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摘要《PLC原理及其应用》这门课是一门专业技能课,要求学生在学习理论的同时,必须掌握可编程序控制器的实际操作。所以在讲课中要采用实际可行的教学方法,使学生在学好理论知识的同时,掌握相应的实际操作技能,为以后工作打下良好的基础。
关键词MCGS 双重联锁 PLC
中图分类号:G420文献标识码:A
在我校,《可编程控制器技术》课程是电气自动化技术专业、机电控制专业、电子技术及应用专业、自动化仪表等专业的一门专业课。由于学校没有充足的教学设备,我们在讲授这门课时,大多采用在黑板上板书的方式进行。这门课属于控制类专业课,在黑板上通过画图的发生讲授,学生听起来总是感觉很抽象,而老师还感觉讲得很累。最终也没有达到良好的效果,使得这门专业课好像变成了理论课,对学生只能达到“纸上谈兵”的效果。我尝试了一种新的教学方法,把组态软件引入到教学中去,在教学中取得了良好的效果。
举例说明:我们有一个课题叫雨水利用控制系统实验。
它是可编程控制器(简称PLC)教学中比较典型的编程练习例子。启发教导学生用计算机梯形图语言编程,该编程语言以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型,形成一套独具风格的以继电器梯形图为基础的形象编程语言。梯形图符号和定义与常规继电器展开图完全一致,电气工程人员使用起来得心应手,不存在计算机技术和传统电气控制技术之间的专业差异。在了解PLC简要工作原理和它的编程技术之后,就可结合实际需要进行PLC控制的应用。
经过几年教学,发现学生在学完《电力拖动与技能训练》课程后,经过很短时间的培训就掌握了从电气梯形图转换成PLC梯形图程序和一些如“电机正反转双重联锁"等简单的控制编程。但对于如雨水利用控制、反应罐混合液体、车床运转、电梯等略复杂的控制系统编程,时常是编写好程序后,自认为十分严密、完美,可到调试运行时,却无法从监控的梯形图反映的开关和继电器状态判断出程序的逻辑关系是否符合控制要求,若出现问题,同样判断不出哪一段的逻辑运算出错。抽象的梯形图逻辑运算与现实的生产设备运行动态之间在思维上的联系。这一障碍较严重地制约着电气工程人员运用PLC梯形图快速、准确、有效地编制出符合控制要求的程序,也是PLC编程实践教学中一个有待解决的问题。
在接下来的几年中,我一直在探索如何使控制系统编程上对时间、空间、逻辑运算等抽象思维的概念能直观化。 一开始的时候是最原始的方法,观察PLC输出、输入I/O灯和电脑显示屏上在线监控的梯形图继电器状态。这样编程调试对编程人员的抽象思维能力要求十分高,若多几个I/O点的程序就十分不易看得清楚,学生经常对程序运行后的I/O状态,摸不着头脑。
后来,我借鉴工厂控制室仪表盘上的工艺流程展示模式,用木板画上反应罐工艺流程图形,镶入指示灯,接上对应的PLC输出、输入I/O接口组成仿真系统,这种方法在显示方法上有较大的改进,也是以后组态系统的雏形。它在程序监控中已能较直观地将梯形图中继电器的状态变化表现为工艺设备的状态变化,使电气工程人员能准确地、直观地了解程序运行中反应罐工艺设备的运转情况。但这种方法也有不足,它不能展示出设备一些模拟量的动态变化(例如:反应罐的液位变化)。
笔者又尝试运用计算机制作图象取代工艺流程图象板,期间试过运用PHOTOSHOP等图形制作软件,但做出的效果很一般,而且不能与外界通信来驱动图形作动画运行。后来我从有关计算机技术人员处咨询得知,若要从外界控制画面图形作动画运行就必须使用高级语言作大量的编程,这不是一个人的能力可以完成,更不是一个不精通计算机技术的人可以做到的。
直到在网上我看到MCGS组态软件。反应罐组态系统是由装有MCGS组态软件的计算机、PLC、输入开关设备(控制开关)、输出设备组成,如下图所示:
该系统是通过RS232/422适配器和电缆使MCGS与PLC直接进行通讯,使PLC程序(见附录)的执行情况,实时、直观地在电脑画面上显示出来。 反应罐组态系统的制作是选用MCGS软件设计制作。该软件由工程浏览器和画面运行两部分组成。工程组态系统一般是先在工程浏览器设计制作完毕,然后在画面运行系统运行。反应罐组态系统主要制作过程如下:
第一步,在工程浏览器中建立反应罐混合液体系统工程项目。
第二步,在画面开发界面的图库中调出反应罐、管道、电磁阀、电动泵等素材组成反应罐混合液体系统的基本画面,再运用绘画工具修饰制作反应罐和管道的剖开面效果。
第三步,在设备配置中定义松下电工FP1系列PLC的通信设置,具体内容见下图。
第四步,在数据库数据字典中定义I/O变量和中间变量。例如PLC的输入变量X1的定义见下图。
第五步,在命令语言中定义反应罐混合液体系统启动、运行、停止时变量的状态和一些运算关系。具体内容为:
——动画参数控制——
IF Y1=0 THEN 水=水+1
IF Y2=0 THEN
水=水-1.2
水1=水1+1
ENDIF
——自动控制——
IF S1=0AND S4=1 THEN Y2=0
IF S1=1 THEN ZHV2=1
IF ZHV1=1 THEN
Y2=1 ZHV2=1
ENDIF
IF S4=0 THEN Y2=1
IF S3=0 THEN Y1=0
IF SE=0 THEN Y1=1
第六步,返回画面开发界面,利用已定义的变量设定画面的动画连接。例如:若要随PLC程序执行而动态变化,那么反应罐的动画效果设定为填充效果,动画条件为液位。
最后一步,在画面运行系统试运行。
以上的种种组态制作通常是用问答式填表方法完成变量的设置,而所用的图形就直接图库中调出即可,大大节省了编程开发的工作量,使组态软件既易于学习,又易于使用。
也就是说组态软件系统能有效的填平了抽象与现实之间的思维鸿沟。但话又说回头,组态图形系统的开发者也必须熟悉PLC的编程和通信,了解C语言的一般格式和运算符功能,掌握数据库处理数据的模式,若有一点美术功底就更加胜任。
参考文献
[1]洪志育.例说PLC.人民邮电出版社.
[2]满永奎.三菱Q系列PLC原理与应用设计.机械工业出版社.
[3]袁秀英.组态控制技术.电子工业出版社.
关键词MCGS 双重联锁 PLC
中图分类号:G420文献标识码:A
在我校,《可编程控制器技术》课程是电气自动化技术专业、机电控制专业、电子技术及应用专业、自动化仪表等专业的一门专业课。由于学校没有充足的教学设备,我们在讲授这门课时,大多采用在黑板上板书的方式进行。这门课属于控制类专业课,在黑板上通过画图的发生讲授,学生听起来总是感觉很抽象,而老师还感觉讲得很累。最终也没有达到良好的效果,使得这门专业课好像变成了理论课,对学生只能达到“纸上谈兵”的效果。我尝试了一种新的教学方法,把组态软件引入到教学中去,在教学中取得了良好的效果。
举例说明:我们有一个课题叫雨水利用控制系统实验。
它是可编程控制器(简称PLC)教学中比较典型的编程练习例子。启发教导学生用计算机梯形图语言编程,该编程语言以计算机软件技术构成人们惯用的继电器模型,形成一套独具风格的以继电器梯形图为基础的形象编程语言。梯形图符号和定义与常规继电器展开图完全一致,电气工程人员使用起来得心应手,不存在计算机技术和传统电气控制技术之间的专业差异。在了解PLC简要工作原理和它的编程技术之后,就可结合实际需要进行PLC控制的应用。
经过几年教学,发现学生在学完《电力拖动与技能训练》课程后,经过很短时间的培训就掌握了从电气梯形图转换成PLC梯形图程序和一些如“电机正反转双重联锁"等简单的控制编程。但对于如雨水利用控制、反应罐混合液体、车床运转、电梯等略复杂的控制系统编程,时常是编写好程序后,自认为十分严密、完美,可到调试运行时,却无法从监控的梯形图反映的开关和继电器状态判断出程序的逻辑关系是否符合控制要求,若出现问题,同样判断不出哪一段的逻辑运算出错。抽象的梯形图逻辑运算与现实的生产设备运行动态之间在思维上的联系。这一障碍较严重地制约着电气工程人员运用PLC梯形图快速、准确、有效地编制出符合控制要求的程序,也是PLC编程实践教学中一个有待解决的问题。
在接下来的几年中,我一直在探索如何使控制系统编程上对时间、空间、逻辑运算等抽象思维的概念能直观化。 一开始的时候是最原始的方法,观察PLC输出、输入I/O灯和电脑显示屏上在线监控的梯形图继电器状态。这样编程调试对编程人员的抽象思维能力要求十分高,若多几个I/O点的程序就十分不易看得清楚,学生经常对程序运行后的I/O状态,摸不着头脑。
后来,我借鉴工厂控制室仪表盘上的工艺流程展示模式,用木板画上反应罐工艺流程图形,镶入指示灯,接上对应的PLC输出、输入I/O接口组成仿真系统,这种方法在显示方法上有较大的改进,也是以后组态系统的雏形。它在程序监控中已能较直观地将梯形图中继电器的状态变化表现为工艺设备的状态变化,使电气工程人员能准确地、直观地了解程序运行中反应罐工艺设备的运转情况。但这种方法也有不足,它不能展示出设备一些模拟量的动态变化(例如:反应罐的液位变化)。
笔者又尝试运用计算机制作图象取代工艺流程图象板,期间试过运用PHOTOSHOP等图形制作软件,但做出的效果很一般,而且不能与外界通信来驱动图形作动画运行。后来我从有关计算机技术人员处咨询得知,若要从外界控制画面图形作动画运行就必须使用高级语言作大量的编程,这不是一个人的能力可以完成,更不是一个不精通计算机技术的人可以做到的。
直到在网上我看到MCGS组态软件。反应罐组态系统是由装有MCGS组态软件的计算机、PLC、输入开关设备(控制开关)、输出设备组成,如下图所示:
该系统是通过RS232/422适配器和电缆使MCGS与PLC直接进行通讯,使PLC程序(见附录)的执行情况,实时、直观地在电脑画面上显示出来。 反应罐组态系统的制作是选用MCGS软件设计制作。该软件由工程浏览器和画面运行两部分组成。工程组态系统一般是先在工程浏览器设计制作完毕,然后在画面运行系统运行。反应罐组态系统主要制作过程如下:
第一步,在工程浏览器中建立反应罐混合液体系统工程项目。
第二步,在画面开发界面的图库中调出反应罐、管道、电磁阀、电动泵等素材组成反应罐混合液体系统的基本画面,再运用绘画工具修饰制作反应罐和管道的剖开面效果。
第三步,在设备配置中定义松下电工FP1系列PLC的通信设置,具体内容见下图。
第四步,在数据库数据字典中定义I/O变量和中间变量。例如PLC的输入变量X1的定义见下图。
第五步,在命令语言中定义反应罐混合液体系统启动、运行、停止时变量的状态和一些运算关系。具体内容为:
——动画参数控制——
IF Y1=0 THEN 水=水+1
IF Y2=0 THEN
水=水-1.2
水1=水1+1
ENDIF
——自动控制——
IF S1=0AND S4=1 THEN Y2=0
IF S1=1 THEN ZHV2=1
IF ZHV1=1 THEN
Y2=1 ZHV2=1
ENDIF
IF S4=0 THEN Y2=1
IF S3=0 THEN Y1=0
IF SE=0 THEN Y1=1
第六步,返回画面开发界面,利用已定义的变量设定画面的动画连接。例如:若要随PLC程序执行而动态变化,那么反应罐的动画效果设定为填充效果,动画条件为液位。
最后一步,在画面运行系统试运行。
以上的种种组态制作通常是用问答式填表方法完成变量的设置,而所用的图形就直接图库中调出即可,大大节省了编程开发的工作量,使组态软件既易于学习,又易于使用。
也就是说组态软件系统能有效的填平了抽象与现实之间的思维鸿沟。但话又说回头,组态图形系统的开发者也必须熟悉PLC的编程和通信,了解C语言的一般格式和运算符功能,掌握数据库处理数据的模式,若有一点美术功底就更加胜任。
参考文献
[1]洪志育.例说PLC.人民邮电出版社.
[2]满永奎.三菱Q系列PLC原理与应用设计.机械工业出版社.
[3]袁秀英.组态控制技术.电子工业出版社.