崔永利

（浙江金华技师学院 浙江 金华 321017）

PLC学与教体会谈

崔永利

（浙江金华技师学院 浙江 金华 321017）

总结PLC学与教经验，从整合教材内容、理清授课思路，PLC控制电路设计方法新分类两个方面详细论述了将学生迅速引入PLC知识大门的方法。

PLC；学与教；体会；教材

PLC知识进入我国职教教材只有十多年的时间，可是在国内许多大企业PLC技术早已得到广泛应用。

笔者的PLC知识是五年前培训学来的。学完后，又开展了PLC课程的教学。通过学和教，笔者有了许多体会，现介绍如下。

整合教材内容，理清授课思路

现有很多关于PLC的教材或书籍编写得杂乱无序，各种版本的所谓的PLC精品课程无标准、不规范。这使得刚接触PLC的人很难入门。实际上，通过自身的学习过程，笔者觉得PLC比老式继电器更容易学习。笔者将PLC教材整理后应用于教学，可使学生用一两个小时的时间就入门了。

笔者认为编写教材，一要简洁，二要有序。编写的顺序，应按照学生认知规律，以学生想得到知识的迫切性为顺序。学生最想了解的知识首先讲，然后，再讲学生最迫切知道的下一个问题。此外，还要注意内容简洁。例如，学生初次接触PLC课程及教材，首先想知道什么叫PLC，这个问题应该先讲。笔者仅用一句话，就将这个问题交待清楚了：“PLC就是‘可编程逻辑控制器’三个英文单词的缩写，可理解为一台工业计算机。”这个问题对刚开始学习PLC的学生多讲也没有意义。要想让学生了解得更深入，等学生对PLC知识掌握到一定程度再讲才可以。

这个问题讲完后，根据笔者自己的学习经验，接下来学生最想知道的问题就是PLC是什么样子的。根据这个思路，笔者讲的第二个问题就是PLC的外观。PLC根据外观来分类，可分为内装式和外装式两大类。外装式像一个吊扇的调速器；内装式像一块线路板，像电脑主机中的显卡。

第三个问题讲PLC的用途。这个问题也可用一句话高度概括：“PLC可用来替代老式继电器电路的控制电路部分，替代后性能可大大改善。”

第四个问题讲PLC的优点。笔者认为讲清PLC的优点，主要要讲PLC电路与老式继电器电路相比较而产生的优点。有些教材认为：PLC编程简单，易学，易懂。笔者认为这个优点是相对于电脑编程而言的，如何编程及精通各种程序语言是计算机专业人员重点要学的，而PLC是电工专业人员重点要学的，两者之间没有什么可比性。有的教材认为：PLC适应性强，应用范围广。但这个优点老式继电器电路也是具备的。笔者认真总结了PLC的优点：（1）实体（硬件）安装方便。控制电路上没有多少电线和元件，大部分工作在虚拟连接（软件连接或编程）上进行。（2）改变程序时，无须拆装硬件。（3）可靠。因为采用了大量软触点，抗干扰性能强，使得出现差错或事故的概率大大降低，可延长硬件寿命。（4）可节省许多继电器，相应地省下了许多元件，省下了安装时间与劳动力，硬件体积也变小了。

这样，半小时左右就可以完成“PLC概述”这一节内容的教学。接下来，就可以讲第二节内容：PLC的安装。PLC安装可分六个步骤：（1）输入输出分配，要求画一个I/O分配表；（2）画硬件连接图；（3）画梯形图；（4）写出指令表；（5）将程序输入PLC；（6）试车。其中，前四步是需要学生重点掌握的内容。步骤讲完后，举典型实例——自锁控制电路。这个电路只需着重讲清LD、OR、ANI、OUT、END五个指令即可。但是，为了让学生能够迅速地适应实验室的仿真实验环境，再增添LDI、ORI、AND三个指令，这样就讲全了最常用的八大指令，不太常用的指令可以先不讲，以免学生学习抓不住重点或因指令过多记忆困难而出现厌学情绪。

第三节课和第四节课讲PLC安装步骤中各步骤的规律或要求。例如，第一步写I/O分配表可归纳出以下规律：通常是一个按钮需一个输入点即X点，一个限位开关需要一个输入点；一个热继电器的常闭触点需要一输入点，通常一个接触器的线圈需要一个输出点即Y点；一个电磁阀的线圈需要一个输出点；一盏指示灯需要一个输出点。自锁控制电路的I/O分配表如表1所示。

表1 自锁控制电路I/O分配表

第二步，讲画硬件连接图的要求。画硬件连接图的要求如下：所有按钮都采用常开触头。按钮一端接相应的X点，另一端接COM点。接触器的线圈通常一端接相应的Y点，另一端与所有接触器的线圈连接在一起，然后，与熔断器串联，再接到220v电源上。220v的电源另一端，再串联一个熔断器，熔断器的另一端与PLC的COM点连接在一起。对于三菱出品的PLC，一个接触器的线圈有一个COM点，要将所有的COM点连接在一块。如果是正反转控制电路，那么其中的联锁触点要与接触器的线圈串联。自锁控制电路的硬件连接图如图1所示。

图1 自锁控制电路的硬件连接图

第三步，写梯形图。这是大家都会注意的问题，笔者就不赘述了。第四步，写指令。先介绍前文所述的八大指令的具体含义。如LD通常的意义是将一常开触点与起始母线联接起来。以此类推，通常用四个小时时间就可以把已有老式继电器电路知识基础的学生引进PLC知识的大门。许多PLC知识、如PLC工作原理、PLC内部结构、PLC发展历史、PLC发展前景等内容，笔者认为可穿插到后面的章节讲授，也可作为选学内容或自学内容。对PLC知识，应使学生先增加一些感性知识，即先入门再逐步深入。另外，PLC结构与工作原理不容易学习和掌握，对很多学生而言，学完这些后，对于实际应用PLC没有多大意义。

在学生有了PLC入门基础知识后，就可带领学生进入实验室，引导他们自己做改造老式继电器电路的实验。如用PLC进行接触器联锁的正反转控制电路实验、正反转低高速启动实验、正反转能耗制动控制实验、一些液压装置等电路的改造实验。做完这些实验后，就可带领饱尝成功体验、信心满满的学生进一步学习新指令了。

PLC控制电路设计方法新分类

绝大多数有关PLC的教材书籍，关于PLC电路设计方法的分类都不够科学和标准。各种书籍分类方法不统一，方法种类很多，使得初学者一下子搞不清楚，哪本书最好，哪种方法最好，哪种方法最易学，各种方法相比较各有什么优点，整个知识体系是怎样的，各种办法有什么联系，有什么区别。例如，有些教材将PLC电路设计方法分成经验法、原有电路改造法、逻辑设计法、步进顺序法等。除了设计方法分类之外，还将步进顺序法分成启保停方式、STL方式、TL方式、以转换为中心方式等。还有，用不同指令编写实现同一种功能的程序，每一个相同功能的电路都不尽相同，每一本书中的介绍也不尽相同。笔者初学时感到一头雾水，不易掌握。笔者还感到这些分类方法过于繁琐，有必要重新整理归纳一下。笔者花费了大量的时间，看了许多同类书籍以及许多网上发布的所谓精品课程，自己也做了大量的仿真实验后，认为正确的PLC控制电路设计方法分类应该是分为时间空间隔裂法（简称为时空分裂法）和时间空间统一法（称为时空统一法。）两大类。大家最熟悉的红绿灯PLC控制电路属于时间空间隔裂法。它先对时间顺序和红绿黄三色灯工作持续时间进行编写程序，然后对每一盏灯，即对在空间存在的PLC控制对象编写程序，如图2所示。

图2 梯形图

从第二行到第九行，再算上倒数第三行和倒数第二行，共十行，属于对时间编程；从第十行到第十五行就是对空间编程。从空间来看，有六种灯，东西绿、黄、红三种灯，南北绿、黄、红三种灯。从时间来看，有东西红灯持续时间、南北红灯持续时间、东西绿灯持续时间、东西绿灯闪光时间、东西黄灯持续时间等共十种时间。在时间段多、空间工作对象多的场合，宜用时空分裂法，而时间段多、空间工作对象少的场合宜用时空统一法。所谓的时间空间统一法，就是编写程序时，对时间顺序和空间存在的PLC的操作对象（如接触器的线圈）同时考虑的编程方法。用PLC改造老式继电器成熟的点动、自锁、正反转、星三角降压启动的电路属于时间空间统一法，经验法和步进指令也属于时间空间统一法。

使用时空隔裂法编写程序和阅读程序较容易。因为它可以先考虑时间，再考虑空间。在同一个时间内考虑的因素变少了，注意力比较集中。化复杂为简单，不易出错。一次性编程成功的几率较高，可用在情况较复杂的场合；时空统一法的优点是程序较短，可使PLC的扫描时间变短，可用在情况较简单的场合，例如机械手的梯形图，虽然有许多时间段，但每一时间段只有一个空间存在的PLC控制对象在工作，在这种情况下，就可采用STL指令进行编程。

这种分类法，不但清楚地将PLC知识梳理得一清二楚，而且还将PLC知识中哪些知识是必要的、重要的，哪些知识是可有可无的分辨得清清楚楚，还揭示了学习PLC知识的进程及其每一进程的目的性。如红绿灯PLC控制电路，要想轻松地读懂图2或设计类似的梯形图就必须搞懂时间继电器、计数器，及用PLC中的时间继电器组成的振荡器等知识。如图2中倒数第二行与倒数第三行的梯形图就是由PLC中的时间继电器组成的脉冲振荡器。如这个基本电路搞懂了，就看懂了这两行的梯形图。PLC中的时间继电器与老式继电器不同，其常开触点同时俱有启、保、停三种功能。对何时启、何时停、何时保要搞清楚。这个搞清楚了，图2基本就看懂了。这样，就使学生明白了学习PLC中时间继电器章节的目的意义，增强了学生学习这一章节知识的自觉性，提高了学习效率。在讲STL步进指令时，可告诉学生学STL步进指令的目的是达到掌握时空统一法应用的最高境界，以调动学生的学习积极性。它的优点在于一个STL常开触点同时俱备了启、保、停三种功能，大大减化了梯形图。

此时，学生对两种方法基本都熟练并掌握了，剩下的就是PLC联网的问题了。这个问题笔者认为不属于高职的研究范围。如要研究，有以上基础，学生可以临时自学一下。

综上所述，编写有关PLC的教材，应以学生想学会知识点的迫切性为编写顺序，并且讲课内容要简洁。PLC控制电路的设计方法，可分成时空隔裂法和时空统一法两大类。这种分类法，揭示了整个PLC的知识体系、学习进程以及学习的终极目标，每一进程与最终目标的关系明确，使学生容易明白清楚，并且大大提高了学生的学习效率。

[1]李伟.机床电器与PLC[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006.

[2]李胜多，张还.可编程控制器原理及逻辑控制[M].北京：中国电力出版社，2008.

[3]杨思国，江力.可编程控制器应用教程[M].合肥：合肥工业大学出版社，2008.

[4]邓则名，程良伦，谢光汉.电器与可编程控制器应用技术[M].北京：机械工业出版社，2009.

[5]阳胜峰.可编程控制器及其网络系统的综合应用[M].北京：中国电力出版社，2009.

G712

A

1672-5727（2012）04-0164-02

崔永利，男，金华技师学院实训处技电一体化教研室教师，研究方向为电工电子。

（本文责任编辑：张维佳）

（本栏责任编辑：王恒）