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摘要：《PLC控制技术》课程是电类、机械类、自动化类等专业的核心专业课程之一， 该课程的开设符合现代企业对高技术人才的需求。本文通过对中职教育中普遍的PLC教学特点和中职学校学生的特点进行剖析，并通过教学实践提出：在教学中，由于SFC图具有思路清晰、方法简单、工作高效、调试修改程序方便等优势，非常有利于学生的吸收和应用。
关键词：中职；PLC课程；SFC图
一、引言
PLC控制系统得到越来越广泛的应用，可以说自从PLC诞生以来，它已成功地应用于工业中几乎所有领域，包括钢铁厂、 纸浆厂、 食品加工厂、 化工和石油化工厂、汽车厂和电厂等。PLC可以完成各种控制任务，从重复开关控制单一机器到复杂的制造加工控制。作为培养高技术人才的职业学校也开设了PLC这门课程，是电类、机械类、自动化类等专业的核心专业课程之一。
PLC是计算机和自动控制装置发展的产物，其控制系统是以程序的形式来体现其控制功能的，因此在学习时大量的时间将用在程序的设计上，也就是软件编程的设计上。在建立一个 PLC控制系统时，必须首先把系统需要的输入输出数量确定下来，然后按需要确定各种动作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。但在教学中，笔者发现学生学习PLC编程时因缺乏实际工作经验和逻辑思维能力也比较差，使得设计思路、逻辑分析模糊不清，不知从何下手的情况。为此，笔者通过几年的教学实践总结出PLC有效的编程设计方法：在符合教学大纲要求的情况下，侧重SFC图的编程，有利于学生对整个控制系统具有思路清晰、方法简单、调试修改程序方便，能提高编程的效率和编程的水平等优势。
二、PLC教学中的问题
（一）中职学校学生的特点。
（1）知识储备。学生的知识储备结构不合理。他们对于理工科的基础学科的掌握程度不够，数学和计算能力不足，电工基础知识不够丰富，大部分学生之前对计算机结构还很陌生。这种不合理的知识储备结构，给PLC教学带来一定的难度。（2）学习方法。他们的学习方法遗留了以前在中学学习时的缺点，如缺少预习的准备阶段，复习的巩固过程，特别是对于难度较大的问题，缺乏耐心和毅力。（3）思维习惯。他们的思维特点是喜欢直观、明了的东西，思考问题的发散程度不够，缺少一定的逻辑思维能力。
（二）当今比较普及的PLC教学特点。
（1）强调对梯形图设计的掌握：这种方法没有固定的步骤可遵循，且有很大的试探性和随意性。特别是在设计复杂系统的梯形图时，需要大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁等功能，考虑的因素较多，它们往往又交织在一起，分析起来比较困难，很容易遗漏一些应考虑的问题。且修改某一局部电路时，经常是“牵一发而动全身”，对控制系统其他部分产生意想不到的影响，和人的逻辑也并不相似，不能发挥学生用逻辑思维去全面分析整个控制系统。
（2）SFC图的应用相对较少：SFC图的编程往往和步进指令紧密联系在一起。而一般的教材都把这部分内容视为较高级的部分，编排在教材的后面章节。然而实际上，SFC图的编程简单、直观，容易上手，并不需要太多的PLC基础铺垫，关键是便于学生设计构思、逻辑分析，全面分析整个控制系统的工作过程，在台湾的教育、培训当中，这个经验已经被证明是正确的。 所以，在刚学习PLC知识时就可以采用该方法编程，这种设计方法也很容易被初学者接受。
三、顺序功能流程图语言（SFC）概述
（一）SFC的定义。
SFC（Sequential Function Chart，SFC）叫PLC流程图，又称为顺序功能图，在计算机编程中用得很多。所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。
（二）SFC的编程方法。
流程图主要由步、转移（换）、转移（换）条件、线段和动作（命令）组成。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步用一个矩形方框表示，方框中用文字表示该步的动作内容或用数字表示该步的标号。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。
四、SFC图在教学中的应用案例
在面对依据控制系统的要求：对被控制对象必须完成的动作和顺序，分析各阶段的工作特点和各个控制装置彼此之间的相互关系以及转换的条件等问题时，学生往往显得束手无策，一筹莫展。但是如果用SFC进行编程，就容易理解得多。PLC程序设计一般可以采用，如图1的步骤进行。
如用以下案例来说明SFC图的编程方法（以下用 三菱FX2N — 48MR为例）：
（一）案例1：交通信号灯的PLC自动控制。
控制要求：按下启动按钮SB1时，东西方向：绿灯亮4S；闪动2S后熄灭；黄灯亮2S后熄灭，红灯亮8S后熄灭. 南北方向： 红灯亮8S后熄灭， 绿灯亮4S；闪动2S后熄灭；黄灯亮2S后熄灭，一直循环下去，当按下停止按钮SB2时，所有灯均熄灭。
1. 分析控制要求。
2. 列出I/O分配表。
3. 画出PLC流程图，如图3所示：
4. 编PLC梯形图。
在编程过程中，可以采用步进指令（STL/RET）进行编程。也可以采用基本逻辑指令进行编程，但要提醒同学们注意，最好用到“M8013”1秒时钟脉冲发生器进行编程，这样就可以避免产生双线圈输出。
（二）案例2：全自动洗衣机控制。
控制要求：
（1）总体控制要求：洗衣机启动后，按以下顺序进行工作：洗涤（1次）→漂洗（2次）→脱水→发出报警，衣服洗好。
（2）洗涤、漂洗：进水→正转3秒，反转3秒，15个循环→排水→脱水。
（3）报警：蜂鸣器响 5秒。
（4）进水：进水阀打开后水面升高，首先液位开关SL2闭合，然后SL1闭合，SL1闭合后，关闭进水阀。
（5）排水：排水阀打开后水面下降，首先液位开关SL1断开，然后SL2断开，SL2断开，停止排水。
（6）脱水：脱水30秒。
1. 分析控制要求。
依据控制要求分析可知，在整个控制系统中，主要的动作过程有：进水—洗涤、漂洗（正转、反转）— 排水 — 脱水— 报警 — 停机。一个工作循环的过程有：正转3秒，反转3秒，重复15次。如此完成3次大循环后，则进行洗完报警后停机。
2. I/O（输出/输出点）分配。
3. 画出PLC流程图，如图4所示：
4. 编PLC梯形图。
和案例1一样，学生可以采用步进指令（STL/RET）或者用基本逻辑指令进行编程。
五、结语
上述案例皆通过现实教学实践证明：采用SFC图编程的编程方法，完全改变了学生以往学习PLC编程时的设计构思和逻辑分析，更好地解决了学习中最难掌握的编程难题，创新能力也得以开发和培养，解决实际问题的能力也有了明显的提高。
（作者单位：肇庆市四会中等专业学校）
参考文献：
[1]金彦平.可编程序控制器及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]张玲.“PLC应用技术”教改探索与实践[J].中国现代教育装备，2006，（10）.
[3]廖常初.PLC梯形图的顺序控制设计方法与顺序功能图[J]. 电工技术，2001，（4）.
责任编辑朱守锂
关键词：中职；PLC课程；SFC图
一、引言
PLC控制系统得到越来越广泛的应用，可以说自从PLC诞生以来，它已成功地应用于工业中几乎所有领域，包括钢铁厂、 纸浆厂、 食品加工厂、 化工和石油化工厂、汽车厂和电厂等。PLC可以完成各种控制任务，从重复开关控制单一机器到复杂的制造加工控制。作为培养高技术人才的职业学校也开设了PLC这门课程，是电类、机械类、自动化类等专业的核心专业课程之一。
PLC是计算机和自动控制装置发展的产物，其控制系统是以程序的形式来体现其控制功能的，因此在学习时大量的时间将用在程序的设计上，也就是软件编程的设计上。在建立一个 PLC控制系统时，必须首先把系统需要的输入输出数量确定下来，然后按需要确定各种动作的顺序和各个控制装置彼此之间的相互关系。但在教学中，笔者发现学生学习PLC编程时因缺乏实际工作经验和逻辑思维能力也比较差，使得设计思路、逻辑分析模糊不清，不知从何下手的情况。为此，笔者通过几年的教学实践总结出PLC有效的编程设计方法：在符合教学大纲要求的情况下，侧重SFC图的编程，有利于学生对整个控制系统具有思路清晰、方法简单、调试修改程序方便，能提高编程的效率和编程的水平等优势。
二、PLC教学中的问题
（一）中职学校学生的特点。
（1）知识储备。学生的知识储备结构不合理。他们对于理工科的基础学科的掌握程度不够，数学和计算能力不足，电工基础知识不够丰富，大部分学生之前对计算机结构还很陌生。这种不合理的知识储备结构，给PLC教学带来一定的难度。（2）学习方法。他们的学习方法遗留了以前在中学学习时的缺点，如缺少预习的准备阶段，复习的巩固过程，特别是对于难度较大的问题，缺乏耐心和毅力。（3）思维习惯。他们的思维特点是喜欢直观、明了的东西，思考问题的发散程度不够，缺少一定的逻辑思维能力。
（二）当今比较普及的PLC教学特点。
（1）强调对梯形图设计的掌握：这种方法没有固定的步骤可遵循，且有很大的试探性和随意性。特别是在设计复杂系统的梯形图时，需要大量的中间单元来完成记忆、联锁、互锁等功能，考虑的因素较多，它们往往又交织在一起，分析起来比较困难，很容易遗漏一些应考虑的问题。且修改某一局部电路时，经常是“牵一发而动全身”，对控制系统其他部分产生意想不到的影响，和人的逻辑也并不相似，不能发挥学生用逻辑思维去全面分析整个控制系统。
（2）SFC图的应用相对较少：SFC图的编程往往和步进指令紧密联系在一起。而一般的教材都把这部分内容视为较高级的部分，编排在教材的后面章节。然而实际上，SFC图的编程简单、直观，容易上手，并不需要太多的PLC基础铺垫，关键是便于学生设计构思、逻辑分析，全面分析整个控制系统的工作过程，在台湾的教育、培训当中，这个经验已经被证明是正确的。 所以，在刚学习PLC知识时就可以采用该方法编程，这种设计方法也很容易被初学者接受。
三、顺序功能流程图语言（SFC）概述
（一）SFC的定义。
SFC（Sequential Function Chart，SFC）叫PLC流程图，又称为顺序功能图，在计算机编程中用得很多。所谓顺序控制，就是按照生产工艺预先规定的顺序，在各个输入信号的作用下，根据内部状态和时间的顺序，在生产过程中各个执行机构自动地有秩序地进行操作。
（二）SFC的编程方法。
流程图主要由步、转移（换）、转移（换）条件、线段和动作（命令）组成。编程时将顺序流程动作的过程分成步和转换条件，根据转移条件对控制系统的功能流程顺序进行分配，一步一步的按照顺序动作。每一步用一个矩形方框表示，方框中用文字表示该步的动作内容或用数字表示该步的标号。这种编程语言使程序结构清晰，易于阅读及维护，大大减轻编程的工作量，缩短编程和调试时间。
四、SFC图在教学中的应用案例
在面对依据控制系统的要求：对被控制对象必须完成的动作和顺序，分析各阶段的工作特点和各个控制装置彼此之间的相互关系以及转换的条件等问题时，学生往往显得束手无策，一筹莫展。但是如果用SFC进行编程，就容易理解得多。PLC程序设计一般可以采用，如图1的步骤进行。
如用以下案例来说明SFC图的编程方法（以下用 三菱FX2N — 48MR为例）：
（一）案例1：交通信号灯的PLC自动控制。
控制要求：按下启动按钮SB1时，东西方向：绿灯亮4S；闪动2S后熄灭；黄灯亮2S后熄灭，红灯亮8S后熄灭. 南北方向： 红灯亮8S后熄灭， 绿灯亮4S；闪动2S后熄灭；黄灯亮2S后熄灭，一直循环下去，当按下停止按钮SB2时，所有灯均熄灭。
1. 分析控制要求。
2. 列出I/O分配表。
3. 画出PLC流程图，如图3所示：
4. 编PLC梯形图。
在编程过程中，可以采用步进指令（STL/RET）进行编程。也可以采用基本逻辑指令进行编程，但要提醒同学们注意，最好用到“M8013”1秒时钟脉冲发生器进行编程，这样就可以避免产生双线圈输出。
（二）案例2：全自动洗衣机控制。
控制要求：
（1）总体控制要求：洗衣机启动后，按以下顺序进行工作：洗涤（1次）→漂洗（2次）→脱水→发出报警，衣服洗好。
（2）洗涤、漂洗：进水→正转3秒，反转3秒，15个循环→排水→脱水。
（3）报警：蜂鸣器响 5秒。
（4）进水：进水阀打开后水面升高，首先液位开关SL2闭合，然后SL1闭合，SL1闭合后，关闭进水阀。
（5）排水：排水阀打开后水面下降，首先液位开关SL1断开，然后SL2断开，SL2断开，停止排水。
（6）脱水：脱水30秒。
1. 分析控制要求。
依据控制要求分析可知，在整个控制系统中，主要的动作过程有：进水—洗涤、漂洗（正转、反转）— 排水 — 脱水— 报警 — 停机。一个工作循环的过程有：正转3秒，反转3秒，重复15次。如此完成3次大循环后，则进行洗完报警后停机。
2. I/O（输出/输出点）分配。
3. 画出PLC流程图，如图4所示：
4. 编PLC梯形图。
和案例1一样，学生可以采用步进指令（STL/RET）或者用基本逻辑指令进行编程。
五、结语
上述案例皆通过现实教学实践证明：采用SFC图编程的编程方法，完全改变了学生以往学习PLC编程时的设计构思和逻辑分析，更好地解决了学习中最难掌握的编程难题，创新能力也得以开发和培养，解决实际问题的能力也有了明显的提高。
（作者单位：肇庆市四会中等专业学校）
参考文献：
[1]金彦平.可编程序控制器及应用[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]张玲.“PLC应用技术”教改探索与实践[J].中国现代教育装备，2006，（10）.
[3]廖常初.PLC梯形图的顺序控制设计方法与顺序功能图[J]. 电工技术，2001，（4）.
责任编辑朱守锂