plc教案设计（精选8篇）
题目：实验一 PLC编程应用实验
讲授内容提要： 1.STEP7软件使用方法 2.PLC基本指令 3.PLC的硬件结构 教学目的：
1.熟练掌握STEP7-Micro winV4.0 SP3编程软件 2.掌握PLC基本指令及应用 3.学会程序的下载及调试 教学重点：
1.PLC基本指令及应用 2.程序的下载及调试
教学难点：
PLC基本指令及应用
采用教具和教学手段： 实验
授课时间：2011年3月21日
授课地点：综合控制技术实验室
注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
天津理工大学中环信息学院 教案
一、本次实验内容
1.介绍编程软件的安装与基本使用方法。2.指令的运用。3.程序的编写。
4.PLC的通讯和程序下载。
二、编程软件的安装与基本使用方法 1.软件名称为STEP7-Micro winV4.0 SP3。2.菜单栏、工具栏的内容。
三、指令的运用
触点、定时器的使用方法。
四、程序的编写 1.程序的编写规则
2.网络编号、程序注释、网络标题、符号名称等的定义。
五、PLC的通讯和程序下载
1.选择相应的PLC型号，读取PLC。2.将现有程序下载到CPU中。天津理工大学中环信息学院 教案首页
题目：实验二 电动门控制实验
讲授内容提要：
1.西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.电动门控制系统原理及编程思路
教学目的：
1.熟悉西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.用实验装置构成电动门控制系统
教学重点：
用实验装置构成电动门控制系统
教学难点：
用实验装置构成电动门控制系统
采用教具和教学手段： 实验
授课时间：2011年3月28日
授课地点：综合控制技术实验室
注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
天津理工大学中环信息学院 教案
一、本次实验内容 1.电动门的控制要求。2.I/O分配。
3.程序的编写与调试。
二、电动门的控制要求 1.分析电动门的控制要求。2.建立编程思路和逻辑。
三、I/O分配
按照顺序将各输入输出点分配给PLC，完成接线。
四、程序的编写与调试
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题目：实验三 路口交通控制实验
讲授内容提要：
1.西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.路口交通控制系统原理及编程思路 3.触摸屏的组态和使用方法 教学目的：
1.熟悉西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.用实验装置构成路口交通控制系统 3.熟悉触摸屏的组态和使用方法 教学重点：
用实验装置构成路口交通控制系统
教学难点：
用实验装置构成路口交通控制系统
采用教具和教学手段： 实验
授课时间：2011年4月4日
授课地点：综合控制技术实验室
注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
天津理工大学中环信息学院 教案
一、本次实验内容 1.路口交通灯的控制要求。2.I/O分配。
3.程序的编写与调试。
二、路口交通灯的控制要求 1.分析路口交通灯的控制要求。2.建立编程思路和逻辑。
三、I/O分配
按照顺序将各输入输出点分配给PLC，完成接线。
四、程序的编写与调试
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题目：实验四 洗衣机自动控制实验
讲授内容提要：
1.西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.洗衣机控制系统原理及编程思路 3.触摸屏的组态和使用方法 教学目的：
1.熟悉西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.用实验装置构成洗衣机控制系统 3.熟悉触摸屏的组态和使用方法 教学重点：
用实验装置构成洗衣机控制系统
教学难点：
用实验装置构成洗衣机控制系统
采用教具和教学手段： 实验
授课时间：2011年4月11日
授课地点：综合控制技术实验室
注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
天津理工大学中环信息学院 教案
一、本次实验内容 1.洗衣机的控制要求。2.I/O分配。
3.程序的编写与调试。
二、洗衣机的控制要求 1.分析洗衣机的控制要求。2.建立编程思路和逻辑。
三、I/O分配
按照顺序将各输入输出点分配给PLC，完成接线。
四、程序的编写与调试
天津理工大学中环信息学院 教案
题目：实验五 次品检测控制实验
讲授内容提要：
1.西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.次品检测控制系统原理及编程思路
教学目的：
1.熟悉西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.用实验装置构成次品检测控制系统
教学重点：
用实验装置构成次品检测控制系统
教学难点：
用实验装置构成次品检测控制系统
采用教具和教学手段： 实验
授课时间：2011年4月18日
授课地点：综合控制技术实验室
注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
天津理工大学中环信息学院 教案
一、本次实验内容 1.次品检测的控制要求。2.I/O分配。
3.程序的编写与调试。
二、次品检测的控制要求 1.分析次品检测的控制要求。2.建立编程思路和逻辑。
三、I/O分配
按照顺序将各输入输出点分配给PLC，完成接线。
四、程序的编写与调试
天津理工大学中环信息学院 教案首页
题目：实验六 加料自动控制实验
讲授内容提要：
1.西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.加料控制系统原理及编程思路
教学目的：
1.熟悉西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.用实验装置构成加料控制系统
教学重点：
用实验装置构成加料控制系统
教学难点：
用实验装置构成加料控制系统
采用教具和教学手段： 实验
授课时间：2011年4月25日
授课地点：综合控制技术实验室
注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
天津理工大学中环信息学院 教案
一、本次实验内容
1.加料控制系统的控制要求。2.I/O分配。
3.程序的编写与调试。
二、加料控制系统的控制要求 1.分析加料控制系统的控制要求。2.建立编程思路和逻辑。
三、I/O分配
按照顺序将各输入输出点分配给PLC，完成接线。
四、程序的编写与调试
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题目：实验七 反应器液位控制
讲授内容提要：
1.西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.反应器液位控制系统原理及编程思路
教学目的：
1.熟悉西门子S7-200硬件结构及实验装置的结构 2.用实验装置构成反应器液位控制系统
教学重点：
用实验装置构成反应器液位控制系统
教学难点：
用实验装置构成反应器液位控制系统
采用教具和教学手段： 实验
授课时间：2011年5月2日
授课地点：综合控制技术实验室
注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
天津理工大学中环信息学院 教案
一、本次实验内容
1.反应器液位控制系统的控制要求。2.I/O分配。
3.程序的编写与调试。
二、反应器液位控制系统的控制要求 1.分析反应器液位控制系统的控制要求。2.建立编程思路和逻辑。
三、I/O分配
按照顺序将各输入输出点分配给PLC，完成接线。
四、程序的编写与调试 天津理工大学中环信息学院 教案首页
题目：实验八 废液中和分程控制
讲授内容提要： 1.分程控制系统工作原理
2.废液中和分程控制系统原理及编程思路
教学目的：
1.了解分程控制系统工作原理
2.用实验装置构成废液中和分程控制系统
教学重点：
用实验装置构成废液中和分程控制系统
教学难点：
用实验装置构成废液中和分程控制系统
采用教具和教学手段： 实验
授课时间：2011年5月9日
授课地点：综合控制技术实验室
注：此页为每次课首页，教学过程后附；以每次（两节）课为单元编写教案。
天津理工大学中环信息学院 教案
一、本次实验内容
1.废液中和分程控制系统的控制要求。2.I/O分配。
3.程序的编写与调试。
二、废液中和分程控制系统的控制要求 1.分析废液中和分程控制系统的控制要求。2.建立编程思路和逻辑。
三、I/O分配
按照顺序将各输入输出点分配给PLC，完成接线。
2010年我国钢产量为6.27亿吨,居世界第一位,生产这么多的钢,需要大量的能源和原料,在目前钢铁生产成本大幅度上升的压力下,节能降耗、高效高产显得尤为重要。国内外经验表明,采用先进的自动化控制系统是达到上述要求的有效方法。在转炉炼钢生产过程中,自动化已成为提高产量、保证钢水质量、降低消耗、改善操作和延长炉龄的重要手段,并取得了显著的经济效益。
2 自动化系统构成
自动化控制系统从控制过程环节来分,可分成三部分:测控对象、监测控制及设置环节。测控对象是指氧枪、倾动装置等现场设备以及生产过程中的各种监测对象;监测控制部分包括变频器、电机、现场检测仪表、执行机构、阀门、PLC、监视器等等;设置环节主要由计算机程序来实现。监测控制及设置环节服务于测控对象。生产过程中由设置环节完成工艺参数极限位的设置和生产顺序的制定,由监测控制部分完成现场测量参数的收集、生产设备的控制及生产流程的计算机监视。
3 转炉PLC系统设计
从工艺过程对控制的要求和需求分析得知,转炉炼钢生产要有准确的速度控制和位置控制,控制系统要求稳定可靠,故障率低。据此,本工程比较了几个厂家的产品,最后选用德国西门子公司的矢量控制变频器(SIMOVERT MASTER DRIVES)作为传动装置,实现速度控制;选用德国西门子公司SIMATIC S7系列可编程控制器(PLC)完成定位控制、顺序控制和逻辑控制。
3.1 PLC系统组成
转炉PLC控制系统如图1所示,整个系统由工控机、S7-400 PLC站、S7-300 PLC站及变频控制柜等组成。各系统之间通讯通过工业以太网和Profibus网实现。
炼钢主控制室设两个PLC站,一个站负责转炉倾动、氧枪系统及散状料系统的配套设备的控制、数据采集和联锁控制;另一个站负责烟气净化系统及汽化冷却系统的配套设备的控制、数据采集和联锁控制。主控制室中设置两台上位机,实现对相应系统的实时监控。风机房控制室设一个PLC站,负责二次除尘系统及煤气回收的控制,控制室中设置一台上位机,实现实时监控。炼钢主控制室中的两个PLC站都选用S7-400,风机房控制室中的PLC站选用S7-300。
氧枪传动控制配置了两套西门子的矢量控制变频器,一用一备;转炉倾动的传动控制配置了四套西门子的矢量控制变频器,三用一备。为避免变频器高次谐波对网络产生干扰,工程设计中采用屏蔽电缆。
3.2 PLC系统控制内容
转炉PLC系统设计按三电一体化综合考虑。PLC系统控制内容主要包括:转炉倾动位置检测、控制和联锁;氧枪系统检测、控制和联锁;供氧、供氮系统有关参数的检测及联锁;各种传动设备的控制及联锁;冶炼用原材料系统的检测、控制和联锁;冶炼过程中所需的各种数据检测、记录;汽化冷却系统的检测、控制和联锁;转炉烟气净化和煤气回收系统的检测、控制和联锁等等。
倾动部分:转炉倾动分三地操作,炉前主操作室和炉后机旁操作室及主操作室,设有指令转换开关,转炉倾动操作有快速、慢速、正反转及其信号显示和炉子倾角显示。
氧枪部分:氧枪系统为单小车双卷扬系统装置,一套工作,一套备用。氧枪升降是用交流电机驱动。断电时,用气动马达提枪。操作站可显示氧枪实际枪位,可通过计算机键盘式按钮控制枪位,冶炼过程中的待吹点、氧气开闭点、氧枪变速点,吹炼点均可人工设定,并可随时修正。
仪控部分:完成对各生产流程工艺参数的检测、调节、报警、控制功能。
3.3 监控系统
监控系统采用西门子WinCC软件。工业监控组态软件WinCC(Windows Control Center)是一个集成的人机界面(HMI)系统和监控管理(SCADA)系统,它是结合西门子公司在过程自动化领域中的先进技术和微软公司强大软件功能的产物。
生产过程的监控任务由操作站来完成,它是操作人员完成生产过程监控管理任务平台。操作站可实现生产过程的数据显示、流程图画面、报警画面、趋势曲线显示、历史数据存储、报表打印及整个过程管理的控制,通过人机对话,可修改设定值,也可直接操作控制设备的运行。根据系统要求,转炉系统主要组态画面包括:炼钢主画面、氧枪倾动合闸画面、仪表系统画面、配料系统画面、历史曲线画面、系统状态画面、报警一览画面、烟气净化画面、汽化冷却画面和供料系统画面。
通过各组态画面操作人员可方便地掌握各生产环节的运行状况。以炼钢主画面为例,主画面上主要包括内容:主令联锁信号、氧枪供电、倾动操作位置、炉体位置、氧枪操作、倾动电机、倾动操作等。通过炼钢主画面可以观察到转炉系统的整体运行情况。
4 结束语
转炉自动化控制系统实现了过程参数的集中显示和管理,在现场的终端提供了友好的人机界面,包括工艺流程模拟、参数报警、趋势曲线等,实现了数据的集成,方便了人工的操作,使工人对现场设备运行情况有了直观、准确的了解。经实际运行证明,该控制系统稳定可靠、便于操作,为转炉生产创造了良好的经济价值。
参考文献
[1]廖常初编著.S7-300/400PLC应用技术[M].机械工业出版社,2008年出版.
关键词：PLC；控制系统；设计；交通灯
中图分类号：TH707文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0132-02
PLC（可编程序控制器）是一种新型的通用控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。因此，学习PLC的最终目的就是能将它应用到实际的工业控制系统中去。高职院校传统的教学方法侧重于软件程序设计的教学，忽略了对PLC控制系统的整体设计，学生在学习完课程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在实际工作过程如何应用。为了能让学生彻底理解PLC控制系统设计的全过程，必须让学生了解PLC从程序设计到硬件组成的PLC工作控制系统的整个过程。
经过多年的教学实践和不断探索，笔者进行了大胆的改革和创新，取得了良好的效果。
1在系统设计中学习PLC
在传统的教学过程中，教师侧重于介绍梯形图、指令表和顺序功能图等程序设计方法，尽管是以项目为载体，也仅仅是让学生在PLC软件仿真系统上实施软件设计，或者是在PLC实训箱上完成软件设计、PLC程序写入和简单的硬件线路连接，学生在项目任务完成之后，会有短暂的成就感，但若要学生面对一个实际的PLC控制系统的设计项目，他们往往不知如何动手。
在一个完整的PLC控制系统设计中引导学生学习PLC。在系统软件和硬件的设计过程中，会遇到很多的问题，通过引导学生主动面对这些问题，师生共同解决问题，来激发学生主动学习的积极性，也让学生逐渐清楚的了解一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法。
然而一个完整的PLC控制系统通常需要十多课时甚至更多课时才能完成，为了防止学生感觉目标遥远，因设计过程中困难重重而中途放弃，我将整个PLC控制系统的设计分割成若干个任务，让学生在每一节课完成其中一个设计任务，也就是，每次课每节课都有明确的目标，做到重点突出，使得学生在每次课每节课都有所得，即陶行知先生说的“每课有学理，有实习，二者联络无间，然后完一课即成一事。成一事再学一事，是谓升课。”
2十字路口交通灯的PLC控制系统设计
十字路口交通灯控制系统是学生比较熟悉并且容易理解的一个PLC实际应用的案例，对于较为熟悉的控制对象，学生比较容易有信心面对和解决即将到来的众多问题和困难。
基于系统设计的教学组织实施的具体做法是将顺序功能图的知识点设计成具体的十字路口交通灯的PLC控制系统设计情境，将知识与技能融合于教学中，让学生在学中做，在做中学，以学会做，做学结合。伴随着教学过程的进行，学生逐渐成为学习的主体，达到教是为了不教的目的。
2.1系统的控制要求
改系统要求用三菱FX1N-40MRPLC实现十字路口交通灯的PLC控制系统设计，包括软件程序设计和硬件电路设计与制作。十字路口交通灯的PLC控制系统模拟图如图1所示，系统控制时序图如图2所示。
具体控制要求如下：
①通过启动按钮和停止按钮实现十字路口交通灯PLC控制系统的开启和关闭。
②按下启动按钮后，东西方向红灯点亮并持续25 s，同时南北方向绿灯点亮并持续20 s后熄灭，转为绿灯闪烁3 s后熄灭，继而南北黄灯点亮并持续2 s后熄灭；南北黄灯熄灭转为红灯点亮并持续25 s同时，东西方向红灯熄灭，转为绿灯点亮并持续20 s，之后绿灯闪烁3 s后熄灭，转为黄灯点亮2 s，至此，交通灯系统完成一个周期。
③要求设计并制作出满足系统要求的硬件电路。
④要求设计出满足系统要求的软件程序。
⑤系统软硬件联调至满足十字路口交通灯的控制要求。
2.2系统的硬件设计与制作
十字路口交通灯的PLC控制系统硬件设计包括交通灯的PLC控制系统的I/O端口分配、交通灯显示装置的设计与实物制作、PLC与交通灯显示装置的硬件连接。在传统的《PLC技术》课程教学中，PLC控制系统的I/O端口分配和PLC与交通灯显示装置的硬件连接是侧重的训练任务，因此，为了让学生更清楚的理解和掌握一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法，交通灯的显示装置也要求学生自己设计与制作。图3和图4所展示的是学生自己设计和制作十字路口交通灯的显示装置。
2.3PLC程序设计与调试
根据十字路口交通灯系统的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以写出该控制系统的PLC程序见表1。
2.4系统软硬件联调
在检查整个PLC控制系统硬件接线无误后，接通PLC的电源，将程序写入到PLC中，按下启动按钮，观察LED指示灯的点亮效果是否满足系统控制要求。若LED指示灯的点亮时序与控制要求不一致，则需要综合分析问题出现的原因。
2.5取得的效果
通过采用基于系统设计的教学组织模式，学生能通过一个完整的十字路口交通灯的PLC控制系统的设计与制作实现对PLC技术在实际生产应用的充分理解和掌握。在培养了学生的实际设计能力的同时，也为学生学习专业课程和终生学习奠定了坚实的基础。
3结语
通过多年的改革与实践证明，在《PLC技术》课程中采用系统设计的教学组织模式，能够培养学生的专业学习兴趣，增强学生的创新意识，提高学生的实际应用和动手能力。
参考文献：
[1] 张旭.在系统设计中学习PLC[J].电子设计工程,2012,(17).
[2] 谢银荣.提高PLC教学有效性的策略探析[J].高职教育,2008,(8).
[3] 赵瑞林.基于工学结合的PLC课程改革及实践效果[J].黑龙江教育,2011,(6).
endprint
摘要：文章通过十字路口交通灯的PLC控制系统设计与制作的实施，具体阐述了该课程的组织过程。通过突出PLC控制系统设计与制作，培养了实际设计能力，为专业课的学习奠定了坚实的基础。
关键词：PLC；控制系统；设计；交通灯
中图分类号：TH707文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0132-02
PLC（可编程序控制器）是一种新型的通用控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。因此，学习PLC的最终目的就是能将它应用到实际的工业控制系统中去。高职院校传统的教学方法侧重于软件程序设计的教学，忽略了对PLC控制系统的整体设计，学生在学习完课程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在实际工作过程如何应用。为了能让学生彻底理解PLC控制系统设计的全过程，必须让学生了解PLC从程序设计到硬件组成的PLC工作控制系统的整个过程。
经过多年的教学实践和不断探索，笔者进行了大胆的改革和创新，取得了良好的效果。
1在系统设计中学习PLC
在传统的教学过程中，教师侧重于介绍梯形图、指令表和顺序功能图等程序设计方法，尽管是以项目为载体，也仅仅是让学生在PLC软件仿真系统上实施软件设计，或者是在PLC实训箱上完成软件设计、PLC程序写入和简单的硬件线路连接，学生在项目任务完成之后，会有短暂的成就感，但若要学生面对一个实际的PLC控制系统的设计项目，他们往往不知如何动手。
在一个完整的PLC控制系统设计中引导学生学习PLC。在系统软件和硬件的设计过程中，会遇到很多的问题，通过引导学生主动面对这些问题，师生共同解决问题，来激发学生主动学习的积极性，也让学生逐渐清楚的了解一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法。
然而一个完整的PLC控制系统通常需要十多课时甚至更多课时才能完成，为了防止学生感觉目标遥远，因设计过程中困难重重而中途放弃，我将整个PLC控制系统的设计分割成若干个任务，让学生在每一节课完成其中一个设计任务，也就是，每次课每节课都有明确的目标，做到重点突出，使得学生在每次课每节课都有所得，即陶行知先生说的“每课有学理，有实习，二者联络无间，然后完一课即成一事。成一事再学一事，是谓升课。”
2十字路口交通灯的PLC控制系统设计
十字路口交通灯控制系统是学生比较熟悉并且容易理解的一个PLC实际应用的案例，对于较为熟悉的控制对象，学生比较容易有信心面对和解决即将到来的众多问题和困难。
基于系统设计的教学组织实施的具体做法是将顺序功能图的知识点设计成具体的十字路口交通灯的PLC控制系统设计情境，将知识与技能融合于教学中，让学生在学中做，在做中学，以学会做，做学结合。伴随着教学过程的进行，学生逐渐成为学习的主体，达到教是为了不教的目的。
2.1系统的控制要求
改系统要求用三菱FX1N-40MRPLC实现十字路口交通灯的PLC控制系统设计，包括软件程序设计和硬件电路设计与制作。十字路口交通灯的PLC控制系统模拟图如图1所示，系统控制时序图如图2所示。
具体控制要求如下：
①通过启动按钮和停止按钮实现十字路口交通灯PLC控制系统的开启和关闭。
②按下启动按钮后，东西方向红灯点亮并持续25 s，同时南北方向绿灯点亮并持续20 s后熄灭，转为绿灯闪烁3 s后熄灭，继而南北黄灯点亮并持续2 s后熄灭；南北黄灯熄灭转为红灯点亮并持续25 s同时，东西方向红灯熄灭，转为绿灯点亮并持续20 s，之后绿灯闪烁3 s后熄灭，转为黄灯点亮2 s，至此，交通灯系统完成一个周期。
③要求设计并制作出满足系统要求的硬件电路。
④要求设计出满足系统要求的软件程序。
⑤系统软硬件联调至满足十字路口交通灯的控制要求。
2.2系统的硬件设计与制作
十字路口交通灯的PLC控制系统硬件设计包括交通灯的PLC控制系统的I/O端口分配、交通灯显示装置的设计与实物制作、PLC与交通灯显示装置的硬件连接。在传统的《PLC技术》课程教学中，PLC控制系统的I/O端口分配和PLC与交通灯显示装置的硬件连接是侧重的训练任务，因此，为了让学生更清楚的理解和掌握一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法，交通灯的显示装置也要求学生自己设计与制作。图3和图4所展示的是学生自己设计和制作十字路口交通灯的显示装置。
2.3PLC程序设计与调试
根据十字路口交通灯系统的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以写出该控制系统的PLC程序见表1。
2.4系统软硬件联调
在检查整个PLC控制系统硬件接线无误后，接通PLC的电源，将程序写入到PLC中，按下启动按钮，观察LED指示灯的点亮效果是否满足系统控制要求。若LED指示灯的点亮时序与控制要求不一致，则需要综合分析问题出现的原因。
2.5取得的效果
通过采用基于系统设计的教学组织模式，学生能通过一个完整的十字路口交通灯的PLC控制系统的设计与制作实现对PLC技术在实际生产应用的充分理解和掌握。在培养了学生的实际设计能力的同时，也为学生学习专业课程和终生学习奠定了坚实的基础。
3结语
通过多年的改革与实践证明，在《PLC技术》课程中采用系统设计的教学组织模式，能够培养学生的专业学习兴趣，增强学生的创新意识，提高学生的实际应用和动手能力。
参考文献：
[1] 张旭.在系统设计中学习PLC[J].电子设计工程,2012,(17).
[2] 谢银荣.提高PLC教学有效性的策略探析[J].高职教育,2008,(8).
[3] 赵瑞林.基于工学结合的PLC课程改革及实践效果[J].黑龙江教育,2011,(6).
endprint
摘要：文章通过十字路口交通灯的PLC控制系统设计与制作的实施，具体阐述了该课程的组织过程。通过突出PLC控制系统设计与制作，培养了实际设计能力，为专业课的学习奠定了坚实的基础。
关键词：PLC；控制系统；设计；交通灯
中图分类号：TH707文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0132-02
PLC（可编程序控制器）是一种新型的通用控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。因此，学习PLC的最终目的就是能将它应用到实际的工业控制系统中去。高职院校传统的教学方法侧重于软件程序设计的教学，忽略了对PLC控制系统的整体设计，学生在学习完课程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在实际工作过程如何应用。为了能让学生彻底理解PLC控制系统设计的全过程，必须让学生了解PLC从程序设计到硬件组成的PLC工作控制系统的整个过程。
经过多年的教学实践和不断探索，笔者进行了大胆的改革和创新，取得了良好的效果。
1在系统设计中学习PLC
在传统的教学过程中，教师侧重于介绍梯形图、指令表和顺序功能图等程序设计方法，尽管是以项目为载体，也仅仅是让学生在PLC软件仿真系统上实施软件设计，或者是在PLC实训箱上完成软件设计、PLC程序写入和简单的硬件线路连接，学生在项目任务完成之后，会有短暂的成就感，但若要学生面对一个实际的PLC控制系统的设计项目，他们往往不知如何动手。
在一个完整的PLC控制系统设计中引导学生学习PLC。在系统软件和硬件的设计过程中，会遇到很多的问题，通过引导学生主动面对这些问题，师生共同解决问题，来激发学生主动学习的积极性，也让学生逐渐清楚的了解一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法。
然而一个完整的PLC控制系统通常需要十多课时甚至更多课时才能完成，为了防止学生感觉目标遥远，因设计过程中困难重重而中途放弃，我将整个PLC控制系统的设计分割成若干个任务，让学生在每一节课完成其中一个设计任务，也就是，每次课每节课都有明确的目标，做到重点突出，使得学生在每次课每节课都有所得，即陶行知先生说的“每课有学理，有实习，二者联络无间，然后完一课即成一事。成一事再学一事，是谓升课。”
2十字路口交通灯的PLC控制系统设计
十字路口交通灯控制系统是学生比较熟悉并且容易理解的一个PLC实际应用的案例，对于较为熟悉的控制对象，学生比较容易有信心面对和解决即将到来的众多问题和困难。
基于系统设计的教学组织实施的具体做法是将顺序功能图的知识点设计成具体的十字路口交通灯的PLC控制系统设计情境，将知识与技能融合于教学中，让学生在学中做，在做中学，以学会做，做学结合。伴随着教学过程的进行，学生逐渐成为学习的主体，达到教是为了不教的目的。
2.1系统的控制要求
改系统要求用三菱FX1N-40MRPLC实现十字路口交通灯的PLC控制系统设计，包括软件程序设计和硬件电路设计与制作。十字路口交通灯的PLC控制系统模拟图如图1所示，系统控制时序图如图2所示。
具体控制要求如下：
①通过启动按钮和停止按钮实现十字路口交通灯PLC控制系统的开启和关闭。
②按下启动按钮后，东西方向红灯点亮并持续25 s，同时南北方向绿灯点亮并持续20 s后熄灭，转为绿灯闪烁3 s后熄灭，继而南北黄灯点亮并持续2 s后熄灭；南北黄灯熄灭转为红灯点亮并持续25 s同时，东西方向红灯熄灭，转为绿灯点亮并持续20 s，之后绿灯闪烁3 s后熄灭，转为黄灯点亮2 s，至此，交通灯系统完成一个周期。
③要求设计并制作出满足系统要求的硬件电路。
④要求设计出满足系统要求的软件程序。
⑤系统软硬件联调至满足十字路口交通灯的控制要求。
2.2系统的硬件设计与制作
十字路口交通灯的PLC控制系统硬件设计包括交通灯的PLC控制系统的I/O端口分配、交通灯显示装置的设计与实物制作、PLC与交通灯显示装置的硬件连接。在传统的《PLC技术》课程教学中，PLC控制系统的I/O端口分配和PLC与交通灯显示装置的硬件连接是侧重的训练任务，因此，为了让学生更清楚的理解和掌握一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法，交通灯的显示装置也要求学生自己设计与制作。图3和图4所展示的是学生自己设计和制作十字路口交通灯的显示装置。
2.3PLC程序设计与调试
根据十字路口交通灯系统的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以写出该控制系统的PLC程序见表1。
2.4系统软硬件联调
在检查整个PLC控制系统硬件接线无误后，接通PLC的电源，将程序写入到PLC中，按下启动按钮，观察LED指示灯的点亮效果是否满足系统控制要求。若LED指示灯的点亮时序与控制要求不一致，则需要综合分析问题出现的原因。
2.5取得的效果
通过采用基于系统设计的教学组织模式，学生能通过一个完整的十字路口交通灯的PLC控制系统的设计与制作实现对PLC技术在实际生产应用的充分理解和掌握。在培养了学生的实际设计能力的同时，也为学生学习专业课程和终生学习奠定了坚实的基础。
3结语
通过多年的改革与实践证明，在《PLC技术》课程中采用系统设计的教学组织模式，能够培养学生的专业学习兴趣，增强学生的创新意识，提高学生的实际应用和动手能力。
参考文献：
[1] 张旭.在系统设计中学习PLC[J].电子设计工程,2012,(17).
[2] 谢银荣.提高PLC教学有效性的策略探析[J].高职教育,2008,(8).
[3] 赵瑞林.基于工学结合的PLC课程改革及实践效果[J].黑龙江教育,2011,(6).
课 程 设 计
设计题目： 十字路口交通灯PLC控制系统设计 设计人姓名： 周春宇 设计人学号： 2011100874 专业班级： 11自动化(工业)指导教师： 叶建雄
2014年6月份 十字路口交通灯PLC控制系统设计
摘要
十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善，也是交通管理工作自动化的重要标志之一。解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。PLC是一种新型的通用的自动控制装置。PLC它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是专门为工业控制而设计的，具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单，使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。
一、课程设计的目的
（1）本次课程设计主要目的是在PLC控制下，设计十字路口交通信号灯控制系统，是我们学生巩固和加深PLC基本知识的理解，也加深了对PLC基本指令，顺控制令等指令的理解，同时学会查询资料、方案设计以及对单元控制状态认识，进一步提高综合应用所学知识的能力，提高分析解决问题的能力。（2）学会使用组态王软件。
（3）熟悉三菱FX系列PLC外部电路的接线及操作。
二、课程设计题目和要求
题目：十字路交通灯PLC控制系统设计
2.1交通灯数量及位置如下：
北东西南 说明：每一路口由三盏灯组成，每盏灯有两种状态：红灯和方向标志的绿灯。2.2工作要求：
a.东西方向左转标志灯绿色放行,其他禁行等待（红灯），时间25秒，全部禁止10秒； b.东西方向直行和右转标志绿灯放行，其他禁行，时间60秒，全部禁止10秒； c.南北方向左转标志灯绿色放行,其他禁行等待（红灯），时间25秒，全部禁止10秒； d.南北方向直行和右转标志绿灯放行，其他禁行，时间60秒，全部禁止10秒； e.重复a步骤，如此循环。2.3课程设计要求
1.按题意要求，画出PLC端子接线图及控制梯形图，其中梯形图要求用二种方法实现 基于时间定时器的方法和基于步（或转换为中心）的方法。2.利用编程工具软件输入梯形图控制程序，完成调试。
3.利用上位机组态王组态软件（或触摸屏）完成控制对象的监控。
4、完成课程设计说明书。
三、课程设计内容
1,用定时器控制的十字路口交通灯、1）东西方向左转标志绿灯用Y0输出控制，东西方向左转标志红灯用Y4输出控制；
2）东西方向直行和右转标志绿灯用Y1输出控制，东西方向直行和右转标志红灯用Y5输出控制；
3）南北方向左转标志绿灯用Y2输出控制，南北方向左转标志红灯用Y6输出控制；
4）南北方向直行和右转标志绿灯用Y3输出控制，南北方向直行和右转标志红灯用Y7输出控制，4）梯形图和如下：
5）梯形图解释
当X0按下时，y0，y5，y6，y7，都启动，并自保持，同时定时器T0 K250开始计数。过25秒以后，定时器T0 K100开始动作，利用定时器的常闭触点断开y0，同时定时器的常开触点启动定时器T1、辅助继电器M0和y4，并自保持。再过10秒以后定时器T1开始动作，利用T1断开y5和T1并启动y1和定时器T2
K600。再过60秒定时器T2开始动作，利用T2断开y1并启动y5和定时器T3 K100。再过10秒，T3开始动作，利用T3断开y6和T3并启动Y2和定时器T4 K250。再过25秒，定时器T4开始动作，利用定时器T4断开y2并启动y6和定时器T5 K100。再过10秒定时器T5开始动作，利用定时器T5断开y7和定时器T5并启动y3和定时器T6 k600。再过60秒，定时器T6 开始动作，利用定时器T6断开Y3并启动Y7和定时器T7 k100。再过10秒，定时器T7开始动作，利用定时器T7断开定时器T7和Y4同时启动Y0、Y5、y6、Y7。如此循环工作。
2、基于步的十字路口交通灯、的梯形图如下:
1）东西方向左转标志绿灯用Y0输出控制，东西方向左转标志红灯用Y4输出控制；
2）东西方向直行和右转标志绿灯用Y1输出控制，东西方向直行和右转标志红灯用Y5输出控制；
3）南北方向左转标志绿灯用Y2输出控制，南北方向左转标志红灯用Y6输出控制；
4）南北方向直行和右转标志绿灯用Y3输出控制，南北方向直行和右转标志红灯用Y7输出控制，5)梯形图如下:
6)梯形图说明：
首先用M8002使S0置位，然后用S0启动Y0、Y5、Y6、Y7;同时启动定时器T0 k250、T1 K350，开始计时，还要使S20置位。过25秒以后定时器T0开始动作，利用定时器断开Y0并使Y4动作，再过10秒，定时器T1开始动作，T1使Y1开始动作，同时使Y5断开；利用S20和T1使定时器T2 K600和T3 K700开始计时并使S21置位，再过60秒定时器T2开始动作，T2使Y1断开，同时启动Y5，再过10秒，定时 器T3开始动作；利用S21和定时器T3启动Y2和定时器T4 K250、T5
K350同时使S22置位；再过25秒定时器T4开始动作，T4使Y2停止动作，同时启动Y6，再过10 秒定时器T5开始动作，利用S22和T5使Y3动作并启动定时器T6 K600、T7
K700，同时T5使Y7断开。再过60秒，T6开始动作，T6使Y3断开，同时启动Y7，再过10秒定时器T7开始动作，T7使S0、置位同时使S20、S21、S22复位。如此循环执行。仿真监控如下：
通过这次设计实践。我学会了plc的基本编程方法，对plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到plc中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对plc 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。
通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了我们的表过能力。
通过此次课设，让我了解了plc梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于plc设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最适合的设计方法。
虽然本次课程设计是要求自己独立完成，但是，彼此还是脱离不了集体的力量，遇到问题和同学互相讨论交流。多和同学讨论。我们在做课程设计的过程中要不停的讨论问题，这样，我们可以尽可能的统一思想，这样就不会使自己在做的过程中没有方向，并且这样也是为了方便最后设计和在一起。讨论不仅是一些思想的问题，还可以深入的讨论一些技术上的问题，这样可以使自己的处理问题要快一些，少走弯路。多改变自己设计的方法，在设计的过程中最好要不停的改善自己解决问题的方法，这样可以方便自己解决问题
在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，不是有句话叫做思而不学者殆。做事要学思结合。
plc设计心得体会（2）：
y/△降压启动，刚接触课题时并不知道具体怎么操作，也不懂得plc在此电路中有什么作用。经过同组成员的讨论，画出电气图及plc外部接线图时便都晓得了。在接线的过程中，主电路相当的顺利，而plc的连接尤其是加入小的中间继电器，使电路变的有点复杂。老师的讲解，自己的琢磨，plc代替控制电路连到主电路中，plc没输出。在同学的帮助下才知画的外部接线是常开，实际用的是常闭，所以在接线时我们应该用常开实现，但却接了常闭因此plc没输出。
一开始设计
一切改好之后，电动机没动作。当时真是干着急，在老师的帮助下，原因来自小中间继电器的常开接错了。重新改过之后电动机km无动作，一点点找过之后，确定是连接km的中间继电器接触不良。几次动作之后，电动机终于转了，真是一波几折，成功之后的喜悦可想而知。虽然扩展部分没法动手操作，但大致的方案老师已经审核认可。
接下来所做plc的设计，让我进一步对plc的应用及功能做了了解，对gx软件梯形图的应用也变的熟练。自动门的设计主要考虑到当开门和关门时有人突然来到，从而实现自动检测自动开门关门的控制。在设计的过程中，遇到了很多问题，t0时间范围内有人来，t0不重新计时，关门的过程中有人来却不开门，这些在经过一次次测试、认真思考和讨论的过程中得到了解答。
南京工程学院
课程设计说明书（论文）
题 目 交通信号灯与自动刀库控制实验课 程 名 称 机床电气与plc 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级
学 生 姓 名 同 组 学 生
学 号 设 计 地 点 指 导 教 师
工业中心
设计起止时间：2013年11月18日至2013年11月29日
目录
交通信号灯自动控制
一、设计目的与任务?2
二、设计内容2
1、方案描述，需求分析???2
2、要求提供方案结构图、plc选型分析4
3、电气原理图、i/o地址分配表和电气元器件清单??? 5
4、程序流程图、plc程序??6
三、安装、调试说明?8
四、设计中的问题分析9
五、设计总结与心得?9
六、主要参考资料??10 自动刀库的控制
二、设计目的与任务?11
三、设计内容11
1、方案描述，需求分析???11
2、要求提供方案结构图、plc选型分析12
3、电气原理图、i/o地址分配表和电气元器件清单???12
4、程序流程图、plc程序??14
四、安装、调试说明?17
五、设计中的问题分析17
六、设计总结与心得?18
六、主要参考资料??19 交通信号灯的自动控制
1、熟悉plc及常用低压电气元件的结构特点，掌握其选型原则；了解常见电气控制电路设计的标准和原则，学习使用常用电气类工具。
2、学习plc常用指令、输入输出信号与plc的连接等，掌握plc程序的编写与调试方法。
3、掌握使用plc控制十字路口交通灯的程序设计方法。
4、进一步熟悉plc指令的应用。
二、设计内容
1、方案描述，需求分析；
plc是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，用以在其内部储存执行逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。plc是微机技术与传统的继电器触控技术相结合的产物，它克服了继电器接触控制系统中的机械触电的接线复杂、可靠性低、功率高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，有照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是plc的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与差错也都很方便。
十字路口交通灯在我们的日常生活中经常遇到，其控制通常采用数字电路控制或单片机控制即可达到目的。这里采用了plc可编程序控制器对其进行控制。图示为十字路口两个方向交通灯自动控制时序工作波形图如下： 2
一、设计目的与任务
信号灯受启动开关控制，当启动开关接同时，信号灯系统开始工作，先南北红灯亮，在东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
（1）南北红灯亮维持25s，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20s，到20s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s 后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2s，到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。
（2）东西红灯亮维持25s，南北绿灯亮维持20s，然后闪亮3s后熄灭，同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。（3）上述动作循环进行。控制要求如下所示： 3
2、要求提供方案结构图、plc选型分析； 4 篇二：plc课程设计心得体会 plc课程设计心得体会
作为一名机械设计制造及自动化大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去锻炼我们的实践面？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家。他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有 理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。
作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，由于本次大作业要求用 auto cad 制图，因此要想更加有效率的制图，我们必须熟练的掌握它。
虽然过去从未独立应用过它，但在学习的过程中带着问题去学我发现效率好高，记得大一学cad 时觉得好难就是因为我们没有把自己放在使用者的角度，单单是为了学而学，这样效率当然不会高。边学边用这样才会提高效率，这是我作本次课程设计的第二大收获。但是由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正 经过紧张而有辛苦的三周的课程设计结束了．当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗．
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础．
说实话，课程设计真的有点累．然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这3 周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消．虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感 悟． 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致．课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有2 次因为不小心我计算出错，只能毫不情意地重来．但一想起周伟平教授，黄焊伟总检平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定呀养成一种高 度负责，认真对待的良好习惯．这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练．
短短三周是课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的 课程，今天才知道自己并不会用．想到这里，我真的心急了，老师却对我说，这说明课程设计确实使我你有收获了．老师的亲切鼓励了我的信心，使我更加自信． 最后，我要感谢我的老师们，是您严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您的教诲启发了我，是您的期望鼓励了我，我感谢老师您今天又为我增添了一幅坚硬的翅膀．
今天我为你们而骄傲，明天你们为我而自豪 15-17 周，院安排我们班搞机械课程设计。刚开始，我对这个也不了解；后来，经老师讲解，安排任务下来，基本上有了个大致了解。但14 周周末，因个人事情比较多，周末就没花时间去看机械设计手册，以致把自己的设计进程落下了一些。15 周开始，部分同学已着手计算，而我周一二基本上久久txt 小说网还是在看机械设计手册。再加上15 周还有几门课程需上，所以，我的设计进度相当缓慢。16 周，老师原安排是让我们着手画总装图，部分同学能按老师要求进行设计。而我前几天还是在进行数据的演算。再加上中途因个人事务，让自己有种身心俱疲的感觉。17 周，应该是画零件图、写设计说明书。部分同学能按进度设计。而我时间是相当紧张了，这几天基本上是全部在设计室里赶画图。幸好，基本上按时完成了设计。现在回想一下，一是自己的专业基础的确没有打牢，许多东西得再翻阅，或向别人请教才能略知一二。不过，在翻阅的过程中，的确有点意外的收获！二是有些事情安排的不够妥当，适当地放一放，缓一缓也许会更好些。遇事立即寻求解决，未必是上上策。新的一年即将开始，幸好有更多地时间去做自己想做的事了。
目前，最重要的事，不管以后是否从事机械行业，都得首先尽可能把专业知识学扎实。这是根本之所在。也是作为大学生最基本的一项任务。还是毕业后找工作的一个基本硬性指标。在学好专业知识的同时，应因可能多拓宽一下自己的视野，丰富一下自己的思维，进一步发展自己！加油！其实正向老师说得一样，机械设计的课程设计没有那么简单，你想copy 或者你想自己胡乱蒙两个数据上去来骗骗老师都不行，因为你的每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。篇三：plc课程设计心得体会,意见和建议 感想
在杨老师和张老师耐心的指导下，经历反复查阅资料，询问同学，我终于完成了这次课程设计。本次的设计使我从中学到了很多东西，不管是将我所学到的知识运用到我以后的工作中去，还是通过一些学习手段更好的完善知识，总的来说，我受益匪浅。本设计主要阐述液体混料罐的自动控制，实现液体混料全过程：即进料、混料、出料的自动控制。其系统结构简单，运行稳定可靠。尽管毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。各种系统的适用条件，各种设备的选用标准，各种继电器的安装方式，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学会应用的。实践出真知，通过亲自动手制作，使我掌握的知识不再是纸上谈兵，而是学以致用。与老师的交流沟通也使我从各种角度对设计有了新的认识也对自己提出了新的要求。
此次课程设计也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。同时，这次课程设计让我感受到了我对所学习的内容是多么的不熟练，在设计过程中总是需要翻书，还总是会出现问题，同时这些问题也提醒了我那些地方没学好，加深了对这部分知识的印象。
经过设计我们应该学会认真、专心，更有毅力的做一件事情，这样我们在以后的工作和生活中才能经得起实践和时间的考验，我们才能走的更远！
意见和不足：
1、由于软件的某些功能还不够完善，比如难以实现多开关同时触发，让我的设计程序过程煞费苦心。但最终通过老师的帮助和寻找其他设计途径，我成功的完成了设计要求的项目功能。
电梯是一种典型的随机逻辑控制对象,非常适合作为教学模型。该模型接近工程实际,可增强动手能力。
PLC控制的电梯自动控制系统是楼宇智能控制、工业过程控制的典型实例,是近年来机电一体化、电气自动化、智能楼宇控制等专业的配套教学和实验装置,是PLC、电气控制等课程实践教学的一个必不可少的重要内容。为满足可编程控制器技术及应用课程实验教学的需要,有必要开发一套PLC控制电梯实验教学模型。
2 外围设计
2.1 模型结构设计框架
设计模型结构框架时主要考虑教学实验功能要求,同时要考虑到实际制作可行和安装布线方便的原则。电梯结构框图如图1,模型电梯主要由电动机、轿厢、支架、滑轮、吊绳、车轮、传感器(限位器)、呼叫按钮、楼层指示灯等组成。
图1中,L1—L4为电梯所在楼层指示灯;K1—K4为内呼叫按钮(带灯);M电动机;T1—T4外呼叫按钮(带灯);1F—4F电梯楼层;S1—S4为传感器位置检测。
2.2 控制系统设计框架
设计系统框架时,注意考虑信号的延时和系统电路的抗干扰等。电梯控制系统框图如图2,控制系统主要由外呼梯信号、内呼梯信号、传感器检测信号、开关门信号、PLC控制器、电机拖动、楼层显示等组成。通过框图可以看出电梯的控制系统可分为三个部分:(1)信号输入部分:外呼梯信号、内呼梯信号、传感器检测信号、开关门延时信号;(2)PLC控制器;(3)信号输出控制部分:电机拖动、楼层显示。
3 电路设计
传感器原理图见图3。经过测试PLC的电阻约为3K左右,从24V输入端到OUT端经2K的两个电阻并联分流后电阻为1K。分流使得两个2K电阻不易发热,PLC上能分到的电压约为18V左右能驱动PLC。在通电的情况下,当J1(红外发光接收管的封装)红外接收器没有接收到信号时,比较器LM324的2脚是通过R3接地,此时LM324的3脚电压要大于2脚,LM324的输出为了1,D1发光,同时9013导通,OUT几乎为0,不能驱动PLC工作;当J1红外接收器接收到信号时,比较器LM324的2脚是通过R3接地,此时LM324的3脚电压要小于2脚,LM324的输出为了0,D1不发光,同时9013截止,24V电流通过两个并联电阻,流经PLC到地,此时OUT为18V左右,能驱动PLC工作。原理图中VCC为5V。红外检测的距离通过两个电位器进行调节控制。
按钮灯的设计为常开继电器,并且灯是不带自锁的,通过程序使灯亮与灭。由于电路中的5 V,1 2 V,2 4 V电压需求,选项用GZM-H100T5+24+1(新星牌)直接提供输出,继电器选用JQX-13F DC24V。
4 程序设计
本设计采用OMRON SYSMAC CP1H系列PLC。它是用于实现高速处理,高功能的小型高端单元型P L C,具体型号是CP1H-X40DT-D(晶体管输出漏型)来构建实验平台。通过CX-Programmer7.1上编写梯形图程序,可参见文献[1]。本设计为四层电梯模型及其控制系统。根据随机的输入信号以及电梯的相应的状态适时控制电梯的运行与停止。轿厢的位置由每层的传感器行程开关来检测,当轿厢经过或停在某一层时,传感器检测到该信号,则将其输入到PLC相应行程开关的KEEP位。为了观察方便,对电梯所在楼层采用指示灯显示,对按钮信号用指示灯显示(带灯按钮不自锁)。按钮灯的控制,通过输入呼叫使其灯亮,并保持该状态至对应行程开关到,则其灯灭,在中间层要串入上下行标志。
当电梯响应呼梯信号到达所需楼层时,同时楼层显示的指示灯亮,电梯开关门延时。经过延时,电梯继续执行输入的呼梯信号,同时该楼层相应的指示灯灭。内呼叫的响应不考虑上下行标志,只要到达该层则响应。共需要10个输入与16个输出。编写程序时充分利用PLC的内部继电器。内部辅助继电器(WR)区域CP1H:字地址W000-W511(W0.00-W511.15)和保持继电器(HR)区域:存储/操作各种数据,可按字或位存取。操作方式改变,电源中断或PLC停止操作时,HR区域能保持状态。CP1H:字地址H000-H511(H0.00-H511.15)。可参见图4第二层的部分设计思路,其它层类似。
4.1 上行状态
轿厢停于1楼,当2、3楼有上行呼叫或者4楼有下行呼叫时,轿厢上行。轿厢停于2楼,当3楼有上行呼叫或者4楼发出下行呼叫时,轿厢上行。轿厢停于3楼,当4楼有下行呼叫时,轿厢上行。所有上行记入不同内部辅助继电器(WR)区域,再相或后,汇总计入标志位H0.10和上行位H1.00置1,该位由总停来复位。
4.2 下行状态
轿厢停于4楼,当2、3楼发出下行呼叫或者1楼发出上行呼叫时,轿厢下行。轿厢停于3楼,当2楼发出下行呼叫或者1楼发出上行呼叫时,轿厢下行。轿厢停于2楼,当1楼发出上行呼叫时,轿厢下行。所有下行记入不同内部辅助继电器(WR)区域,再相或后,汇总计入标志位H0.10置0和下行位H1.01置1,该位由总停来复位。同时也可参阅文献[2]的上下行控制。
4.3 停靠楼层控制
当电梯运行到达某一楼层,检测到该楼层有呼叫信号输入,则电梯停靠在该楼层,通过定时器定时来延时5秒钟,通过延时可以进行其它的操作[3]。若电梯上行,当某一楼层有上行呼梯信号时,电梯停靠在该楼层并延时,响应该楼层的呼梯信号(当上行呼叫信号要大于当前楼层时,否则不响应,如上升到三楼,二楼有上呼叫则不响应);若某一楼层有下行呼梯信号,则也不响应。下行与此类似。所有停计入不同内部辅助继电器(WR)区域然后相或,得到一个总停的内部辅助继电器(WR),并将其取反后串入上下行位。
4.4 轿厢内的运行控制
在没有其它呼叫时,当进入轿厢后,如果输入比当前楼层号小的楼层号,则轿厢会下行,反之上行。处于上行状态时,当进入轿厢后,如果按下比当前楼层号大的楼层号,当楼层到达所呼叫的楼层时,停靠,开门。如果按下比当前楼层号小的楼层号,程序会通过KEEP记忆该呼叫状态,在响应完上行对应呼叫后再响应下行呼叫;下行时,与此类似。
4.5 优先级的判定
在设计中是采用楼层检测判断,加入上下行标志位,设计中主要选用KEEP指令,因其指令周期短,能很好节省时间,尤其用于更多层电梯时。电梯实行顺向优先执行的功能,即首先判断电梯在哪一层。例如:当电梯在上行过程中,优先响应轿厢所在楼层以上的同向呼梯信号(如本层有呼叫则延时再响应上呼叫),直到轿厢以上楼层无呼梯信号或轿厢已到达顶楼时,电梯才会换向,执行下行的呼梯信号;当电梯在下行过程中,优先响应该楼层以下的同向呼梯信号,直到轿厢以下楼层无呼梯信号输入或者轿厢已经到达底层,电梯才会换向行使,若无呼梯信号输入,则轿厢停在该楼层。
5 问题讨论
调试顺序:先是楼层指示灯,内选层指示灯,到所在楼层后,则其所对应层的指示灯灭;外呼叫上指示灯,到所在楼层后,则其所对应层的指示灯灭。同理调试外呼叫下指示灯。保证外围灯都没有问题时,再调试控制运动部分的程序,这是关键部分,也是最难部分,因为电梯到每一层后,它的所有情况都要考虑到,而且还不能有冲突。
调试过程中所遇到的问题:(1)对于本层有呼,如果是外二上呼叫,上到二楼后,停下,延时,延时时间到后,还要使停止部分断开,不然停的优先级更高,会使得电机一直停下去,而没有动作。解决方法为在相应停操作中加入延时位的常闭继电器。(2)对上下行要进行标识,这就涉及到一个优先级的问题,如上行到二楼,标志1,如果此时有二楼下呼叫按下,则不响应,让其保持.再在下中检测下呼叫。(3)当电梯在三楼或四楼时,一楼下呼叫时,下到二楼就停了,解决方法是把二楼的行程开关换为点动的,不能保持,并且并联上一三楼的行程开关取反。(4)在设计二三楼时,遇到一个逻辑相冲突的问题,同一条线路的,矛盾即同时为一个KEEP的置1与置0,则由于置0的优先级更高始终置0,从而导致错误。加入一个自锁,从而使得问题解决。
6 结束语
本次设计完成了四层电梯的自动控制功能。能实现电梯在上下行优先级的控制和电梯开关门延时的控制以及楼层显示等功能。该控制系统适用于四层电梯的控制,并在功能上有良好的扩展性。加入开关门光电检测可参阅文献[4]和[5],加入行进中的加减速可参阅文献[6],要进行更多层的设计可以通过加入编码、译码功能进行I/O中的扩展,亦可参见文献[7]所述方法,同时其它更多层的中间层类似于四层楼的中间层二、三层编程方法串入即可,顶层与底层也做相应的变化。因此,本系统经过适当的修改和扩展,可适用于大型高层建筑中使用的电梯。
摘要：本文主要完成了基于PLC的实验室电梯模型的设计,并对设计中的相关问题作了较细致的探讨。通过搭接外围硬件电路与编写程序,做出了实体模型,工作情况稳定,可靠,为在此平台上进行其它设计提供了条件。
关键词：电梯模型,PLC,传感器
参考文献
[1]章丽芙.基于PLC的电梯控制系统[J].电气开关.2006.(2):21-23.
[2]王恒升,李丹峰,龙迎春.PLC电梯控制系统设计[J],工业仪表与自动化装置.1999(6):25-27.
[3]黄桂梅,刘永立.PLC电梯控制系统的设计与实践[J].制造业自动化.2007.29(4):81-90.
[4]范玉萍.PLC在电梯载员限额自动检测系统中的应用[J].自动化与仪表.1998.13(6):60-63.
[5]张计科,王志和,贺澎.基于PLC电梯模型控制策略设计与实现[J].工业控制计算机.2007.20(2):64-65.
[6]赵晶.PLC电梯模型设计的几点思考.厦门理工大学学报.2006.14(3):44-47.
关键词：智能网关；工业PLC；通讯协议；接口
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）24-0097-02
智慧工厂是现代工厂信息化发展的新阶段，它是在数字化工厂的基础上，依据工业4.0概念，利用物联网技术和设备监控技术，加强信息管理和服务。清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线上人工的干预，及时正确的采集生产控制、状态、图像数据，根据合理的生产计划编排生产进度。由于我国的工业系统主要是以PLC为核心的控制系统，研制多PLC的智能网关，对我国的智能工业有重要意义。
1 工业智能网结构拓扑
智能网关拓补图，如图1所示，其主要描述了工业智能网关的在工业应用中的实际所在的位置，其可以实时获取在其下层的任意一套PLC的运行状态和数据。并将数据分析包装上传至上层路由器，而后被传输到后台服务器，服务器上的应用程序会实时处理传输来的PLC数据并加以反馈。同时服务器可以实时向指定设备发送控制指令，经由路由器将数据分发到各路网关，而后各个网关会自行侦测此数据是否是其子层的PLC的数据。并将其分拣包装转化成MODBUS协议格式发送到指定的PLC控制系统。
2 工业智能网关软件
对于工业现场应用的任何系统不仅要求硬件达到一定的抗干扰级别，同时软件的稳定性和高效性也有着举足轻重的作用。为使得软件系统能与硬件系统达到完美的匹配，该系统采用了前后台处理方式，同时在引入使用DMA[3]，并且牺牲了一定的时钟速度的前提下，为该系统虚拟出一套6核处理器一般的性能，系统软件结构图，如图2所示，由于该系统主通道通讯吞吐量较大，故模拟传统PC通讯中的队列式FIFO数据存储结构[4]，该系统的主通道默认容量高达20 KB，在配合于200 MHz的时钟速度的主控DSP，完全可以胜任2.5 MB/s的主通道数据吞吐速度。对于四路子通道而言，各子通道吞吐速度也已高达
0.6 MB/s。子通道同样采用与主通道同样的队列式FIFO的数据存储结构[5]。
系统启动以后，会进行系统异常自检，检测各个通道通讯是否异常，隔离是否出现故障等。系统指示灯会根据预设的只是方式闪烁或者常亮。由于系统是前后台模式，故在无通讯数据时有一定的循环周期，该系统经测试得知系统的新任务最长响应速度仅为4 ns。当主通道获取新的数据之后，系统会在最慢4 ns之内响应，并对其进行解析，根据命令或者数据内容将数据打包分派到指定通道，对应通道上对应的设备会再一定时间时候响应该命令，并作出响应的应答，智能网关便会将应答数据打包上传到后台服务器上[6]。当子设备在某一时刻有异常情况出现时，智能网关能够实时获取上传来的数据并将其打包上传至服务器，等待服务器做出相应的回复[7]，指示该设备应该如何处理，系统软件流程，如图3所示。
3 性能测试与结论
该系统与传统的操作系统式智能网关性能对比，见表1。
作为物联网时代的智能网关控制系统，有其存在的必然性，对工业智能网关的研究也有其实际应用价值。
参考文献：
[1] 苏进.异步FIFO存储器的设计[J].微电子学与固体电子学，2007，（3）.
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