PLC实验系统的设计与开发

杨莹(云南工业技师学院,云南曲靖 655000)



PLC实验系统的设计与开发

杨莹
(云南工业技师学院,云南曲靖 655000)

【摘 要】可程序控制器是一种基于数字运算操作的电子系统,是工业化程度不断加深的产物。可程序控制器采用的是可程序的存储器,用于内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时和算数运算等操作的指令,并通过数字式和模拟式的输入和输出,从而实现对各种类型机械生产过程进行控制的。本文针对现阶段教学改革的需求,自主设计并制作了可编程控制器实验开发平台系统,对该实验开发平台系统的设计思想、组成构造进行了详细的介绍,并对显示实验平台部分的七个独立模块分别进行了说明。

【关键词】PLC实验系统 设计 开发

1 引言

随着我国工业化程度的不断加深,工业化生产过程也变得更加复杂,对控制的要求也不尽相同。微处理器CPU和微型计算机技术在PCL技术中的应用使得PCL越来越现代化。当今的PCL技术已经使用了16位和32位高性能微处理器,实现了多处理器多通道的处理技术。PCL直接应用在工业生产中,具有较强的抗干扰能力和广阔的发展空间

PCL将微处理机和半导体存储器等新电子产品引入应用,并用规定指令进行编程的方式实现了PCL可编程的目的[1]。

当前,我国的教育体制改革不断深入,对高校的实验教学系统提出了更高的要求。对PCL实践教学而言,PCL价格昂贵,为了降低教学成本,在学生做实验时,学校是指通过让学生输入理论程序,观察主机上指示灯状态的方式来判断程序是否运行正确,这在很大程度上降低了学生实践能力的培养和提高,与教学的最终目的相违背。为了适应当前教学的要求,学生不仅要做PCL编程实验,还要做PCL与实际外设相联接的实验,从而提高学生的实践能力。因此,要进行PCL试验系统的开发与设计。

2 PCL实验系统的开发与设计

2.1 PCL实验开发系统的组成

PCL实验系统分为PCL主机和显示实验平台这两个独立的部分,增强了显示实验平台的适应性,使不同类型的PCL主机能够与不同的显示平台相适应。

PCL的主机是由PCL主机、I/O端口转接板以及箱体等三部分组成,主机采用的主要是日本三菱FX2N-80M R型号;I/O端口转接板是自己设计制作的电路板,此电路板上PCL主机上的每个I/O端口全部都印出来做成台阶插孔并且是按顺序排列好的,这样既便于主机备份和显示实验平台的连接,还能在很大程度上降低连接出错概率;箱体是由开关、+24V的开关电源、插座以及保险组成的[2]。

显示实验平台是由可拆分的7个模块构成的。显示模块是实际事物按照一定的比例缩小制作而成的,7个模块分别是电梯控制模块、三相交流电机控制模块、交通信号灯控制模块、机械手控制模块、数码管显示控制模块、加工中心刀库自动控制模块以及舞台彩灯控制模块,这7个模块大部分采用的是工业实用器件,能够显示各自的运行状态,个别采用的是二极管模拟显示显示实验平台的实验板采用的是双面印刷电路板制作。

2.2 PCL显示实验平台的设计

2.2.1 电梯控制模块

电梯控制模块模拟的是一个简单四层电梯的运行过程,该模块主要由输入部分、输出部分以及电梯运转部分等三部分组成。输入部分是指PLC主机I口以及每层电梯的开关按钮、继电器、引出插孔等与之相关联的部分;输出部分是指PCL主机O口以及数码管、电机正反转控制、引出插孔等相关联的部分;电梯运转部分主要包括滑轮组、皮带和电机。

2.2.2 三相交流电机控制模块

三相交流电机控制模块是用直流发电机来代替三相交流电机的,该过程是用4组发光二极管对电机的形态进行描述,每组由三个发光二极管,用其表示电机三相电路的不同连接方式的切换开关。四组发光二极管分别是正转、反转、星形和三角形运转。三相交流电机控制模块与电梯控制模块结构类似,都是有输入部分和输出部分。输入部分主要有正反转启动、停止按钮以及引出插孔;输出部分主要有电机正、反转、发光二极管控制以及引出插孔。

2.2.3 交通信号灯控制模块

交通信号灯控制模块模拟的是十字路口交通信号灯的运行状况,该模块是由四组三色发光二极管构成的,一共是12个,每个路口分别有红、绿、黄色发光二极管各一个。

2.2.4 机械手控制模块

机械手控制模块在设计时考虑到了实验箱体的体积大小,故该模块只是用发光二极管来表示机械手的动作过程,即检测机械手的运行是否到位。

2.2.5 数码管显示控制模块

数码管显示控制模块是利用PLC对数码管进行控制,接线图与数码管及控制电机正反转断电器的联接图相似,区别之处是数码管显示控制模块采用的是1为的数码管,增加了其灵活性。

2.2.6 加工中心刀库自动控制模块

加工中心刀库自动控制模块模拟的简单机床换刀具的过程,通过输入按钮输入待换刀具的编程信息,当按下按钮后,电机就会带动刀具盘以最快的旋转路径进行刀具的更换,当刀具到位时,接近开关就会产生感应,紧接着控制继电器就会发出信号传递给PCL系统,PCL系统接收到信号后机会使电机停止运转。

2.2.7 舞台彩灯控制模块

舞台彩灯控制模块采用多组发光二极管模拟舞台彩灯。该模块的输入部分只有一个启动开关和引出插孔,接线方式与四层电梯的接线方式相同。输出部分主要包括发光二极管的控制和引出插孔。

3 结语

PCL实验系统的是设计与开发具有直观的效果,相比枯燥无味的PCL理论编程,PCL实验系统与实际生活联系较为密切,各个模块在设计和开发过程中都具有不同的难易程度,引导学生循序渐进的将理论知识与实践相结合,培养并提高学生的动手能力,使学生能够根据新的功能和工艺进行创新,设计出全新的工艺,并制成新的产品进行调试,激发学生对PCL的学习兴趣和创新潜力,从而促进PCL实验系统开发与设计的再创新。

参考文献:

[1]董增文,徐健宁,刘国平.基于组态王模拟机电对象的PLC实验系统设计与开发[J].实验室研究与探索,2012(9).

[2]刘力.组态软件在PLC实验系统中的应用[J].实验室研究与探索, 2014(4).

[3]曾兴柱,齐强,张鑫意.全仿真PLC实验系统的实现[J].微计算机信息,2010(13).

作者简介:杨莹(1978—),女,云南富源人,现工作单位为云南工业技师学院,现有职称一级实习指导教师,主要研究方向为电气自动化方向。