PLC實(shí)訓(xùn)臺

技工院校電氣技術(shù)專業(yè)plc技術(shù)及應(yīng)用課程教學(xué)需要具備一個好的實(shí)驗平臺，然而現(xiàn)在學(xué)校使用的實(shí)驗設(shè)備大部分全部是封閉式的構(gòu)造，這種構(gòu)造只能讓學(xué)生按照廠家的設(shè) 定完成固定的實(shí)驗模型塊，很難培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和設(shè)計 能力。而技工院校注重培養(yǎng)學(xué)生的動手實(shí)踐能力，需要讓 學(xué)生很好地與生產(chǎn)實(shí)踐相集合，顯然這種構(gòu)造的PLC實(shí)驗設(shè)備不適合學(xué)校教學(xué)的需要。 筆者所在技工學(xué)校電氣技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的學(xué)生主要分 為以下幾個類型：一是中技班，二是雙高班，三是初中技 師與高中技師班。學(xué)校學(xué)生人數(shù)，在一個年級階段就達(dá)到 200多人，而學(xué)校的教學(xué)特別點(diǎn)全部是要求每個學(xué)生學(xué)會技能操 作，因此作為電氣技術(shù)專業(yè)必修課的PLC技術(shù)所需要的實(shí)驗 設(shè)備就必須適用學(xué)生的實(shí)驗要求，保證實(shí)驗學(xué)生一人一個 工位。在這一前提下，我們提出設(shè)計研發(fā)適合學(xué)校學(xué)生實(shí) 訓(xùn)特別點(diǎn)的PLC實(shí)驗平臺。 現(xiàn)有的PLC實(shí)驗設(shè)備并不能達(dá)到我們的實(shí)驗要求，如一 些實(shí)驗教儀公司生產(chǎn)的PLC實(shí)驗設(shè)備，PLC的寫入輸出點(diǎn)設(shè) 計得不規(guī)范，很容易造成設(shè)備的損壞。一旦設(shè)備損壞，維 修很不便利，而而且費(fèi)用對比高。另外學(xué)生在設(shè)備上只能進(jìn) 行一些實(shí)驗實(shí)操，不能實(shí)行接線實(shí)訓(xùn)，更不能規(guī)范學(xué)生對 PLC接線的工序技藝要求。因此，要適用學(xué)生的實(shí)驗要求，就需 要我們自己設(shè)計制作PLC實(shí)驗臺。由于上海-教育設(shè)備制造有限公司有對比成熟的實(shí)驗設(shè)備制作工序技藝，因此學(xué)校選用與上海-教育設(shè)備制造有限公司合作的方法設(shè)計制作實(shí)驗臺，具體方法是，學(xué)校負(fù)責(zé)實(shí)驗 裝置的設(shè)計與裝配，實(shí)驗作業(yè)臺由上海-教育設(shè)備制造有限公司按學(xué)校的設(shè)計 功能數(shù)值要求制作。 一、裝置設(shè)計特別點(diǎn) 實(shí)驗設(shè)備主要應(yīng)用繼電器隔離的方法，將交流ACAC220V的 電壓（V）與PLC的輸出點(diǎn)（Y點(diǎn)）實(shí)行隔離，從而達(dá)到保護(hù)PLC內(nèi) 部繼電器的功能。在這里我們主要考慮，是用PLC本身24V 直線DC電源驅(qū)動隔離電子回路板作業(yè)，還是要另外設(shè)計一個開關(guān) 電源來驅(qū)動隔離電子回路板作業(yè)。假設(shè)用PLC自帶24V直線DC電源 來驅(qū)動繼電器作業(yè)，那么它的輸出COM點(diǎn)很可能會與外部工 作電壓（V）的COM連在一起。如果是這樣的話，一旦學(xué)生將電子回路 接錯，就很容易將PLC的24V直線DC電源燒壞?；诖耍P者 認(rèn)為應(yīng)在外部重新設(shè)計一個24V的直線DC開關(guān)穩(wěn)壓電源，用它 來驅(qū)動隔離電子回路板作業(yè)，這樣容易出現(xiàn)的安全隱患就可以 消除了。 電子回路原理圖的設(shè)計。以三菱FX-2N系列為例，在它的 輸出點(diǎn)（Y點(diǎn)）設(shè)計一塊隔離板，用以保護(hù)PLC內(nèi)部設(shè)備。 設(shè)計思路是，輸出點(diǎn)用24V的直線DC繼電器實(shí)行隔離。在 Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27之間應(yīng)用24個24V的直線DC繼電 器實(shí)行隔離，隔離作業(yè)電壓（V）由24V的開關(guān)穩(wěn)壓電源提供，原 理圖如下圖所示。 圖　輸出點(diǎn)隔離電子回路 電子回路中的三個模型塊分別是FX－2N系列的24個輸出點(diǎn) Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27。我們將這部分改成用外部 的24個直線DC繼電器控制，它的驅(qū)動電源就是24V的直線DC開 關(guān)電源。此電子回路圖下面的三個模型塊是24個繼電器的常開觸 點(diǎn)。它的作業(yè)原理是，當(dāng)PLC有輸出時，先接通外部的繼電 器，由外部繼電器的觸點(diǎn)與作業(yè)電壓（V）相連接。這樣做的好 處是避免作業(yè)電壓（V）直接與PLC內(nèi)部觸點(diǎn)連接，可以有效保 護(hù)PLC，延長PLC的使用壽命，便利設(shè)備維護(hù)。筆者主要用 Protel Dxp電子回路制作系統(tǒng)實(shí)行電子回路的設(shè)計，并作好印刷電子回路 板圖，委托廠家制板。對于開關(guān)電源，考慮高溫對電子回路的 影響，筆者設(shè)計時提升了開關(guān)電源的負(fù)載能力，加大了散 熱裝置。 二、技術(shù)功能 作業(yè)臺主電子回路作業(yè)電壓（V）380V，PLC控制電子回路作業(yè)AC電壓（V） 220V、DC電壓（V）24V。 穩(wěn)壓電源的主要功能數(shù)值為：AC寫入電壓（V）220V，DC輸出電 壓24V，規(guī)格限定輸出電流（A）6A。 作業(yè)環(huán)境：溫度（℃）－10℃～40℃，相對濕度＜85% （25℃)。 裝置容量（KV）：＜200V·A。 外觀尺寸：1350mm×650mm×700mm；支撐架為L形支撐架， 800mm×700mm。 三、實(shí)驗臺的基礎(chǔ)配備 實(shí)驗臺的基礎(chǔ)配備見下表。 實(shí)驗臺基礎(chǔ)配備表 序號 實(shí)驗器件材料 數(shù)量 規(guī)格 1 三相斷路器 1 380V 2 一相斷路器 1 220V 3 熔斷器 6 3A 4 熱繼電器 2 JR36 5 交流ACAC接觸器 6 AC220 6 開關(guān)電源 1 24V 7 隔離板 1 24V 8 接線端子 1 JX-1015 9 一相插頭 1 一相，220V 10 FX2N系列PLC 1 FX2N－48MCR 11 指示燈 8 AC220V，DC24V 12 按鈕 8 可自定 13 實(shí)驗連接線走線槽 BVR 0.5mm 2 14 電機(jī) 2 三相異步電機(jī) 雙速電機(jī) 四、實(shí)驗項目 實(shí)驗項目可以完成中、高級維修電工PLC考核項目的技 能實(shí)操。 在整個設(shè)備的裝配與制作過程中，讓學(xué)生參與其中， 這樣既能提升學(xué)生對PLC的認(rèn)識，也能增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動手 能力。 2012年10月，新的實(shí)驗設(shè)備投入到學(xué)生的實(shí)驗教學(xué)中， 經(jīng)過一個學(xué)期左右的使用證明，該實(shí)驗裝置的設(shè)計合理。從 投入使用到學(xué)期結(jié)束，實(shí)驗設(shè)備沒有出現(xiàn)任何問題，一直能 夠保證教學(xué)的正常使用。由于新的實(shí)驗設(shè)備是與廠家合作制 造的，所以實(shí)驗設(shè)備的外觀更加漂亮、設(shè)計更加合理。 該實(shí)驗裝置應(yīng)用了開關(guān)電源實(shí)行PLC輸出點(diǎn)的隔離， 可以使PLC的作業(yè)更加平穩(wěn)可靠，解決了在PLC實(shí)驗過程中 由于輸出點(diǎn)接線錯誤而造成設(shè)備損壞的問題。同時對PLC的 COM點(diǎn)做了改動，由原先復(fù)雜的5個COM點(diǎn)，改成現(xiàn)在的3組 輸出，3個COM點(diǎn)。這樣的實(shí)驗設(shè)備電子回路簡便，對比適合學(xué) 生的特別點(diǎn)，使他們更容易掌控把握，提升了實(shí)驗效果。 經(jīng)過PLC實(shí)驗裝置的設(shè)計制作，提升了教師解決實(shí)際問 題和研發(fā)課題的能力，為今后的教學(xué)設(shè)備的自主研發(fā)提供 了寶貴的經(jīng)驗。