PLC控制系统设计浅析

张璟

摘要：文章通过十字路口交通灯的PLC控制系统设计与制作的实施，具体阐述了该课程的组织过程。通过突出PLC控制系统设计与制作，培养了实际设计能力，为专业课的学习奠定了坚实的基础。

关键词：PLC；控制系统；设计；交通灯

中图分类号：TH707文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0132-02

PLC（可编程序控制器）是一种新型的通用控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。因此，学习PLC的最终目的就是能将它应用到实际的工业控制系统中去。高职院校传统的教学方法侧重于软件程序设计的教学，忽略了对PLC控制系统的整体设计，学生在学习完课程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在实际工作过程如何应用。为了能让学生彻底理解PLC控制系统设计的全过程，必须让学生了解PLC从程序设计到硬件组成的PLC工作控制系统的整个过程。

经过多年的教学实践和不断探索，笔者进行了大胆的改革和创新，取得了良好的效果。

1在系统设计中学习PLC

在传统的教学过程中，教师侧重于介绍梯形图、指令表和顺序功能图等程序设计方法，尽管是以项目为载体，也仅仅是让学生在PLC软件仿真系统上实施软件设计，或者是在PLC实训箱上完成软件设计、PLC程序写入和简单的硬件线路连接，学生在项目任务完成之后，会有短暂的成就感，但若要学生面对一个实际的PLC控制系统的设计项目，他们往往不知如何动手。

在一个完整的PLC控制系统设计中引导学生学习PLC。在系统软件和硬件的设计过程中，会遇到很多的问题，通过引导学生主动面对这些问题，师生共同解决问题，来激发学生主动学习的积极性，也让学生逐渐清楚的了解一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法。

然而一个完整的PLC控制系统通常需要十多课时甚至更多课时才能完成，为了防止学生感觉目标遥远，因设计过程中困难重重而中途放弃，我将整个PLC控制系统的设计分割成若干个任务，让学生在每一节课完成其中一个设计任务，也就是，每次课每节课都有明确的目标，做到重点突出，使得学生在每次课每节课都有所得，即陶行知先生说的“每课有学理，有实习，二者联络无间，然后完一课即成一事。成一事再学一事，是谓升课。”

2十字路口交通灯的PLC控制系统设计

十字路口交通灯控制系统是学生比较熟悉并且容易理解的一个PLC实际应用的案例，对于较为熟悉的控制对象，学生比较容易有信心面对和解决即将到来的众多问题和困难。

基于系统设计的教学组织实施的具体做法是将顺序功能图的知识点设计成具体的十字路口交通灯的PLC控制系统设计情境，将知识与技能融合于教学中，让学生在学中做，在做中学，以学会做，做学结合。伴随着教学过程的进行，学生逐渐成为学习的主体，达到教是为了不教的目的。

2.1系统的控制要求

改系统要求用三菱FX1N-40MRPLC实现十字路口交通灯的PLC控制系统设计，包括软件程序设计和硬件电路设计与制作。十字路口交通灯的PLC控制系统模拟图如图1所示，系统控制时序图如图2所示。

具体控制要求如下：

①通过启动按钮和停止按钮实现十字路口交通灯PLC控制系统的开启和关闭。

②按下启动按钮后，东西方向红灯点亮并持续25 s，同时南北方向绿灯点亮并持续20 s后熄灭，转为绿灯闪烁3 s后熄灭，继而南北黄灯点亮并持续2 s后熄灭；南北黄灯熄灭转为红灯点亮并持续25 s同时，东西方向红灯熄灭，转为绿灯点亮并持续20 s，之后绿灯闪烁3 s后熄灭，转为黄灯点亮2 s，至此，交通灯系统完成一个周期。

③要求设计并制作出满足系统要求的硬件电路。

④要求设计出满足系统要求的软件程序。

⑤系统软硬件联调至满足十字路口交通灯的控制要求。

2.2系统的硬件设计与制作

十字路口交通灯的PLC控制系统硬件设计包括交通灯的PLC控制系统的I/O端口分配、交通灯显示装置的设计与实物制作、PLC与交通灯显示装置的硬件连接。在传统的《PLC技术》课程教学中，PLC控制系统的I/O端口分配和PLC与交通灯显示装置的硬件连接是侧重的训练任务，因此，为了让学生更清楚的理解和掌握一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法，交通灯的显示装置也要求学生自己设计与制作。图3和图4所展示的是学生自己设计和制作十字路口交通灯的显示装置。

2.3PLC程序设计与调试

根据十字路口交通灯系统的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以写出该控制系统的PLC程序见表1。

2.4系统软硬件联调

在检查整个PLC控制系统硬件接线无误后，接通PLC的电源，将程序写入到PLC中，按下启动按钮，观察LED指示灯的点亮效果是否满足系统控制要求。若LED指示灯的点亮时序与控制要求不一致，则需要综合分析问题出现的原因。

2.5取得的效果

通过采用基于系统设计的教学组织模式，学生能通过一个完整的十字路口交通灯的PLC控制系统的设计与制作实现对PLC技术在实际生产应用的充分理解和掌握。在培养了学生的实际设计能力的同时，也为学生学习专业课程和终生学习奠定了坚实的基础。

3结语

通过多年的改革与实践证明，在《PLC技术》课程中采用系统设计的教学组织模式，能够培养学生的专业学习兴趣，增强学生的创新意识，提高学生的实际应用和动手能力。

参考文献：

[1] 张旭.在系统设计中学习PLC[J].电子设计工程,2012,(17).

[2] 谢银荣.提高PLC教学有效性的策略探析[J].高职教育,2008,(8).

[3] 赵瑞林.基于工学结合的PLC课程改革及实践效果[J].黑龙江教育,2011,(6).

endprint

摘要：文章通过十字路口交通灯的PLC控制系统设计与制作的实施，具体阐述了该课程的组织过程。通过突出PLC控制系统设计与制作，培养了实际设计能力，为专业课的学习奠定了坚实的基础。

关键词：PLC；控制系统；设计；交通灯

中图分类号：TH707文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0132-02

PLC（可编程序控制器）是一种新型的通用控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。因此，学习PLC的最终目的就是能将它应用到实际的工业控制系统中去。高职院校传统的教学方法侧重于软件程序设计的教学，忽略了对PLC控制系统的整体设计，学生在学习完课程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在实际工作过程如何应用。为了能让学生彻底理解PLC控制系统设计的全过程，必须让学生了解PLC从程序设计到硬件组成的PLC工作控制系统的整个过程。

经过多年的教学实践和不断探索，笔者进行了大胆的改革和创新，取得了良好的效果。

1在系统设计中学习PLC

在传统的教学过程中，教师侧重于介绍梯形图、指令表和顺序功能图等程序设计方法，尽管是以项目为载体，也仅仅是让学生在PLC软件仿真系统上实施软件设计，或者是在PLC实训箱上完成软件设计、PLC程序写入和简单的硬件线路连接，学生在项目任务完成之后，会有短暂的成就感，但若要学生面对一个实际的PLC控制系统的设计项目，他们往往不知如何动手。

在一个完整的PLC控制系统设计中引导学生学习PLC。在系统软件和硬件的设计过程中，会遇到很多的问题，通过引导学生主动面对这些问题，师生共同解决问题，来激发学生主动学习的积极性，也让学生逐渐清楚的了解一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法。

然而一个完整的PLC控制系统通常需要十多课时甚至更多课时才能完成，为了防止学生感觉目标遥远，因设计过程中困难重重而中途放弃，我将整个PLC控制系统的设计分割成若干个任务，让学生在每一节课完成其中一个设计任务，也就是，每次课每节课都有明确的目标，做到重点突出，使得学生在每次课每节课都有所得，即陶行知先生说的“每课有学理，有实习，二者联络无间，然后完一课即成一事。成一事再学一事，是谓升课。”

2十字路口交通灯的PLC控制系统设计

十字路口交通灯控制系统是学生比较熟悉并且容易理解的一个PLC实际应用的案例，对于较为熟悉的控制对象，学生比较容易有信心面对和解决即将到来的众多问题和困难。

基于系统设计的教学组织实施的具体做法是将顺序功能图的知识点设计成具体的十字路口交通灯的PLC控制系统设计情境，将知识与技能融合于教学中，让学生在学中做，在做中学，以学会做，做学结合。伴随着教学过程的进行，学生逐渐成为学习的主体，达到教是为了不教的目的。

2.1系统的控制要求

改系统要求用三菱FX1N-40MRPLC实现十字路口交通灯的PLC控制系统设计，包括软件程序设计和硬件电路设计与制作。十字路口交通灯的PLC控制系统模拟图如图1所示，系统控制时序图如图2所示。

具体控制要求如下：

①通过启动按钮和停止按钮实现十字路口交通灯PLC控制系统的开启和关闭。

②按下启动按钮后，东西方向红灯点亮并持续25 s，同时南北方向绿灯点亮并持续20 s后熄灭，转为绿灯闪烁3 s后熄灭，继而南北黄灯点亮并持续2 s后熄灭；南北黄灯熄灭转为红灯点亮并持续25 s同时，东西方向红灯熄灭，转为绿灯点亮并持续20 s，之后绿灯闪烁3 s后熄灭，转为黄灯点亮2 s，至此，交通灯系统完成一个周期。

③要求设计并制作出满足系统要求的硬件电路。

④要求设计出满足系统要求的软件程序。

⑤系统软硬件联调至满足十字路口交通灯的控制要求。

2.2系统的硬件设计与制作

十字路口交通灯的PLC控制系统硬件设计包括交通灯的PLC控制系统的I/O端口分配、交通灯显示装置的设计与实物制作、PLC与交通灯显示装置的硬件连接。在传统的《PLC技术》课程教学中，PLC控制系统的I/O端口分配和PLC与交通灯显示装置的硬件连接是侧重的训练任务，因此，为了让学生更清楚的理解和掌握一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法，交通灯的显示装置也要求学生自己设计与制作。图3和图4所展示的是学生自己设计和制作十字路口交通灯的显示装置。

2.3PLC程序设计与调试

根据十字路口交通灯系统的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以写出该控制系统的PLC程序见表1。

2.4系统软硬件联调

在检查整个PLC控制系统硬件接线无误后，接通PLC的电源，将程序写入到PLC中，按下启动按钮，观察LED指示灯的点亮效果是否满足系统控制要求。若LED指示灯的点亮时序与控制要求不一致，则需要综合分析问题出现的原因。

2.5取得的效果

通过采用基于系统设计的教学组织模式，学生能通过一个完整的十字路口交通灯的PLC控制系统的设计与制作实现对PLC技术在实际生产应用的充分理解和掌握。在培养了学生的实际设计能力的同时，也为学生学习专业课程和终生学习奠定了坚实的基础。

3结语

通过多年的改革与实践证明，在《PLC技术》课程中采用系统设计的教学组织模式，能够培养学生的专业学习兴趣，增强学生的创新意识，提高学生的实际应用和动手能力。

参考文献：

[1] 张旭.在系统设计中学习PLC[J].电子设计工程,2012,(17).

[2] 谢银荣.提高PLC教学有效性的策略探析[J].高职教育,2008,(8).

[3] 赵瑞林.基于工学结合的PLC课程改革及实践效果[J].黑龙江教育,2011,(6).

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摘要：文章通过十字路口交通灯的PLC控制系统设计与制作的实施，具体阐述了该课程的组织过程。通过突出PLC控制系统设计与制作，培养了实际设计能力，为专业课的学习奠定了坚实的基础。

关键词：PLC；控制系统；设计；交通灯

中图分类号：TH707文献标识码：A文章编号：1006-8937（2014）20-0132-02

PLC（可编程序控制器）是一种新型的通用控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机控制技术和通信技术融为一体，专为工业控制而设计。因此，学习PLC的最终目的就是能将它应用到实际的工业控制系统中去。高职院校传统的教学方法侧重于软件程序设计的教学，忽略了对PLC控制系统的整体设计，学生在学习完课程后，依然不太明白PLC到底能干什么，在实际工作过程如何应用。为了能让学生彻底理解PLC控制系统设计的全过程，必须让学生了解PLC从程序设计到硬件组成的PLC工作控制系统的整个过程。

经过多年的教学实践和不断探索，笔者进行了大胆的改革和创新，取得了良好的效果。

1在系统设计中学习PLC

在传统的教学过程中，教师侧重于介绍梯形图、指令表和顺序功能图等程序设计方法，尽管是以项目为载体，也仅仅是让学生在PLC软件仿真系统上实施软件设计，或者是在PLC实训箱上完成软件设计、PLC程序写入和简单的硬件线路连接，学生在项目任务完成之后，会有短暂的成就感，但若要学生面对一个实际的PLC控制系统的设计项目，他们往往不知如何动手。

在一个完整的PLC控制系统设计中引导学生学习PLC。在系统软件和硬件的设计过程中，会遇到很多的问题，通过引导学生主动面对这些问题，师生共同解决问题，来激发学生主动学习的积极性，也让学生逐渐清楚的了解一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法。

然而一个完整的PLC控制系统通常需要十多课时甚至更多课时才能完成，为了防止学生感觉目标遥远，因设计过程中困难重重而中途放弃，我将整个PLC控制系统的设计分割成若干个任务，让学生在每一节课完成其中一个设计任务，也就是，每次课每节课都有明确的目标，做到重点突出，使得学生在每次课每节课都有所得，即陶行知先生说的“每课有学理，有实习，二者联络无间，然后完一课即成一事。成一事再学一事，是谓升课。”

2十字路口交通灯的PLC控制系统设计

十字路口交通灯控制系统是学生比较熟悉并且容易理解的一个PLC实际应用的案例，对于较为熟悉的控制对象，学生比较容易有信心面对和解决即将到来的众多问题和困难。

基于系统设计的教学组织实施的具体做法是将顺序功能图的知识点设计成具体的十字路口交通灯的PLC控制系统设计情境，将知识与技能融合于教学中，让学生在学中做，在做中学，以学会做，做学结合。伴随着教学过程的进行，学生逐渐成为学习的主体，达到教是为了不教的目的。

2.1系统的控制要求

改系统要求用三菱FX1N-40MRPLC实现十字路口交通灯的PLC控制系统设计，包括软件程序设计和硬件电路设计与制作。十字路口交通灯的PLC控制系统模拟图如图1所示，系统控制时序图如图2所示。

具体控制要求如下：

①通过启动按钮和停止按钮实现十字路口交通灯PLC控制系统的开启和关闭。

②按下启动按钮后，东西方向红灯点亮并持续25 s，同时南北方向绿灯点亮并持续20 s后熄灭，转为绿灯闪烁3 s后熄灭，继而南北黄灯点亮并持续2 s后熄灭；南北黄灯熄灭转为红灯点亮并持续25 s同时，东西方向红灯熄灭，转为绿灯点亮并持续20 s，之后绿灯闪烁3 s后熄灭，转为黄灯点亮2 s，至此，交通灯系统完成一个周期。

③要求设计并制作出满足系统要求的硬件电路。

④要求设计出满足系统要求的软件程序。

⑤系统软硬件联调至满足十字路口交通灯的控制要求。

2.2系统的硬件设计与制作

十字路口交通灯的PLC控制系统硬件设计包括交通灯的PLC控制系统的I/O端口分配、交通灯显示装置的设计与实物制作、PLC与交通灯显示装置的硬件连接。在传统的《PLC技术》课程教学中，PLC控制系统的I/O端口分配和PLC与交通灯显示装置的硬件连接是侧重的训练任务，因此，为了让学生更清楚的理解和掌握一个完整的PLC控制系统的设计和调试方法，交通灯的显示装置也要求学生自己设计与制作。图3和图4所展示的是学生自己设计和制作十字路口交通灯的显示装置。

2.3PLC程序设计与调试

根据十字路口交通灯系统的控制要求和PLC的I/O端口分配，可以写出该控制系统的PLC程序见表1。

2.4系统软硬件联调

在检查整个PLC控制系统硬件接线无误后，接通PLC的电源，将程序写入到PLC中，按下启动按钮，观察LED指示灯的点亮效果是否满足系统控制要求。若LED指示灯的点亮时序与控制要求不一致，则需要综合分析问题出现的原因。

2.5取得的效果

通过采用基于系统设计的教学组织模式，学生能通过一个完整的十字路口交通灯的PLC控制系统的设计与制作实现对PLC技术在实际生产应用的充分理解和掌握。在培养了学生的实际设计能力的同时，也为学生学习专业课程和终生学习奠定了坚实的基础。

3结语

通过多年的改革与实践证明，在《PLC技术》课程中采用系统设计的教学组织模式，能够培养学生的专业学习兴趣，增强学生的创新意识，提高学生的实际应用和动手能力。

参考文献：

[1] 张旭.在系统设计中学习PLC[J].电子设计工程,2012,(17).

[2] 谢银荣.提高PLC教学有效性的策略探析[J].高职教育,2008,(8).

[3] 赵瑞林.基于工学结合的PLC课程改革及实践效果[J].黑龙江教育,2011,(6).

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