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【摘 要】本文以电气控制及PLC技术课程实训为例，从“电动机控制要求说明”技术文件、“PLC控制地址分配表”技术文件、“电动机正反转PLC控制电气原理图”技术文件、“电动机正反转PLC控制程序”技术文件、“电器元件清单”技术文件、“电器元件布置图”技术文件、“电气安装接线图”技术文件等方面探索技术文件的编写方法，要求学生按实际工程项目的工作过程要求，完成必要的技术文件。
【关键词】PLC电气控制课程 电动机正反转 PLC技术 实训项目 技术文件
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）03C-0186-03
PLC电气控制课程实训教学要求通过实训，使学生掌握PLC（可编程序控制器）的基本编程方法，并能使用PLC完成一些简单的传统继电器控制项目；以其中的一个小项目“PLC控制电动机正反转”为例，说明整个设计、施工工作过程的步骤，以及所要提交的技术文件有哪些，让学生在学校就开始锻炼专业工作技能。鉴于每一个工程项目都有许多技术文件，因此，在PLC电气控制课程实训教学中，应培养学生学习阅读及撰写技术文件的专业技能，培养学生掌握实训项目的工作步骤，加深对实训课程内容的认识，提升学生专业技术工作技能，为今后的专业工作打下良好基础。
一、“电动机控制要求说明”技术文件
要完成一个工作任务的第一步，就要掌握任务的控制要求，对工作任务的生产工艺、控制过程的要求必须掌握，因此，第一个技术文件就是“电动机正反转控制要求说明书”。控制要求用来说明工作任务的目的、方式及实现的过程，说明项目的工作原理，包括基本的操作方法，以及必要的保护措施、实现控制功能的方法；它是后续设计、安装、维护、维修工作的重要技术文件；在撰写或分析工作任务控制要求时，要对工作任务的各个方面进行综合考虑，可以通过与设备的生产者、使用者沟通，掌握整个项目的生产工艺流程，以及基本控制要求、安全保護措施的实施方法；也要充分了解操作者操作设备的流程和习惯，为设备提供方便的操作方式，还要考虑日后设备的运行维护。“实训任务控制要求”文件在高职学生实训时多为教师已经编写好给学生的；为锻炼学生分析问题的能力，教师也可以要求学生互相出任务。下面为电动机正反转PLC控制要求说明：
电器元件作用规定：SB2、SB3分别为电动机正转、反转起动按钮，SB1为停止按钮，FR为热继电器，KM1、KM2分别为电动机正转、反转接触器；FU1为电动机短路保护熔断器，FU2为可编程序控制器（PLC）短路保护熔断器，FU3为PLC输出端短路保护熔断器，接触器线圈电压为～220V。
工作原理说明：按下SB2，KM1接触器线圈得电并自锁，其常开主触点接通，电动机正转运行；按下SB1，KM1线圈断电，主触点断开，电动机断电停止运行。按下SB3，KM2接触器线圈得电并自锁，其常开主触点接通，电动机反转运行；按下SB1，KM2线圈断电，主触点断开，电动机断电停止运行。FU1为主电路短路保护的元件，FU2为PLC的短路保护元件，FU3为PLC输出端的短路保护元件；FR热继电器作为电动机过载保护元件，当电动机出现过载时，FR常闭触点断开，切断电动机控制电路，使电动机断电停止运行；为确保两个方向接触器不能同时工作，在设计PLC程序时，必须考虑两个输出点的互锁问题，在PLC外部的接触器线圈控制电路也要采用接触器常闭触点互锁。
二、“PLC控制地址分配表”技术文件
根据工作任务的控制要求，确定需要控制的执行器件（由PLC输出点控制的元件），同时根据方便操作及电路保护的要求，确定控制电路的各种指令或保护元件（给PLC发出动作指令的输入点控制元件）；设计PLC地址分配表，用以说明PLC的I/O地址与哪些元件连接，以及这些元件的功能及作用（实际工程项目中，还要根据这些指令元件及执行元件的种类、数量的多少，决定PLC 输入/输出点中数字量、模拟量需要多少个点 ，为选择PLC的类型提供依据）。同时，还要考虑操作方式的不同，是否采用多地控制的方式、急停按钮的联接方式不同，等等，都会影响PLC输入、输出点数的多少；因此，第二个技术文件就是“PLC的地址分配表”。通过编写“PLC地址分配表”，可以让学生掌握哪些元件应该接输入端，哪些元件应该接输出端；表1为地址分配表。
三、“电动机正反转PLC控制电气原理图”技术文件
设计好PLC输入/输出地址分配表，根据控制要求完成下一个文件：“电动机正反转PLC控制电气原理图”，电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的图纸，并不以元件的实际外形来描述；它是电气设备最重要的技术图纸，也是其他电气系统图的依据；绘制电气原理图的文字符号及图形符号必须采用最新国家标准，图纸的布局应遵循主电路在左边或上面，控制电路及辅助电路在右边或下面；所有触点均以未通电或未受压的状态来画；输入信号元件采用常开或常闭触点，可根据工作需要设计，起动按钮多采用常开触点，而急停按钮、限位开关等安全保护元件，不应采用常开触点，而应采用常闭触点形式，当出现问题时可快速断开电路；如果为了减少输入点，可以将安全保护的常闭信号输入点串联；对于不能同时工作的接触器，在程序中要采用互锁设计，在接触器硬件连接时也要采用互锁，起到双重保险的作用。图1为电动机正反转PLC控制电气原理图。
学生通过设计或绘制电气控制原理图，能够掌握PLC控制电路的接线方式，如PLC的工作电源是交流220V；输入接口电路的类型，是直流输入型还是交流输入型；输入端电源的接线，是漏型还是源型；以及输出接口电路的类型，是晶体管或晶闸管类型，还是继电器类型，带交流负载还是直流负载；输出端子的分组接线方式，PLC输出点的带负载能力等知识，都在设计或绘制PLC控制电气原理图的过程中得到掌握或巩固，使学生的专业技术设计能力得到提高。 四、“电动机正反转PLC控制程序”技术文件
设计好电气原理图，根据控制任务要求，以及I/O地址分配表的设置，设计电动机正反转PLC控制程序；可以是梯形图程序，也可以是语句表程序，但梯形图程序比较直观易懂，因此多采用梯形图程序，通过定义符号表，可以使用绝对地址或符号地址编程，在设计PLC程序时根据个人的设计习惯，可用基本指令设计，也可使用功能指令设计，当工程项目比较大时，程序比较长，应采用子程序的方式设计程序，以减少程序运行时间；指导教师可以要求学生以不同的方式设计程序，以锻炼学生的程序设计能力；设计好程序并下载到PLC中进行调试，以满足控制要求。图2为以基本指令、绝对地址编程的电动机正反转控制PLC程序。
五、“电器元件清单”技术文件
前面四个文件是电动机正反转PLC控制最基本的技术文件；对于实际的工程项目，还要进行设备及电气元器件的安装接线，因此，还需要有后续的技术文件。首先，要根据电动机的容量选择电器元件的型类、型号、规格及数量，如断路器、接触器、熔断器、热继电器等元件型号，以及导线的大小，根据输入、输出信号点的种类及选择PLC的型号，并列出元件清单，以便采购及安装。在选择元件型号时，除了必须满足容量的要求外，还应根据安装方式、操作方便、便于維修、经济效益最佳化的理念选择电器元件，这就是第五个技术文件“电器元件清单”。要完成这个文件，学生必须掌握各种元件的选型要求及方法，选择合适的保护元件，才能对电动机或控制电路起到应有的保护作用；元件的选型对学生的专业技术能力有了更高的要求，也是企业电气设计技术人员必须掌握的职业技能。高职学生实训时可根据专业的不同或实训时间的不同，选择性完成这个文件。表2为元件清单示例。
六、“电器元件布置图”技术文件
在实际的工程项目中，需要将电器元件安装在电气控制柜中，并进行电气连线；如何布置、安装电器元件；因此需要有指导安装电气控制柜、控制按钮站等的技术文件，也就是第六个技术文件“电器元件布置图”。电气元件布置图的绘制应遵循：操作元件安装位置便于操作，笨重元件放在下方；发热元件应放在电控柜的上方，并且有良好通风。图3为电器元件布置图示例。
七、“电气安装接线图”技术文件
各个电器元件安装完毕后，要对电柜外电器元件的安装位置、接线点进行描述，为设备的安装人员及维修人员提供技术资料，这就是电气安装接线图，用以说明各个电气元件的实际位置，各种管线的大小、线路的走向等信息。各种电器元件可用圆圈或方框来表示，元件中需要接线的端子必须标注出来，并标明所要连接的线号，图中各电器元件符号要与电气原理图中相应的电器元件符号一致，并符合国家标准。图4为电气安装接线图示例。
电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图是电气控制设备必有的技术图纸，强电类专业的学生应该掌握阅读这些技术文件的方法，为今后就业打下良好的技术基础。
综合以上分析可知，本实训项目基本的技术文件有七个：电气系统控制要求说明书、PLC控制地址分配表、电气原理图、PLC控制程序、电器元件清单、电器元件布置图、电气安装接线图。在高职院校专业技能实训的过程中，可以根据专业或实训时间的不同，要求学生完成相应的技术文件。电气原理图、电器元件布置图及电气安装接线图这三张图纸，可以要求学生用电脑绘图软件完成，也可以用手绘的方式完成，用电脑的方式就有可能会有一些学生直接拷贝，没有认真完成任务，而手绘的方式就可以大大降低这种现象。完成这些技术文件，将会提升学生的专业技能水平。
在实际工程项目中，由于项目的不同，技术文件的格式及数量也会有所不同，大家可以在工作中积累经验。
【参考文献】
[1]许翏.电机与电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2016
[2]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012
【作者简介】陈定蘋（1964— ），女，广西机电职业技术学院电气工程系高级工程师，研究方向：工业电气自动化。
（责编 黎 原）
【关键词】PLC电气控制课程 电动机正反转 PLC技术 实训项目 技术文件
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2017）03C-0186-03
PLC电气控制课程实训教学要求通过实训，使学生掌握PLC（可编程序控制器）的基本编程方法，并能使用PLC完成一些简单的传统继电器控制项目；以其中的一个小项目“PLC控制电动机正反转”为例，说明整个设计、施工工作过程的步骤，以及所要提交的技术文件有哪些，让学生在学校就开始锻炼专业工作技能。鉴于每一个工程项目都有许多技术文件，因此，在PLC电气控制课程实训教学中，应培养学生学习阅读及撰写技术文件的专业技能，培养学生掌握实训项目的工作步骤，加深对实训课程内容的认识，提升学生专业技术工作技能，为今后的专业工作打下良好基础。
一、“电动机控制要求说明”技术文件
要完成一个工作任务的第一步，就要掌握任务的控制要求，对工作任务的生产工艺、控制过程的要求必须掌握，因此，第一个技术文件就是“电动机正反转控制要求说明书”。控制要求用来说明工作任务的目的、方式及实现的过程，说明项目的工作原理，包括基本的操作方法，以及必要的保护措施、实现控制功能的方法；它是后续设计、安装、维护、维修工作的重要技术文件；在撰写或分析工作任务控制要求时，要对工作任务的各个方面进行综合考虑，可以通过与设备的生产者、使用者沟通，掌握整个项目的生产工艺流程，以及基本控制要求、安全保護措施的实施方法；也要充分了解操作者操作设备的流程和习惯，为设备提供方便的操作方式，还要考虑日后设备的运行维护。“实训任务控制要求”文件在高职学生实训时多为教师已经编写好给学生的；为锻炼学生分析问题的能力，教师也可以要求学生互相出任务。下面为电动机正反转PLC控制要求说明：
电器元件作用规定：SB2、SB3分别为电动机正转、反转起动按钮，SB1为停止按钮，FR为热继电器，KM1、KM2分别为电动机正转、反转接触器；FU1为电动机短路保护熔断器，FU2为可编程序控制器（PLC）短路保护熔断器，FU3为PLC输出端短路保护熔断器，接触器线圈电压为～220V。
工作原理说明：按下SB2，KM1接触器线圈得电并自锁，其常开主触点接通，电动机正转运行；按下SB1，KM1线圈断电，主触点断开，电动机断电停止运行。按下SB3，KM2接触器线圈得电并自锁，其常开主触点接通，电动机反转运行；按下SB1，KM2线圈断电，主触点断开，电动机断电停止运行。FU1为主电路短路保护的元件，FU2为PLC的短路保护元件，FU3为PLC输出端的短路保护元件；FR热继电器作为电动机过载保护元件，当电动机出现过载时，FR常闭触点断开，切断电动机控制电路，使电动机断电停止运行；为确保两个方向接触器不能同时工作，在设计PLC程序时，必须考虑两个输出点的互锁问题，在PLC外部的接触器线圈控制电路也要采用接触器常闭触点互锁。
二、“PLC控制地址分配表”技术文件
根据工作任务的控制要求，确定需要控制的执行器件（由PLC输出点控制的元件），同时根据方便操作及电路保护的要求，确定控制电路的各种指令或保护元件（给PLC发出动作指令的输入点控制元件）；设计PLC地址分配表，用以说明PLC的I/O地址与哪些元件连接，以及这些元件的功能及作用（实际工程项目中，还要根据这些指令元件及执行元件的种类、数量的多少，决定PLC 输入/输出点中数字量、模拟量需要多少个点 ，为选择PLC的类型提供依据）。同时，还要考虑操作方式的不同，是否采用多地控制的方式、急停按钮的联接方式不同，等等，都会影响PLC输入、输出点数的多少；因此，第二个技术文件就是“PLC的地址分配表”。通过编写“PLC地址分配表”，可以让学生掌握哪些元件应该接输入端，哪些元件应该接输出端；表1为地址分配表。
三、“电动机正反转PLC控制电气原理图”技术文件
设计好PLC输入/输出地址分配表，根据控制要求完成下一个文件：“电动机正反转PLC控制电气原理图”，电气原理图是用来表示电路各电气元器件中导电部件的连接关系和工作原理的图纸，并不以元件的实际外形来描述；它是电气设备最重要的技术图纸，也是其他电气系统图的依据；绘制电气原理图的文字符号及图形符号必须采用最新国家标准，图纸的布局应遵循主电路在左边或上面，控制电路及辅助电路在右边或下面；所有触点均以未通电或未受压的状态来画；输入信号元件采用常开或常闭触点，可根据工作需要设计，起动按钮多采用常开触点，而急停按钮、限位开关等安全保护元件，不应采用常开触点，而应采用常闭触点形式，当出现问题时可快速断开电路；如果为了减少输入点，可以将安全保护的常闭信号输入点串联；对于不能同时工作的接触器，在程序中要采用互锁设计，在接触器硬件连接时也要采用互锁，起到双重保险的作用。图1为电动机正反转PLC控制电气原理图。
学生通过设计或绘制电气控制原理图，能够掌握PLC控制电路的接线方式，如PLC的工作电源是交流220V；输入接口电路的类型，是直流输入型还是交流输入型；输入端电源的接线，是漏型还是源型；以及输出接口电路的类型，是晶体管或晶闸管类型，还是继电器类型，带交流负载还是直流负载；输出端子的分组接线方式，PLC输出点的带负载能力等知识，都在设计或绘制PLC控制电气原理图的过程中得到掌握或巩固，使学生的专业技术设计能力得到提高。 四、“电动机正反转PLC控制程序”技术文件
设计好电气原理图，根据控制任务要求，以及I/O地址分配表的设置，设计电动机正反转PLC控制程序；可以是梯形图程序，也可以是语句表程序，但梯形图程序比较直观易懂，因此多采用梯形图程序，通过定义符号表，可以使用绝对地址或符号地址编程，在设计PLC程序时根据个人的设计习惯，可用基本指令设计，也可使用功能指令设计，当工程项目比较大时，程序比较长，应采用子程序的方式设计程序，以减少程序运行时间；指导教师可以要求学生以不同的方式设计程序，以锻炼学生的程序设计能力；设计好程序并下载到PLC中进行调试，以满足控制要求。图2为以基本指令、绝对地址编程的电动机正反转控制PLC程序。
五、“电器元件清单”技术文件
前面四个文件是电动机正反转PLC控制最基本的技术文件；对于实际的工程项目，还要进行设备及电气元器件的安装接线，因此，还需要有后续的技术文件。首先，要根据电动机的容量选择电器元件的型类、型号、规格及数量，如断路器、接触器、熔断器、热继电器等元件型号，以及导线的大小，根据输入、输出信号点的种类及选择PLC的型号，并列出元件清单，以便采购及安装。在选择元件型号时，除了必须满足容量的要求外，还应根据安装方式、操作方便、便于維修、经济效益最佳化的理念选择电器元件，这就是第五个技术文件“电器元件清单”。要完成这个文件，学生必须掌握各种元件的选型要求及方法，选择合适的保护元件，才能对电动机或控制电路起到应有的保护作用；元件的选型对学生的专业技术能力有了更高的要求，也是企业电气设计技术人员必须掌握的职业技能。高职学生实训时可根据专业的不同或实训时间的不同，选择性完成这个文件。表2为元件清单示例。
六、“电器元件布置图”技术文件
在实际的工程项目中，需要将电器元件安装在电气控制柜中，并进行电气连线；如何布置、安装电器元件；因此需要有指导安装电气控制柜、控制按钮站等的技术文件，也就是第六个技术文件“电器元件布置图”。电气元件布置图的绘制应遵循：操作元件安装位置便于操作，笨重元件放在下方；发热元件应放在电控柜的上方，并且有良好通风。图3为电器元件布置图示例。
七、“电气安装接线图”技术文件
各个电器元件安装完毕后，要对电柜外电器元件的安装位置、接线点进行描述，为设备的安装人员及维修人员提供技术资料，这就是电气安装接线图，用以说明各个电气元件的实际位置，各种管线的大小、线路的走向等信息。各种电器元件可用圆圈或方框来表示，元件中需要接线的端子必须标注出来，并标明所要连接的线号，图中各电器元件符号要与电气原理图中相应的电器元件符号一致，并符合国家标准。图4为电气安装接线图示例。
电气原理图、电器元件布置图、电气安装接线图是电气控制设备必有的技术图纸，强电类专业的学生应该掌握阅读这些技术文件的方法，为今后就业打下良好的技术基础。
综合以上分析可知，本实训项目基本的技术文件有七个：电气系统控制要求说明书、PLC控制地址分配表、电气原理图、PLC控制程序、电器元件清单、电器元件布置图、电气安装接线图。在高职院校专业技能实训的过程中，可以根据专业或实训时间的不同，要求学生完成相应的技术文件。电气原理图、电器元件布置图及电气安装接线图这三张图纸，可以要求学生用电脑绘图软件完成，也可以用手绘的方式完成，用电脑的方式就有可能会有一些学生直接拷贝，没有认真完成任务，而手绘的方式就可以大大降低这种现象。完成这些技术文件，将会提升学生的专业技能水平。
在实际工程项目中，由于项目的不同，技术文件的格式及数量也会有所不同，大家可以在工作中积累经验。
【参考文献】
[1]许翏.电机与电气控制技术[M].北京：机械工业出版社，2016
[2]王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2012
【作者简介】陈定蘋（1964— ），女，广西机电职业技术学院电气工程系高级工程师，研究方向：工业电气自动化。
（责编 黎 原）