就會丟失。如果用戶沒有備份程序，就會相當(dāng)麻煩。

一般PLC內(nèi)部設(shè)有電池電壓檢測電路，當(dāng)電壓下降到一定程度時，PLC就會報警，提醒更換電池。PLC的使用說明書都有提供更換電池的方法。一般來 說，PLC在斷電后，因為PLC上RAM電源端接有充電電容，即使把電池去掉，電容上充電電量也足夠RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)保持一段時間，所以如果取掉電池后在短 時間內(nèi)（通常5分鐘）再將新電池?fù)Q上去，數(shù)據(jù)是不會丟失的。

但用戶實際使用PLC的環(huán)境情況不盡相同，例如電容的容量下降，RAM電源回路有 灰塵、油泥等形成放電回路等，這會加快PLC斷電后電容的放電速度，從而使時間不好把握。如果在帶電的情況下更換電池就可保程序*。因為電源始終會 有電壓加在RAM芯片的電源腳。當(dāng)然更換時亦要小心應(yīng)對，注意電池的極性以及避免短路情況發(fā)生。

是把PLC通電15分鐘（給內(nèi)部電容充電），斷電，在5分鐘內(nèi)換好新的電池，再上電試一下。

西門子PLC有帶卡的，有不帶電池的；也有帶卡的，帶電池的。程序存在MMC卡中，如果沒有存儲卡，需要電池保存程序的，更換電池時候務(wù)必注意，帶電的情況下，將舊電池取出來，然后將新電池?fù)Q上即可。