可编程控制器的教学探讨

2010-03-21范小兰

电气电子教学学报 2010年2期

范小兰

（上海工程技术大学工程实训中心，上海 201620）

在电工技术教学当中，由于受学时数的控制，使得有些章节学时被压缩到很少，而讲课内容又是学生生活中难以碰到，以致对其原理和应用难以理解和掌握［1］。例如可编程控制器（PLC）这一章就是非电类学生经常感到头疼的一部分。根据教学大纲，可编程控制器这一章只占5个学时。在这短短的5个学时内，不用说难以使学生对可编程控制器结构、工作原理、指令、编程及其应用有全面的认识，就是使学生能够用可编程控制器实现一些简单的控制也是有一定难度的。

1 由继电接触器控制系统引入PLC

与其他章节不同，可编程控制器这一章比较独立。为了引入可编程控制器，我们除举例说明其在生产和生活中有可编程控制器的应用外，紧密结合继电接触器控制系统对电动机控制时所固有的缺点，从可靠性、灵活性等方面加以阐述可编程控制器的优点，使学生对其有一个初步的认识。

在讲完可编程控制器结构后，我们首先绘出一套完整的由继电接触器控制系统实现的三相异步电动机直接启动控制电路图1（a）［2］，然后直接给出由可编程控制器实现的对三相异步电动机的直接启动控制接线图和梯形图1（b）［2］，二者加以比较，重点说明可编程控制器实现的是继电接触器控制电路中的哪一部分功能。这一过程非常重要。因为从历届教学发现，很多同学经常混淆继电接触器控制系统与可编程控制器系统，常误认为可编程控制器可以实现电动机控制电路中主电路部分，也经常忽视可编程控制器外部接线。这实际上还是对可编程控制器的工作原理认识不够充分，需要教师说明并强调。

通过图示比较与说明，学生对可编程控制器在对三相异步电动机的控制中所起的作用就比较明确了。此时再讲解利用可编程控制器对电动机的正反转等其它控制，就可以使学生充分感觉到主要是改变程序即可实现对电动机的各种控制，进而切实体会到可编程控制器的灵活性。

图1 电动机基本起停控制线路

除介绍可编程控制器对电动机的控制外，我们又介绍利用可编程控制器实现对交通灯、数码管等的控制，这样，学生对可编程控制器的了解由浅入深，逐步加强了对可编程控制器的了解。

2 用典型示例说明PLC工作原理

可编程控制器的工作方式是顺序扫描，不断循环。但对于这一点，学生往往不能准确理解。为此，我们举一典型梯形图来具体说明，梯形图如图2（a）［3］所示。根据可编程控制器工作方式，当接通X1后，Y2线圈接通，Y0线圈接通。虽然线圈Y1接通，但只有当下一次扫描时，才会由于触点Y1断开使线圈Y0重新断电，因此此梯形图中线圈Y0的动作时序图应该是如图2（b）所示所示，Y0接通一个扫描周期。这个例子既说明了可编程控制器的工作方式，而且对扫描周期这个概念也作了比较好的解释。

图2 PLC的工作方式说明

3 突出PLC与继电接触器控制系统区别

因为是从继电接触器控制系统引入可编程控制器的，因此很多学生经常会根据电动机的控制电路来转换成可编程控制器梯形图，这个方法通常确实可行，但要引导学生注意二者之间的差别。例如，如果把实现电动机既能点动又能连续运转的控制电路直接换成梯形图3，则经过实验发现不能达到点动的控制目的，表现为电动机只能连续运转。因为在继电接触器控制线路中，通常用一个复合按钮适当连接就可实现上述功能，而PLC机采用的是循环工作方式，只有执行完了所有的程序后（END），才去检查输入端状态的改变情况。可编程控制器与继电接触器控制系统工作方式不同，决定了不能简单地把电动机的控制电路来转换成可编程控制器梯形图。

图3 错误的电动机点动加连续运转梯形图

4 大力为学生提供设计实验平台

通常实验总是设置在理论教学之后，可编程控制器实验也是如此，经常安排在理论教学一周后。这种安排大大不利于学生对理论知识的理解。尤其可编程控制器这部分内容需要学生要用实验来验证自己设计的梯形图是否正确，所以应该尽量实行实验室开放，满足学生编程要求。况且可编程控制器实验设备维护比较简单，实验室管理也相对容易，完全有条件实现开放制度。实践也说明，我们对学生实现可编程控制器实验室开放，不仅吸引了学生学习可编程控制器的兴趣，而且切实对他们的学习起了很大的帮助作用。在不断的修改程序中，学生逐步理解了可编程控制器工作原理，编程技术有了很大提高，这部分内容掌握得确实比较到位。