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工作原理

編輯

當PLC投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復執行上述三個階段。

輸入采樣

在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態和數據，并將它們存入I/O映象區中的相應得單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態和數據發生變化，I/O映象區中的相應單元的狀態和數據也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。

用戶程序執行

在用戶程序執行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統RAM存儲區中對應位的狀態；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區中對應位的狀態；或者確定是否要執行該梯形圖所規定的特殊功能指令。

培養高級PLC應用人才的關鍵是自主學習

可編程控制器（PLC）具有結構靈巧，硬件配置靈活方便、可靠性高、抗干擾能力強，易學易用的特點，已作為普遍的自動化控制器件廣泛應用于各行各業。《PLC原理及應用》課程已成為工科院校一門覆蓋面較廣的專業課，作為學校如何培養出高素質應用型PLC人才，這成為社會、學校、教師與家長關注的焦點。根據多年的教學實踐，就影響PLC人才培養的各個因素的提高與協同，我提出以下幾點建議以供參考： 

    一、教學與實習設備投入。在PLC課程的實踐教學中，應把機械、電工、電子、液壓、氣動和計算機等知識與PLC技術進行有機地聯系，擴大實習實訓課時的比重，逐步加大學校相關設備的投入，建立較為完備的PLC技術仿真實訓室，從而為“PLC仿真項目開發”的實訓教學創造良好條件。教學實踐證明，只有通過PLC仿真項目方面的實訓，讓學生親自編程、實際接線和仿真調試，并對運行過程中所遇到的問題進行分析和改進，才能真正培養學生創新思維和綜合職業能力，真正實現學生畢業后在PLC技術應用領域“*上崗”的終教學目標。 

    二、理論、實驗與實訓教學。任何課程教學活動的首要任務都是激發學生的學習興趣，同樣在PLC教學中激發學生的興趣并不難，重要的是讓學生不斷地提高，不斷地體驗到成功的喜悅，這樣才能始終保持其濃厚的興趣。

     1、理論課的首要任務是讓學生明確PLC是什么？PLC能做什么？怎么做？教師可以通過一個簡單、形象實例（如：電機的長動控制）的完整講解、操作與演示，先讓學生了解PLC控制系統包括主電路與控制電路，PLC的外部硬件連線與內部軟件編程兩個基本的環節僅僅充當控制電路部分，讓學生整體了解PLC控制系統的構成與工作過程，再以此為基礎進行外部硬件連線與內部軟件編程兩個基本環節的深入講解，這樣便于學生對比繼電接觸器控制系統對本課程的整體把握，明確課程的中心任務，有了目標也就有了學習的動力。 

    理論課教學過程中要使用多媒體教學手段，利用多種計算機技術制作以PPT為主體的電子課件，借助多媒體技術，用生動豐富的畫面和美妙動聽的音樂效果吸引學生的注意力，激發學生的學習興趣，同時可以提高教學的效率。PLC的外部接線（包括主電路接線）首先講原理圖，結合實驗、實訓、實習講解裝配圖與實際連線圖，要讓學生體會課堂上的原理圖、實驗中的接線與實訓、實習中的接線的區別與聯系，教會學生善于理論聯系實踐，以理論指導實踐，以實踐驗證理論。 

當前流行的三菱PLC的編程軟件為FXGP_WIN-C與GXDeveloper，FXGP_WIN-C沒有仿真功能，在理論講授中缺乏直觀性，而GXDeveloper編程軟件加裝GXSimulator6-C后具有仿真功能，在編程器件、指令與編程實例的講解中利用仿真可以加強直觀性，便于學生的理解，對于某些程序的檢驗與編寫學生可以不用到實驗室，直接利用學校機房結合軟件的仿真功能完成，這樣既增強了學生自主學習的能力，提高了學習興趣，也提高了學習的效率，學生不用走進實驗室也能使理論教學與實驗教學同步進行，大大提高老師的教學效果以及學生的理解和接受能力。

    2、實驗、實訓與上機課可以采用自主學習方式。自主學習方式是一種學習者在總體教學目標的宏觀調控下，在教師的指導下，根據自身條件和需要自由地選擇學習目標，學習內容和方法，并通過自我調控的學習活動完成具體學習目標的學習方式。自主學習離不開教師的適時指導與評價，學生只有在教師的適時幫助下，才能不斷地完成一個又一個實驗與實訓項目，獲得越來越大的成就感，增加自己自主學習的動力，從而保證自主學習方式的良性發展。教師還必須結合理論課程的進程，結合實驗實訓設備編寫由淺入深、逐步遞進、面向不同層次學生的實驗實訓指導書，為學生的自主學習提供有力的理論支撐。

     3、綜合實訓是PLC課程重要的一個環節。要安排充足的時間進行，還要提高實訓的效率，綜合考慮學生個體的差異。在實訓中，遵循能者多勞，共同提高的原則，把學生按個體差異分組，各組根據自己的能力情況選擇不同控制要求的實訓內容，根據控制要求，進行編程、調試，故障診斷與排除。這種方法較靈活的解決了學生能力差異存在的相互制約問題，同時也培養了學生的分工及團隊合作的能力。 

    三、成績評價機制。應該明確成績評價不是教學行為的終目的，成績評價應作為激勵學生學習的一種方法，成績評價應做到及時、公正，具有可操作性。1、理論成績評定包括筆試成績、平時成績和實驗成績，筆試成績通過開卷或閉卷方式，考核了學生對PLC基本知識的掌握程度；平時成績通過平時獨立完成作業的質量、上課出勤、課堂上解決問題的能力及創新方法等來評定；2、實驗實訓成績評價應能體現出競爭機制，根據不同的任務要求分兩種情況，保證完成質量的前提下，根據完成速度評定分數；第二，保證統一時間的前提下，根據完成質量評定分數。教師根據完成質量或速度只對每個團隊進行分數評定，團隊每個成員的分數則依據教師給定分數通過本團隊民主評議得分，這樣促進團隊內每個成員的積極性與主動性，同時培養學生的團隊意識。 

    四、校內學習與校外鍛煉。學生在學校所學的PLC知識與技能對比實際工作崗位中的PLC控制系統，仍具有一定的差異或差距，學生就業后在工作崗位中一定會遇到一些難于解決的難題，這就需要學校、教師仍然要加強對學生畢業工作過程的指導，把這些問題的解決方法做成典型案例對在校學生講解，對在校生來說也是一種良好經驗的積累。學生就業后，在工作崗位上應不斷地與學校教師溝通，不斷地向有經驗的師傅請教，才能熟練掌握PLC控制系統的設計與應用。

     總之，作為學校只有做到以上若干方面協同優化，才能真正培養出高素質應用型PLC人才。

即，在用戶程序執行過程中，只有輸入點在I/O映象區內的狀態和數據不會發生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區或系統RAM存儲區內的狀態和數據都有可能發生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數據的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態或數據只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。

輸出刷新

當掃描用戶程序結束后，PLC就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區內對應的狀態和數據刷新所有的輸出鎖存電路，再經輸出電路驅動相應的外設。這時，才是PLC的真正輸出。

同樣的若干條梯形圖，其排列次序不同，執行的結果也不同。另外，采用掃描用戶程序的運行結果與繼電器控制裝置的硬邏輯并行運行的結果有所區別。當然，如果掃描周期所占用的時間對整個運行來

保養

編輯

設備定期測試、調整

（1） 每半年或季度檢查PLC柜中接線端子的連接情況，若發現松動的地方及時重新堅固連接；

（2） 對柜中給主機供電的電源每月重新測量工作電壓；

設備定期清掃

（1） 每六個月或季度對PLC進行清掃，切斷給PLC供電的電源把電源機架、CPU主板及輸入/輸出板依次拆下，進行吹掃、清掃后再依次原位安裝好，將全部連接恢復后送電并啟動PLC主機。認真清掃PLC箱內衛生；

（2） 每三個月更換電源機架下方過濾網；

檢修前準備

（1） 檢修前準備好工具；

（2） 為保障元件的功能不出故障及模板不損壞，必須用保護裝置及認真作防靜電準備工作；

（3） 檢修前與調度和操作工好，需掛檢修牌處掛好檢修牌；

設備拆裝順序及方法

（1） 停機檢修，必須兩個人以上監護操作；

（2） 把CPU前面板上的方式選擇開關從“運行”轉到“停”位置；

（3） 關閉PLC供電的總電源，然后關閉其它給模坂供電的電源；

（4） 把與電源架相連的電源線記清線號及連接位置后拆下，然后拆下電源機架與機柜相連的螺絲，電源機架就可拆下；

（5） CPU主板及I/0板可在旋轉模板下方的螺絲后拆下；

（6） 安裝時以相反順序進行；

檢修工藝及技術要求

（1） 測量電壓時，要用數字電壓表或精度為1%的萬能表測量

（2）電源機架，CPU主板都只能在主電源切斷時取下；

（3） 在RAM模塊從CPU取下或插入CPU之前，要斷開PC的電源，這樣才能保證數據不混亂；

（4） 在取下RAM模塊之前，檢查一下模塊電池是否正常工作，如果電池故障燈亮時取下模塊RAM內容將丟失；

（5） 輸入/輸出板取下前也應先關掉總電源，但如果生產需要時I/0板也可在可編程控制器運行時取下，但CPU板上的QVZ（超時）燈亮；

（6） 撥插模板時，要格外小心，輕拿輕放，并運離產生靜電的物品；

（7） 更換元件不得帶電操作；

（8） 檢修后模板安裝一定要安插到位

電池更換

編輯

當PLC的用戶程序要保留在RAM中時，就會用到電池，電池通常是3V或3.6V的不可充電的鋰電池，電池的使用壽命通常是五年左右，電池用久了，電壓就會下降，當其下降到不足以保證RAM中數據時，RAM中的程序就會丟失。如果用戶沒有備份程序，就會相當麻煩。

一般PLC內部設有電池電壓檢測電路，當電壓下降到一定程度時，PLC就會報警，提醒更換電池。PLC的使用說明書都有提供更換電池的方法。一般來 說，PLC在斷電后，因為PLC上RAM電源端接有充電電容，即使把電池去掉，電容上充電電量也足夠RAM內的數據保持一段時間，所以如果取掉電池后在短 時間內（通常5分鐘）再將新電池換上去，數據是不會丟失的。

但用戶實際使用PLC的環境情況不盡相同，例如電容的容量下降，RAM電源回路有 灰塵、油泥等形成放電回路等，這會加快PLC斷電后電容的放電速度，從而使時間不好把握。如果在帶電的情況下更換電池就可保程序*。因為電源始終會 有電壓加在RAM芯片的電源腳。當然更換時亦要小心應對，注意電池的極性以及避免短路情況發生。

是把PLC通電15分鐘（給內部電容充電），斷電，在5分鐘內換好新的電池，再上電試一下。

西門子PLC有帶卡的，有不帶電池的；也有帶卡的，帶電池的。程序存在MMC卡中，如果沒有存儲卡，需要電池保存程序的，更換電池時候務必注意，帶電的情況下，將舊電池取出來，然后將新電池換上即可。