電工電子實驗中PLC編程技術的應用
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摘要：隨著現代科技的快速發展，很多新型技術涌現，其中，PLC編程技術作為一種新的數據處理技術，在電工電子領域得到了有效應用，發揮了非常重要的作用。基于此，文章從PLC編程技術概念入手，對其在電工電子實驗中的應用進行了探討，以供參考。
在工業生產中，電工電子實驗是非常重要的內容，是實現機電一體化的前提和保障。在電工電子實驗中，工作人員除了要有過硬的理論知識，還需要豐富的實踐操作經驗，而PLC編程技術在實驗教學中的應用，可以提升電工電子實踐教學的效率和水平，為社會的發展培養更多專業實用性人才。
1PLC編程技術概述
PLC編程技術屬于數字運算操作系統，在使用該技術時，利用存儲器進行程序的編寫，并完成邏輯運算等相關操作指令，從而通過數字的模擬輸入、輸出對各種機械設備進行科學操作。這項技術之所以可以得到有效應用，是因為它的抗干擾性、靈活性很強，操作起來也非常方便、易于掌握，因而在工業領域得到了有效應用。此外，在院校的電工電子實驗教學中，該項技術也得到了科學應用，是進行實驗教學的一項工具，對提升學生的實踐操作能力及電子電工技能水平有著很重要的作用[1]。
2PLC編程技術在電工電子實驗中的應用
PLC編程技術在工業生產中是應用比較普遍的一項技術，具有很強的穩定性、抗干擾性。在具體應用該項技術時，主要采用的是循環掃描方式，在每個周期內，PLC編程技術都會經歷輸入采樣、執行程序、輸入刷新三個過程。程序的執行都是按照順序進行的，每個程序執行前，都要相關變量的輸入、輸出。電子電工實驗教學中使用該項技術，學生可以結合實驗的具體情況，對電工電子工藝流程有一個全面的了解，從而提高學生的實踐操作能力和水平。
2.1基于PLC編程技術的電工電子實驗教學裝置的研發
在電工電子專業教學中，學生除了要掌握最基本的理論，實驗教學也是非常重要的內容。實驗的作用是培養學生實踐能力和水平，讓學生具備電工電子操作技能水平。隨著現代科技的快速發展，電工電子系統也進行了升級、改進，PLC、組態技術等在電工電子領域得到了有效應用，使現在的技術結構發生了很顯著的變化[2]。為了順應時展趨勢，革新實操模式和手段，現在很多的高校都加大了對電工電子實驗教學設備的研發和革新力度，讓傳統實驗裝置轉化為適應現代社會技術環境的新設備，為此，基于PLC編程技術的實驗教學裝置被提出，與電工技術原理具有一致性[3]。從電工電子實驗教學的內容看，與別的專業存在的一定的差異，其內容更深、更廣，包含設計、組裝等各個方面的內容。其實驗裝置也有自身的特點：1）通用性強，適用范圍廣。2）技術更先進，實用性更強，安全性高。3）具有很強的擴展性，使用起來比較靈活。在調查研究中，反復更新、改進了該實驗裝置，實驗是基于PLC編程技術展開的，可以提高學生的實踐操作能力和水平[4]。
2.2基于PLC編程技術的電工電子實驗系統的研究
軟件的開發和設計需要做好如下內容：1）分析控制對象的需求。2）對軟件的大致框架進行設計。3）完成PLC程序代碼的編寫。4）做好成PLC程序的調試。5）撰寫設計報告。分析控制對象的需求是軟件開發中非常關鍵的內容，該過程需要了解控制對象的具體狀況，包含功能的實現情況、所處環境等。這些對后續設計任務的順利進行都是很關鍵的內容[5]。綜合考慮控制系統要求，對PLC程序進行設計，不斷地更新和完善控制功能程序的編寫任務，程序內容如下所示。1）初始程序。接通電源后，需要完成初始化操作，為后續的啟動做準備，以免出現失誤。程序初始化流程如下：將計算器或各類數據清零，恢復所需要的數據，復位繼電器等設備，此外，還要讓程序保持在初始狀態[6]。2）故障診斷、顯示程序。這些程序同其他程序進行比較，是獨立存在的，一般都是在完成基本程序的設計任務后才添加[7]。3）程序保護、連鎖。這部分內容是非常重要的，需要仔細考慮，以免出現操作誤區。4）乒乓電路實現。在使用PLC編程技術時，通常有兩個按鍵的作用是很大的。如果這兩個按鍵所處的狀態是不一樣的，電機所處的運行狀態也是存在差異的；若是其中任意按鍵是閉合的，電動機可能處在停止或啟動狀態。當按下按鍵之后，就會出現脈沖，提供電源。乒乓電路如圖1所示。5）順序控制實現。在使用PLC編程技術時，必須對順序控制方法引起重視。該控制方法技術含量很高，要對工序科學劃分。在進行順序控制時，要融合最新設計理念，保證操作能嚴格依據標準流程實現。具體如下：先啟動電動機，若指示燈亮起，則表示信號是正常的，當然，要準確判斷指示燈是不是正常的，這需要從兩個方面去判斷，一是觀察指示燈是否一直處在閃爍狀態，二是觀察閃爍間隔時間是不是合理的。當電動機復位后，就表示實現了順序控制。該種設計思路和PLC編程技術是吻合的，也能優化設計流程，還能將復雜的邏輯簡單化，分步進行編程，保證各項功能的實現。對于學生來說，順序控制方法可以強化他們對知識的理解和認識，從而熟練應用PLC編程技術[8]。6）邏輯函數的使用。在加工工件時，可利用三個開關控制電動機。在使用PLC進行編程時，要反復互鎖程序，以保證程序的安全、有效性。但這個過程比較麻煩，需要反復對互鎖開關進行調試，使其滿足工藝標準要求，且在反復輸入的過程中，編程者可能會漏寫、錯寫程序，無法達到工藝要求，讓學生花費時間重新去調試、糾正程序，為了節省學生的時間，能更高效地參加更高級別的程序調試，就要優化程序操作過程。在進行編程、修改時，學生還能使用所掌握的編程知識，對編程中出現的問題加以全面分析，采用有效的方式來解決。為了讓學生更深刻理解程序，就需要使用邏輯函數，便于學生更有效地處理問題[9]。
2.3PLC控制系統實驗實現過程
實驗過程的實現需要先將實驗內容確定下來：1）依據實驗控制過程實現的基本要求，將相關的技術條件確定下來；2）確定電工電子傳動模式，將PLC型號確定下來；3）完成PLC的輸入、輸出編寫任務，并繪制出相應的接線圖；4）進行編程程序設計；5）完成系統調試任務，編寫好完整、準確的說明書。確定好實驗內容后，要對實驗實現的步驟進行分析，具體如下：1）分析被控對象，弄清控制要求；2）將I/O設備確定下來；3）確定好PLC類型；4）對I/O點進行科學分配；5）進行PLC編程；6）軟件調試；7）報告撰寫。現在PLC控制系統、變頻器等的種類非常多，不同的學校用于電子電工實驗的裝置也是不同的，西門子等是學校應用最多的品牌，其技術較為成熟，用起來更加方便。
2.4PLC仿真系統設計和實驗
2.4.1實驗應用設計PLC仿真系統實驗設計包含基本、綜合實驗兩方面內容，基本實驗包含計算器、定時等相關指令，該實驗是檢測學生對PLC仿真系統基本指令的了解情況[10]。綜合實驗包括點擊正反轉控制、小車送料控制等實驗，對學生對指令的熟練情況有一個了解。
2.4.2實驗效果1）通過屏幕可以直觀了解到實驗過程中PLC控制是否合理，這為編程、調試帶來了極大的便利，為學生對電工電子控制系統方面知識的學習帶來了益處。2）虛擬仿真和現代科技的融合，讓各項技術可以融入實驗，吸引了學生的注意，調動了學生學習的熱情和積極性，提高學生實踐操作水平。3）在電工電子實驗中，學生可以結合自身需要提出要求，對控制算法進行調整，這個過程不必對復雜的硬接線過程進行調整，只要編制控制程序就行，利用計算機將虛擬對象呈現出來，就可以直觀判斷出檢測結果的正確性。
3結束語
在大部分高校電子電工實驗教學過程中，都運用了PLC編程技術，提升了學生的實踐技能和創新能力；同時，在工業發展中也發揮著很重要的作用，但從現在的情況看，PLC編輯技術在具體使用的過程中還存在一些問題有待加強和解決。因此，在今后工業領域發展建設過程中，還需要加大對PLC編程技術的探索和研究，不斷地進行技術的更新、升級，為電子電工科研、工業建設奠定基礎。
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[10]蔣宏貴.PLC編程技術在電工電子實驗中的應用分析[J].電子測試,2016(15):139-140.
作者：牛茜 單位：山西機電職業技術學院
