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摘要：本文主要介绍通过使用国产PLC控制板作为核心设备对我们现有的PLC教学设备进行改装，并重点介绍的国产板式PLC的功能及改造过程，对其它同类职业学校相关专业有较实用的借鉴意义。
关键词：机电一体化 PLC 设备改造
一、改造的目标
1、变进口品牌PLC为国产品牌。PLC是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，是现代工业自动化的3大支柱之首，过去，我国的PLC市场一直被国外品牌占据，如西门子、松下、三菱、欧姆龙等。这几年国产PLC技术已渐已成熟，特别是深圳汇川公司的H2U和3U系列已在性能上超越国外品牌，价格还不到外资品牌的1/2，我们为什么不试一试呢，向学生推荐我们的国货精品，当然我们这次改造用的并不是汇川公司的PLC，而是选择深圳的一家小规模的自动控制厂家共同开发教学型的PLC，目标是：价格更低、功能更强大、兼容市场主流PLC的软件和指令、更可靠的教学保护功能。
2、降低PLC学习门槛。我校PLC教学设备选用的是浙江亚龙公司的YL-235型光机电一体化教学设备，主要核心是PLC的运用，包括了皮带传送装置、机械手装置、变频器、触摸屏、各种传感器等，应该说是比较先进的，也是机电的一种典型，但由于综合了太多的技术，实际在教学中我们感觉不太适用于初入门的学生使用，他更适用于高年级的学生学习机电一体化综合技术时使用。因此我们选择了PLC与传统的控制技术结合，使用PLC对接触器的控制作为教学的入门。目标是：更低的门槛、结构简单，能与一年级的电工技术有过渡和衔接、可操作性强、与企业的应用更接近。
3、降低PLC教学的运行成本。在使用YL-235作PLC教学过程中，由于各种设备复杂，使用过程中经常出现零部件损坏现象，运行成本相当高，我们需要一种运行成本更低的产品用于教学，目标是：零部件通用易买价格低、可造性高耐用、更换维护方便。
4、更灵活的应用，我们的设备最好不仅仅是用于一门课，应该有更好的拓展，不仅是应用于PLC传统教学，也要考虑今后的发展需要，如PLC通迅、A/D、D/A转换、触摸屏接口，方便今后扩展。
二、与厂家合作开发教学型PLC板
这次改造PLC教学设备，若是按我们教学任务要求选用三菱FX2N-48MR的PLC模块，市场价大约是2800/台，共需24台，加上数据下载线等配件大约需要7万左右，大大超出我们的预算。我们找到了创晖电子有限公司提出我们的需要共同开发一块用于教学的板式PLC，提出要求与三菱PLC指令通用、软件兼容、集成A/D、D/A转换、485、422通迅等接口，16点以上继电器接口输出，16点以上输入接口并有光电隔离等，最后公司给我们报价是380元，喜出望外，并获得一片试用板。
经我们一个月的严格测试后，认为该板除了个别指令比三菱PLC少之外，常用指令已经覆盖我们的教学大纲，符合我们的教学要求，并按教学需求要求公司增加2路AD、2路DA、1路ADPt、1路485通迅接口，以满足今后的教学需要。
选用该板式PLC的原因是性价比高，一片FX2N-40MR-4AD-DAPT在功能上等于一台三菱FX2N-48MR主机加另配的FX2N-4ADPT、FX2N-2DA、FX2N-485模块各一个，价格仅为三菱的1/10，用在教学场合其功能及稳定性足以满足教学要求，大大降低了我们的教学成本，即便是在教学过程中产生损耗，其修修费用也将大大降低。
我们选用的FX2N-40MR-4AD-DAPT有以下一些特点，更关健是它除了兼容三菱的422下载接口外，还支持USB下载接口，速度更快，更方便。
工作电源DC24V
上位机编程软件：兼容三菱公司的FXGP-WIN-C或GX Developer
本机采用高性能进口工业级芯片设计，可适应高电磁干扰的工业环境
高速运算，基本指令每步0.08
通信接口有RS422
有扩展接口，可以方便地连接模三菱I/O等扩展模块
程序空间为8000步
内部继电器1792点
状态继电器1000点
定时器256点
计数器256点
数据寄存器1000点
EEPROM数据掉电记忆
编程语言采用梯形图
采用循环扫描工作方式
内置24V/500mA直流电源，可供外围设备使用，如接近传感器等其它元件
三、选用电机拖动模块作为控制对像更易入门
经过改装后的电机拖动板主要由6个接触器作为控制对像，里面集成了行程开关、指令按钮、指令旋钮、蜂鸣器、指示灯以及传感器等常见工控元件，主要用于PLC I/O对像输入及受控。
使用电机拖动教学模块改装成PLC教学模块，是在原来电动拖动模块的基础上增加PLC模块，并配合PLC的控制需要加装了部分低压传感器及指示灯，做到一板两用，既可以用于传统的电工、电机拖动教学，也可用于PLC的入门教学。
选用把电拖模块改装成PLC教学模块，一是传统的电机拖动项目也增加了PLC控制模块；二是经我们到企业统分调研，由PLC控制接触器拖动的方式在工厂里有大量的应用，这样更贴近实际要求；三是这个模塊的可操作性强，除了教学生PLC编程还能让学生训练PLC的外围电路的连接；四是板式与该模块配套的电气元件之前已不过，不需要更多时间来了解，入门教学更方便。
由于安装位置的原因，板式PLC及配套的开关电源被我们安装到了模块的背面。另，由于该模块面积的原因，原计划增加的变频和步进电机模块没有实现，有兴趣的同行可以增加，并开发相关的教学项目。
板式PLC的安装全部由学生完成，目的是想增加动手机会给学生训练，既完成了改裝任务，又给学生锻炼机会。遗憾的是当时由于经验不足和时间仓促，没有统一安装标准和工艺，学生完成的作品差强人意。
四、教学功能开发
以上是我们在教学硬件上的改造，它仅仅是作为我们教学的支撑点，开发的关健是在软件的开发，也就是教学功能的开发。为此我们的教学团队根据教学需要，开发出一套适合中职学生教学的项目，共12个如下，通过这些项目的开展，最终达到我们的教学目标。
一个简章的开关量控制
三相电机正反转
流水灯控制
一台平面磨床的改造
全自动洗衣机控制
垃圾分类之生产线
十字路口生产线
机械手控制
电渡生产线
花式喷泉控制
广告牌饰灯控制
自动售货机控制
五、推广价值
1、性价比高，在不影响教学展开的基础上，该模块使用的国产板式PLC在价格上比进口PLC便宜很多仅为进口PLC的1/10，稳定性经我们测式也能满足教学需要，这样按一个实训室30-40个实训岗位计算，光是这PLC模块就能省下10万元以上。
2、教学项目多而且贴近工厂实际，前面已陈述不多解释。
3、结构简单易制作，该模块结构简单，不说是改造，就是重新制造一个都是简单的事，我们用的是网孔板，方便学生拆装，如果条件欠缺的地方，用木板代替也未常不可。
4、可扩展性强，该模块既可以用于传统电工电机拖动部分教学，也可以用于PLC教学，并可扩展网络通迅、步进电机控制、A/D、D/A等项目的教学，达到可编程序系统设计师高级水平。
以上是我们电气专业团队在教学中的一些经验和改进，今天把它总结出来希望能给同行带来启示，不足之处恳请批评指正，期望得到更多同行的指导和改进。
关键词：机电一体化 PLC 设备改造
一、改造的目标
1、变进口品牌PLC为国产品牌。PLC是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，综合计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种新型工业自动控制装置，是现代工业自动化的3大支柱之首，过去，我国的PLC市场一直被国外品牌占据，如西门子、松下、三菱、欧姆龙等。这几年国产PLC技术已渐已成熟，特别是深圳汇川公司的H2U和3U系列已在性能上超越国外品牌，价格还不到外资品牌的1/2，我们为什么不试一试呢，向学生推荐我们的国货精品，当然我们这次改造用的并不是汇川公司的PLC，而是选择深圳的一家小规模的自动控制厂家共同开发教学型的PLC，目标是：价格更低、功能更强大、兼容市场主流PLC的软件和指令、更可靠的教学保护功能。
2、降低PLC学习门槛。我校PLC教学设备选用的是浙江亚龙公司的YL-235型光机电一体化教学设备，主要核心是PLC的运用，包括了皮带传送装置、机械手装置、变频器、触摸屏、各种传感器等，应该说是比较先进的，也是机电的一种典型，但由于综合了太多的技术，实际在教学中我们感觉不太适用于初入门的学生使用，他更适用于高年级的学生学习机电一体化综合技术时使用。因此我们选择了PLC与传统的控制技术结合，使用PLC对接触器的控制作为教学的入门。目标是：更低的门槛、结构简单，能与一年级的电工技术有过渡和衔接、可操作性强、与企业的应用更接近。
3、降低PLC教学的运行成本。在使用YL-235作PLC教学过程中，由于各种设备复杂，使用过程中经常出现零部件损坏现象，运行成本相当高，我们需要一种运行成本更低的产品用于教学，目标是：零部件通用易买价格低、可造性高耐用、更换维护方便。
4、更灵活的应用，我们的设备最好不仅仅是用于一门课，应该有更好的拓展，不仅是应用于PLC传统教学，也要考虑今后的发展需要，如PLC通迅、A/D、D/A转换、触摸屏接口，方便今后扩展。
二、与厂家合作开发教学型PLC板
这次改造PLC教学设备，若是按我们教学任务要求选用三菱FX2N-48MR的PLC模块，市场价大约是2800/台，共需24台，加上数据下载线等配件大约需要7万左右，大大超出我们的预算。我们找到了创晖电子有限公司提出我们的需要共同开发一块用于教学的板式PLC，提出要求与三菱PLC指令通用、软件兼容、集成A/D、D/A转换、485、422通迅等接口，16点以上继电器接口输出，16点以上输入接口并有光电隔离等，最后公司给我们报价是380元，喜出望外，并获得一片试用板。
经我们一个月的严格测试后，认为该板除了个别指令比三菱PLC少之外，常用指令已经覆盖我们的教学大纲，符合我们的教学要求，并按教学需求要求公司增加2路AD、2路DA、1路ADPt、1路485通迅接口，以满足今后的教学需要。
选用该板式PLC的原因是性价比高，一片FX2N-40MR-4AD-DAPT在功能上等于一台三菱FX2N-48MR主机加另配的FX2N-4ADPT、FX2N-2DA、FX2N-485模块各一个，价格仅为三菱的1/10，用在教学场合其功能及稳定性足以满足教学要求，大大降低了我们的教学成本，即便是在教学过程中产生损耗，其修修费用也将大大降低。
我们选用的FX2N-40MR-4AD-DAPT有以下一些特点，更关健是它除了兼容三菱的422下载接口外，还支持USB下载接口，速度更快，更方便。
工作电源DC24V
上位机编程软件：兼容三菱公司的FXGP-WIN-C或GX Developer
本机采用高性能进口工业级芯片设计，可适应高电磁干扰的工业环境
高速运算，基本指令每步0.08
通信接口有RS422
有扩展接口，可以方便地连接模三菱I/O等扩展模块
程序空间为8000步
内部继电器1792点
状态继电器1000点
定时器256点
计数器256点
数据寄存器1000点
EEPROM数据掉电记忆
编程语言采用梯形图
采用循环扫描工作方式
内置24V/500mA直流电源，可供外围设备使用，如接近传感器等其它元件
三、选用电机拖动模块作为控制对像更易入门
经过改装后的电机拖动板主要由6个接触器作为控制对像，里面集成了行程开关、指令按钮、指令旋钮、蜂鸣器、指示灯以及传感器等常见工控元件，主要用于PLC I/O对像输入及受控。
使用电机拖动教学模块改装成PLC教学模块，是在原来电动拖动模块的基础上增加PLC模块，并配合PLC的控制需要加装了部分低压传感器及指示灯，做到一板两用，既可以用于传统的电工、电机拖动教学，也可用于PLC的入门教学。
选用把电拖模块改装成PLC教学模块，一是传统的电机拖动项目也增加了PLC控制模块；二是经我们到企业统分调研，由PLC控制接触器拖动的方式在工厂里有大量的应用，这样更贴近实际要求；三是这个模塊的可操作性强，除了教学生PLC编程还能让学生训练PLC的外围电路的连接；四是板式与该模块配套的电气元件之前已不过，不需要更多时间来了解，入门教学更方便。
由于安装位置的原因，板式PLC及配套的开关电源被我们安装到了模块的背面。另，由于该模块面积的原因，原计划增加的变频和步进电机模块没有实现，有兴趣的同行可以增加，并开发相关的教学项目。
板式PLC的安装全部由学生完成，目的是想增加动手机会给学生训练，既完成了改裝任务，又给学生锻炼机会。遗憾的是当时由于经验不足和时间仓促，没有统一安装标准和工艺，学生完成的作品差强人意。
四、教学功能开发
以上是我们在教学硬件上的改造，它仅仅是作为我们教学的支撑点，开发的关健是在软件的开发，也就是教学功能的开发。为此我们的教学团队根据教学需要，开发出一套适合中职学生教学的项目，共12个如下，通过这些项目的开展，最终达到我们的教学目标。
一个简章的开关量控制
三相电机正反转
流水灯控制
一台平面磨床的改造
全自动洗衣机控制
垃圾分类之生产线
十字路口生产线
机械手控制
电渡生产线
花式喷泉控制
广告牌饰灯控制
自动售货机控制
五、推广价值
1、性价比高，在不影响教学展开的基础上，该模块使用的国产板式PLC在价格上比进口PLC便宜很多仅为进口PLC的1/10，稳定性经我们测式也能满足教学需要，这样按一个实训室30-40个实训岗位计算，光是这PLC模块就能省下10万元以上。
2、教学项目多而且贴近工厂实际，前面已陈述不多解释。
3、结构简单易制作，该模块结构简单，不说是改造，就是重新制造一个都是简单的事，我们用的是网孔板，方便学生拆装，如果条件欠缺的地方，用木板代替也未常不可。
4、可扩展性强，该模块既可以用于传统电工电机拖动部分教学，也可以用于PLC教学，并可扩展网络通迅、步进电机控制、A/D、D/A等项目的教学，达到可编程序系统设计师高级水平。
以上是我们电气专业团队在教学中的一些经验和改进，今天把它总结出来希望能给同行带来启示，不足之处恳请批评指正，期望得到更多同行的指导和改进。