第一篇：關(guān)于PLC控制技術(shù)一體化教學(xué)方法的探索(一)

關(guān)于ＰＬＣ控制技術(shù)一體化教學(xué)方法的探索(一)摘要：通過對PLC控制技術(shù)一體化教學(xué)方法的探索，以學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的具體作品為例，闡述了在職業(yè)中學(xué)PLC控制技術(shù)課程教學(xué)中運用理論實習(xí)操作一體化教學(xué)方法的可行性。關(guān)鍵詞：PLC控制技術(shù)；一體化教學(xué)方法；探索

現(xiàn)行的職業(yè)中學(xué)課堂教學(xué)，大多數(shù)專業(yè)還是把理論教學(xué)和實習(xí)操作分開進行，而這種做法對于機電專業(yè)來講，專業(yè)教師不好教，學(xué)生無心學(xué)。為扭轉(zhuǎn)這一被動局面，我在PLC控制技術(shù)教學(xué)過程中運用了理論與實習(xí)操作一體化的教學(xué)方法，收到了較好的教學(xué)效果。傳統(tǒng)職中教學(xué)方法 存在的主要問題及原因

其一為“填鴨式”教學(xué)。職中學(xué)生文化知識基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)缺乏想象力，要掌握PLC控制技術(shù)所遇到的困難是可想而知的。“填鴨式”教學(xué)從頭講到尾，照搬書本；即使使用多媒體教學(xué)，也只是把原先寫在黑板上的內(nèi)容搬上了屏幕，教學(xué)手段雖有變化，但教學(xué)內(nèi)容和效果并沒有本質(zhì)變化。

其二為理論與實習(xí)操作分離，不重視專業(yè)訓(xùn)練。上理論課時，學(xué)生對教師講授的知識只是死記硬背，學(xué)生普遍感到似懂非懂、難學(xué)易忘；對于專業(yè)實習(xí)操作課，學(xué)生雖感興趣，但專業(yè)技術(shù)理論知識已遺忘甚多，往往只限于模仿性的操作訓(xùn)練，而無法觸類旁通，自然也就無法形成系統(tǒng)的操作技能。由于理論和實習(xí)操作相脫節(jié)，學(xué)生對機電專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣得不到激發(fā)，學(xué)習(xí)積極性難以調(diào)動，學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的方法和能力很難得到有效培養(yǎng)。

其三為理論課教學(xué)安排時間跨度大，學(xué)生對理論的認識是斷續(xù)、分散的，整體認識不清楚、理解不透徹，學(xué)習(xí)難度加大。

其四為專業(yè)技術(shù)理論教學(xué)和實習(xí)操作教學(xué)分段實施，理論教師與實習(xí)操作指導(dǎo)教師各負其責(zé)，造成了相互脫節(jié)，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面難以形成有機結(jié)合。教學(xué)過程中往往出現(xiàn)“各自為戰(zhàn)”和“相互推諉”的現(xiàn)象，專業(yè)教材之間的內(nèi)在聯(lián)系得不到協(xié)調(diào)，教學(xué)內(nèi)容沒辦法合理統(tǒng)籌。以專業(yè)理論為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，容易產(chǎn)生偏重理論教學(xué)而輕實習(xí)操作的不良傾向，教師很難完成機電專業(yè)PLC控制技術(shù)編程的教學(xué)任務(wù)，也不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。理論與實習(xí)操作一體化教學(xué)的具體做法

針對職業(yè)中學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的實際問題，我在機電專業(yè)PLC控制技術(shù)教學(xué)過程中進行了“理論與實習(xí)操作一體化”教學(xué)探索。具體做法是： 第一，以國家中等職業(yè)教育規(guī)劃教材為藍本，在機電專業(yè)教學(xué)大綱的指導(dǎo)下，將機電專業(yè)的PLC控制技術(shù)教材根據(jù)學(xué)校具體的實習(xí)實訓(xùn)儀器設(shè)備情況，劃分為電工基礎(chǔ)，電力拖動引入，可編程控制器的認識，“啟、停、反”的可編程控制的認識訓(xùn)練，PLC控制技術(shù)的邏輯編程技術(shù)等五個部分，把電工基礎(chǔ)知識融入到電力拖動技術(shù)中，電力拖動技術(shù)為可編程控制服務(wù)，遵循這樣的教學(xué)思路來安排教學(xué)內(nèi)容。讓學(xué)生多次訓(xùn)練“啟、停、反”的直接控制，甚至教師可以有意識讓學(xué)生接錯一條控制線，以引起學(xué)生的注意，最后讓學(xué)生自己來修改，通過修改過程引入PLC控制技術(shù)的可編程控制，讓學(xué)生進行對比，再多次訓(xùn)練“啟、停、反”的邏輯控制程序，使學(xué)生在操作過程中認識可編程控制的優(yōu)點，從而實現(xiàn)由直接控制向邏輯控制的過渡。學(xué)生的主要學(xué)習(xí)場所就在實訓(xùn)室，各階段的教學(xué)內(nèi)容是實訓(xùn)穿插相關(guān)理論，講完相關(guān)理論后，學(xué)生可以馬上根據(jù)教師所講進行“模擬”訓(xùn)練，以達到強化理論的效果。另外，在教學(xué)過程中，大量運用實物、教具、多媒體等手段，達到理論與實習(xí)操作相結(jié)合的一體化教學(xué)，從而實現(xiàn)理論指導(dǎo)實踐，實踐檢驗理論的目的。

第二，針對職中機電專業(yè)學(xué)生知識基礎(chǔ)較差的特點，在教學(xué)過程中，盡量利用實際簡單電路進行直觀演示，將電機用實物模型展現(xiàn)在學(xué)生面前，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，縮短認識過程。同時，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生動手按電力拖動的要求接線，實現(xiàn)對電動機的直接控制，將書本理論與實踐相結(jié)合，促進理解，加深記憶，學(xué)習(xí)效率得到明顯提高。第三，在理論實習(xí)操作一體化教學(xué)中，不要求學(xué)生掌握繁瑣的理論，學(xué)生通過電力拖動的實習(xí)操作很快就能建立一個清晰、直觀的概念，大大提高了教學(xué)效率。教師講授時可從電力拖動知識需要引入課題，明確電動機啟動的工作條件，使學(xué)生很快理解電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，還可以用多媒體和實物進行演示，在學(xué)生進一步理解控制和被控制之間的關(guān)系后，學(xué)生在教師指導(dǎo)下立刻進行動手操作，從而加深認識。這樣，相對所需課時縮短了，可安排學(xué)生進行實習(xí)操作練習(xí)，進一步加強學(xué)生的動手能力培養(yǎng)。

第四，職中機電專業(yè)PLC控制技術(shù)教學(xué)運用理論實習(xí)操作一體化教學(xué)方法，對教師的教學(xué)水平提出了更高、更新的要求。它要求專業(yè)教師除了必須具備相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)的理論知識外，還必須具備高級電工維修技能以上的操作水平，才能在授課過程中進行規(guī)范、準(zhǔn)確的操作演示和指導(dǎo)學(xué)生進行實習(xí)操作。

第二篇：PLC控制技術(shù)

關(guān)于PLC控制技術(shù)一體化教學(xué)方法的探索

摘要：通過對PLC控制技術(shù)一體化教學(xué)方法的探索，以學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的具體作品為例，闡述了在職業(yè)中學(xué)PLC控制技術(shù)課程教學(xué)中運用理論實習(xí)操作一體化教學(xué)方法的可行性。

關(guān)鍵詞：PLC控制技術(shù)；一體化教學(xué)方法；探索

現(xiàn)行的職業(yè)中學(xué)課堂教學(xué)，大多數(shù)專業(yè)還是把理論教學(xué)和實習(xí)操作分開進行，而這種做法對于機電專業(yè)來講，專業(yè)教師不好教，學(xué)生無心學(xué)。為扭轉(zhuǎn)這一被動局面，我在PLC控制技術(shù)教學(xué)過程中運用了理論與實習(xí)操作一體化的教學(xué)方法，收到了較好的教學(xué)效果。

傳統(tǒng)職中教學(xué)方法存在的主要問題及原因

其一為“填鴨式”教學(xué)。職中學(xué)生文化知識基礎(chǔ)普遍較差，學(xué)習(xí)缺乏想象力，要掌握PLC控制技術(shù)所遇到的困難是可想而知的。“填鴨式”教學(xué)從頭講到尾，照搬書本；即使使用多媒體教學(xué)，也只是把原先寫在黑板上的內(nèi)容搬上了屏幕，教學(xué)手段雖有變化，但教學(xué)內(nèi)容和效果并沒有本質(zhì)變化。

其二為理論與實習(xí)操作分離，不重視專業(yè)訓(xùn)練。上理論課時，學(xué)生對教師講授的知識只是死記硬背，學(xué)生普遍感到似懂非懂、難學(xué)易忘；對于專業(yè)實習(xí)操作課，學(xué)生雖感興趣，但專業(yè)技術(shù)理論知識已遺忘甚多，往往只限于模仿性的操作訓(xùn)練，而無法觸類旁通，自然也就無法形成系統(tǒng)的操作技能。由于理論和實習(xí)操作相脫節(jié)，學(xué)生對機電專業(yè)的學(xué)習(xí)興趣得不到激發(fā)，學(xué)習(xí)積極性難以調(diào)動，學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)的方法和能力很難得到有效培養(yǎng)。

其三為理論課教學(xué)安排時間跨度大，學(xué)生對理論的認識是斷續(xù)、分散的，整體認識不清楚、理解不透徹，學(xué)習(xí)難度加大。

其四為專業(yè)技術(shù)理論教學(xué)和實習(xí)操作教學(xué)分段實施，理論教師與實習(xí)操作指導(dǎo)教師各負其責(zé)，造成了相互脫節(jié)，在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法等方面難以形成有機結(jié)合。教學(xué)過程中往往出現(xiàn)“各自為戰(zhàn)”和“相互推諉”的現(xiàn)象，專業(yè)教材之間的內(nèi)在聯(lián)系得不到協(xié)調(diào)，教學(xué)內(nèi)容沒辦法合理統(tǒng)籌。以專業(yè)理論為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式，容易產(chǎn)生偏重理論教學(xué)而輕實習(xí)操作的不良傾向，教師很難完成機電專業(yè)PLC控制技術(shù)編程的教學(xué)任務(wù)，也不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要。

理論與實習(xí)操作一體化教學(xué)的具體做法

針對職業(yè)中學(xué)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的實際問題，我在機電專業(yè)PLC控制技術(shù)教學(xué)過程中進行了“理論與實習(xí)操作一體化”教學(xué)探索。具體做法是：

第一，以國家中等職業(yè)教育規(guī)劃教材為藍本，在機電專業(yè)教學(xué)大綱的指導(dǎo)下，將機電專業(yè)的PLC控制技術(shù)教材根據(jù)學(xué)校具體的實習(xí)實訓(xùn)儀器設(shè)備情況，劃分為電工基礎(chǔ)，電力拖動引入，可編程控制器的認識，“啟、停、反”的可編程控制的認識訓(xùn)練，PLC控制技術(shù)的邏輯編程技術(shù)等五個部分，把電工基礎(chǔ)知識融入到電力拖動技術(shù)中，電力拖動技術(shù)為可編程控制服務(wù)，遵循這樣的教學(xué)思路來安排教學(xué)內(nèi)容。讓學(xué)生多次訓(xùn)練“啟、停、反”的直接控制，甚至教師可以有意識讓學(xué)生接錯一條控制線，以引起學(xué)生的注意，最后讓學(xué)生自己來修改，通過修改過程引入PLC控制技術(shù)的可編程控制，讓學(xué)生進行對比，再多次訓(xùn)練“啟、停、反”的邏輯控制程序，使學(xué)生在操作過程中認識可編程控制的優(yōu)點，從而實現(xiàn)由直接控制向邏輯控制的過渡。學(xué)生的主要學(xué)習(xí)場所就在實訓(xùn)室，各階段的教學(xué)內(nèi)容是實訓(xùn)穿插相關(guān)理論，講完相關(guān)理論后，學(xué)生可以馬上根據(jù)教師所講進行“模擬”訓(xùn)練，以達到強化理論的效果。另外，在教學(xué)過程中，大量運用實物、教具、多媒體等手段，達到理論與實習(xí)操作相結(jié)合的一體化教學(xué)，從而實現(xiàn)理論指導(dǎo)實踐，實踐檢驗理論的目的。

第二，針對職中機電專業(yè)學(xué)生知識基礎(chǔ)較差的特點，在教學(xué)過程中，盡量利用實際簡單電路進行直觀演示，將電機用實物模型展現(xiàn)在學(xué)生面前，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，縮短認識過程。同時，在教師指導(dǎo)下，學(xué)生動手按電力拖動的要求接線，實現(xiàn)對電動機的直接控制，將書本理論與實踐相結(jié)合，促進理解，加深記憶，學(xué)習(xí)效率得到明顯提高。

第三，在理論實習(xí)操作一體化教學(xué)中，不要求學(xué)生掌握繁瑣的理論，學(xué)生通過電力拖動的實習(xí)操作很快就能建立一個清晰、直觀的概念，大大提高了教學(xué)效率。教師講授時可從電力拖動知識需要引入課題，明確電動機啟動的工作條件，使學(xué)生很快理解電動機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，還可以用多媒體和實物進行演示，在學(xué)生進一步理解控制和被控制之間的關(guān)系后，學(xué)生在教師指導(dǎo)下立刻進行動手操作，從而加深認識。這樣，相對所需課時縮短了，可安排學(xué)生進行實習(xí)操作練習(xí)，進一步加強學(xué)生的動手能力培養(yǎng)。

第四，職中機電專業(yè)PLC控制技術(shù)教學(xué)運用理論實習(xí)操作一體化教學(xué)方法，對教師的教學(xué)水平提出了更高、更新的要求。它要求專業(yè)教師除了必須具備相關(guān)專業(yè)系統(tǒng)的理論知識外，還必須具備高級電工維修技能以上的操作水平，才能在授課過程中進行規(guī)范、準(zhǔn)確的操作演示和指導(dǎo)學(xué)生進行實習(xí)操作。

PLC控制技術(shù)教學(xué)實行理論實習(xí)操作一體化的案例

教學(xué)單元為五人搶答器的程序編寫（共8學(xué)時，每次課2學(xué)時）。

（一）教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)：掌握PLC控制技術(shù)的基本程序編寫方法（先用梯形圖，然后用指令表）。能力目標(biāo)：初步具有能實現(xiàn)可編程控制的邏輯編程能力。

（二）教學(xué)流程

提出要解決的問題以一次知識搶答活動為例，請你用PLC可編程控制器編寫一個五人搶答器的程序，并調(diào)試模擬運行。要求：在主持人宣布開始以后才可以搶答，20秒以后，還沒有任何一組搶答，則自動停止本題的搶答；任何一個人搶到以后，其他選手不能再搶（有鎖定功能）；一次搶答完成以后，主持人要復(fù)位，再準(zhǔn)備進行下一次搶答。任務(wù)給出以后，教師引導(dǎo)學(xué)生。不能理解題意、甚至無法動手操作的學(xué)生，可以聽教師講解、指導(dǎo)；能理解題意、有一定思路的學(xué)生可以動手完成。這樣，每位學(xué)生都有事可做，教學(xué)氣氛活躍了很多。

自主探究學(xué)生完成教師給出的任務(wù)后交指導(dǎo)教師點評，教師指出學(xué)生編寫的程序哪些地方需要修改，為什么要修改等等。要求學(xué)生從實際出發(fā)，思考符合實際工程要求的、邏輯思路清晰的程序。

利用實物演示編程效果把學(xué)生所編寫的程序通過接口電路引到學(xué)生自己焊接的搶答器模擬電路板上，由5位學(xué)生進行現(xiàn)場模擬搶答，看看還有哪些沒有考慮到，還要做哪些相應(yīng)的修改。例如，有學(xué)生提到：第一個人搶到以后應(yīng)有聲音，要增加揚聲器的控制輸出端；搶到的組號還應(yīng)有閃爍等。這樣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性被激發(fā)出來，相關(guān)的理論知識也得到了補充。學(xué)生不僅學(xué)會了PLC控制技術(shù)的邏輯編程，還自然學(xué)習(xí)了電子技術(shù)的相關(guān)知識，使理論與操作達到了完美結(jié)合。

討論教師和幾位學(xué)生組成“專家組”，對每一位學(xué)生的作業(yè)進行點評，然后學(xué)生共同討論，對每一題評出“編程之星”，學(xué)期末可根據(jù)“編程之星”的獲得次數(shù)評定平時成績。

作業(yè)要求學(xué)生把搶答器程序編寫的邏輯思維“移植”到對交通燈、自動售貨機等的控制上，這樣更加有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，在自習(xí)課、活動課時間，有的學(xué)生也自覺到實訓(xùn)室進行編程練習(xí)，真正實現(xiàn)了“要我學(xué)”到“我要學(xué)”的轉(zhuǎn)變。

（三）教學(xué)效果

通過理論與實習(xí)操作一體化教學(xué)模式的具體運用，原來在職中沒法完成的功能指令部分的教學(xué)也收到了很好的教學(xué)效果。當(dāng)學(xué)生看到簡單的邏輯編程實現(xiàn)了復(fù)雜的功能以后，對功能指令產(chǎn)生了強烈的學(xué)習(xí)興趣，對他們繼續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課起到了很好的激勵作用。

理論實習(xí)操作一體化教學(xué)的啟示和體會

幾年來，理論實習(xí)操作一體化教學(xué)的探索在實踐中取得了良好的效果，學(xué)生看得見、摸得著，生動而不呆板，既容易理解，又記得牢固。在實踐中我有如下幾點體會：（1）理論實習(xí)操作一體化教學(xué)方法可以使技能操作訓(xùn)練與相關(guān)專業(yè)理論緊密銜接，實現(xiàn)了理論與實踐密切結(jié)合、理性認識與感性認識同步提高。（2）職中機電專業(yè)理論教學(xué)和操作訓(xùn)練的有機結(jié)合，使學(xué)生有較多機會將專業(yè)理論知識與實際反復(fù)對照理解。由于這種教學(xué)方法運用了感知記憶、理解記憶、運動記憶等記憶方法，所以學(xué)生容易在大腦中較快地形成總體結(jié)構(gòu)的全方位表象，技能形成較快。（3）理論學(xué)習(xí)與技能訓(xùn)練反復(fù)交叉進行，內(nèi)容不斷更新，學(xué)生有新鮮感。理論指導(dǎo)下的技能訓(xùn)練，使學(xué)生感覺學(xué)到了實在的本領(lǐng)，自信心增強，技能形成進程加快。（4）理論實習(xí)操作一體化教學(xué)方法增加了師生的直接接觸，教師能比較直觀地了解學(xué)生掌握專業(yè)知識和操作能力的程度，有利于切合實際地對學(xué)生加以指導(dǎo)，因材施教，滿足不同層次學(xué)生的需求。

參考文獻：

[1]鄭鳳翼，等.圖解PLC控制系統(tǒng)梯形圖和語句表[M].北京：人民郵電出版社，2006.[2]田明，等.觸摸式可編程終端[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.[3]高勤.電器及PLC控制技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2002.

第三篇：電氣與PLC控制技術(shù)

《電氣與PLC控制技術(shù)》智慧型課程教學(xué)改革 自從2008年IBM首次提出“智慧地球”概念，“智慧地球”戰(zhàn)略得到了世界各國的普遍認可，而教育對未來城市的發(fā)展起著決定性的作用，智慧教育就是在這樣的背景下誕生。智慧教育是依托物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、移動通信等新一代信息技術(shù)所打造的物聯(lián)化、感知化、泛在化、智能化和個性化的新型教育形態(tài)和教育模式，它是教育信息化的未來發(fā)展趨勢，是未來教育的主要形態(tài)。有別與單純的網(wǎng)絡(luò)教育和信息化教育，智慧教育是教育信息化高度發(fā)展的教育新形態(tài)。在與課程的融合上更優(yōu)于網(wǎng)絡(luò)和信息化教育。智慧教育是教育信息化高度發(fā)展的教育新形態(tài)，是“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的必然。它給傳統(tǒng)教育在教育觀念、教育角色、教學(xué)方法、教學(xué)模式帶來了新的轉(zhuǎn)變。

世界范圍內(nèi)也因此掀起了新一輪基于信息化的教育創(chuàng)新和改革的浪潮。我國在《國家中長期教育改革和發(fā)展綱要（2010-2020）》指出：“信息技術(shù)對教育具有革命性影響，必須予以高度重視”，《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020）》也提出“要探索現(xiàn)代信息技術(shù)與教育的全面深度融合，以信息化引領(lǐng)教育理念和教育模式的創(chuàng)新，充分發(fā)揮教育信息化在教育改革和發(fā)展中的支撐與引領(lǐng)作用。”黨的十八屆三中全會也密切關(guān)注教育改革，提出“運用信息技術(shù)破解教育改革與發(fā)展難題”的總體要求。把教育信息化納入國家信息化發(fā)展整體戰(zhàn)略。[1] 以個性化、社會化、開放化、智能化、集成化、碎片化為特征的智慧教育

1）理論意義: 智慧教育是教育發(fā)展的新常態(tài)，加強對該模式下課堂教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式的理論研究，對完善智慧教育理論體系很有必要。

2）實踐意義:通過對智慧課程教學(xué)過程和教學(xué)方法模式進行研究，探索如何在智慧課程教學(xué)中使教師課堂教學(xué)行為更好地發(fā)生，以提高教學(xué)效果，從而為智慧課程開發(fā)者和教學(xué)者提供教育理論支撐，促進智慧課程建設(shè)，推動智慧教育進程。

隨著互聯(lián)網(wǎng)+教育的發(fā)展已越來越受到教育界廣泛的重視。全球范圍內(nèi)的M00C、翻轉(zhuǎn)式課堂、微課、在線課堂等教學(xué)形式孕育而生，為教育帶來了活力，但也存在以下問題： 1)教學(xué)形式過于獨立，未能很好的將傳統(tǒng)教育與網(wǎng)絡(luò)教育進行融合。

2)改變傳統(tǒng)教材中的知識和多媒體資源的實時對接，學(xué)生學(xué)習(xí)中的主體地位未能體系。

3)且如何將互聯(lián)網(wǎng)中的技術(shù)融合到理工科類課程中探索。

智慧教育是教育發(fā)展的新常態(tài)，對此進行相關(guān)研究很有必要。因此，本研究將以對本校開發(fā)的智慧課程為例，對其教師課堂教學(xué)行為進行深入研究，以期得出一些課堂行為的特征，從而促進教師在智慧課程開發(fā)，更好地實行有效教學(xué)。

1、個性化

布魯姆教育目標(biāo)分類修訂版將認知領(lǐng)域?qū)W習(xí)者對知識的領(lǐng)悟程度由低到高分為“識記、理解、應(yīng)用、分析、評價、創(chuàng)造”六個層次，并將這六個層次的目標(biāo)分類劃分為淺表學(xué)習(xí)與深度學(xué)習(xí)兩個層級，淺表學(xué)習(xí)指向“識記、理解、應(yīng)用”，深度學(xué)習(xí)指向“分析、評價、創(chuàng)造” [5]

祝智庭.智慧教育新發(fā)展 : 從翻轉(zhuǎn)課堂到智慧課堂及智慧學(xué)習(xí)空間 [J].開放教育研究 ,2016,(02):18-26 教學(xué)內(nèi)容按分為為每一個學(xué)生提供更好的人性關(guān)懷，實現(xiàn)教育優(yōu)質(zhì)均衡發(fā)展，是智慧教育的核心。采用最為先進的信息技術(shù)手段，采集獲取學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求，根據(jù)學(xué)習(xí)者的學(xué)業(yè)水平智能地提供全過程學(xué)習(xí)支持和及時的評價反饋，并根據(jù)學(xué)習(xí)過程進行動態(tài)調(diào)整；輔助教師在課堂上隨時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，從而做出精準(zhǔn)的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，調(diào)整教學(xué)環(huán)節(jié)；在課后，則可以使學(xué)習(xí)者基于智能化的學(xué)習(xí)環(huán)境開展自學(xué)、自測、協(xié)作交流等。

第四篇：PLC一體化教學(xué)的探索

PLC一體化教學(xué)的探索

摘 要：PLC應(yīng)用技術(shù)作為電氣自動化、機電一體化的一門核心專業(yè)課程，它的理論性和靈活性均較強，對實踐環(huán)節(jié)也有較高的要求，單靠傳統(tǒng)的教學(xué)方法已達不到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)，筆者在教學(xué)初期也碰上同樣的問題，后來進行教學(xué)改革，實行一體化教學(xué)，教學(xué)效果不錯。

關(guān)鍵詞： PLC

教學(xué)改革

一體化教學(xué)

PLC（可編程控制器）綜合計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型自動控制裝置，在我國已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動化控制、機械制造、輕工業(yè)等各種行業(yè)，成為了很多學(xué)校工科類專業(yè)一門重要的綜合性很強的專業(yè)課程。

目前，職業(yè)學(xué)校學(xué)生基礎(chǔ)差，用傳統(tǒng)的教學(xué)方式講授抽象的專業(yè)理論課，學(xué)生感覺較難入門，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。筆者在實施PLC課程的教學(xué)初期，按傳統(tǒng)的教學(xué)方式開展教學(xué)，教學(xué)效果一般;通過幾年的教學(xué)實踐，積累了一些教學(xué)經(jīng)驗，進行了教學(xué)改革，改革了按教材章節(jié)順序進行授課的傳統(tǒng)，變?yōu)榘凑n題式單元進行教學(xué)，采用一體化的教學(xué)模式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量提高了，教學(xué)效果變好了。下面就筆者在教學(xué)中實施一體化教學(xué)模式的一些做法和思考進行探討。

一、合理地改革教材，設(shè)計好每一個實例課題

我們知道，傳統(tǒng)的教材一般都強調(diào)理論的全面性和系統(tǒng)性，用于教學(xué)的PLC教材，沒有成熟的技校配套教材，教師如果按照教材的順序進行教學(xué)，學(xué)生在所有理論學(xué)習(xí)完后，才進行基本操作，由于時間上滯后，教學(xué)效果很不好。因此，教師實施教學(xué)時，則要考慮有利于學(xué)習(xí)者的認知過程而開展教學(xué)，編寫相配套的教材是進行一體化教學(xué)的根本。

PLC課程的引入，是在學(xué)生學(xué)習(xí)了電力拖動控制線路和機床電路教學(xué)的基礎(chǔ)上進行的，此時，學(xué)生對繼電器控制線路有了較扎實的基礎(chǔ)，而PLC是由傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)演變發(fā)展而來的，兩者具有一脈相承的密切聯(lián)系。為此，筆者在PLC課程的教學(xué)時，從電力拖動控制線路中的點動、單向連續(xù)運行、正反轉(zhuǎn)等控制線路引入，用PLC改造上述電力拖動控制線路，由于學(xué)生對上述線路的工作原理、安裝接線、通電調(diào)試都很熟悉，能較快地學(xué)會PLC的設(shè)計思路和方法，達到事半功倍的效果。

筆者在PLC課程的教學(xué)中采用了課題式單元教學(xué)，重新編排教學(xué)內(nèi)容，搜集了幾十個PLC應(yīng)用實例，并通過篩選、整合，由淺入深，循序漸進，每個課題以一個應(yīng)用實例為主題，由應(yīng)用同類指令的實例課題組合成為一個教學(xué)單元，單元內(nèi)的課題按照其難易程度來安排教學(xué)的先后順序，這些實例課題既能方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，又要包含本課程的所有知識點。

二、改革傳統(tǒng)教學(xué)模式，實施一體化的教學(xué)

傳統(tǒng)教學(xué)模式將專業(yè)理論教學(xué)和技能訓(xùn)練二者截然分開，一般是先進行理論課教學(xué)，然后才進行相應(yīng)的實操訓(xùn)練。中職學(xué)生普遍存在基礎(chǔ)相對薄弱、理解能力欠佳的問題，學(xué)習(xí)理論時，不能及時進行訓(xùn)練，理論和實踐嚴重脫節(jié)，學(xué)生所學(xué)的知識不能及時轉(zhuǎn)化為技能，不能學(xué)以致用，自然會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

一體化教學(xué)模式能使每一課題都能講授、示范、訓(xùn)練同步進行，突出了現(xiàn)場示范，增強了直觀性，使學(xué)生能夠用理論指導(dǎo)實踐，在實踐中消化理論，讓他們對知識產(chǎn)生親切感，對設(shè)備產(chǎn)生熟悉感，從而提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的靈活性和創(chuàng)造性，在教學(xué)過程中突出學(xué)生動手能力和專業(yè)技能的培養(yǎng)，使教學(xué)收到事半功倍的良好效果。

三、教學(xué)過程中教師應(yīng)引導(dǎo)得當(dāng)，實施過程評價體系

1.發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，教師做好引導(dǎo)工作。

在教學(xué)過程中，教師講解了相關(guān)的知識后，引導(dǎo)學(xué)生自己完成該程序的編寫、上機驗證。然后，挑選出幾個學(xué)生用不同方法設(shè)計的控制系統(tǒng)，對他們的設(shè)計程序進行展示，并由作者本人來說明程序設(shè)計的思路、各段程序的功能及如何實現(xiàn)生產(chǎn)控制要求;再由大家一起評論其優(yōu)缺點，可進行質(zhì)疑，或提出改進措施。整個教學(xué)過程充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主體作用，讓學(xué)生從操作中學(xué)會思考，教師在這個過程中起到了引導(dǎo)作用，而且在時間上要有保證。

2.實行單元過關(guān)制度，檢查教學(xué)效果。

為使學(xué)生能積極參與，任課老師應(yīng)在教學(xué)過程中實行單元過關(guān)制度，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的適度緊迫感。每個單元結(jié)束時進行一次單元綜合測驗，任課老師通過測驗來檢查學(xué)生對課題的掌握情況，以及時地查漏補缺，也是教學(xué)工作必不可少的環(huán)節(jié)。四、一體化教學(xué)改革的成效

1.學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃，提高了學(xué)習(xí)效果。

每個課題以實例為重點，理論和實踐知識融為一體，將抽象的理論知識變得形象，理性變?yōu)楦行裕阌谂囵B(yǎng)學(xué)生想象能力，被動聽變?yōu)橹鲃幼觯瑵M足了學(xué)生的心理需求，學(xué)習(xí)興趣大增，使學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性、創(chuàng)造性得以充分發(fā)揮，大大調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了課堂的教學(xué)效率。

2.學(xué)生綜合素質(zhì)得到提升

教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會解決具體實例的方法、步驟，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的探索精神，還可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，使難以理解的理論問題，在不同的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，得到理解和升華，使之形成一種新的職業(yè)形態(tài)。

五、加強師資隊伍建設(shè)，培養(yǎng)“雙師型” 教師

建設(shè)一支既能勝任理論教學(xué)又能指導(dǎo)實習(xí)操作的“雙師型”師資隊伍，是落實一體化教學(xué)理念的關(guān)鍵。要實施一體化教學(xué)，這不僅要求教師豐富的專業(yè)知識講授專業(yè)理論課，而且有熟練的操作技能指導(dǎo)生產(chǎn)實習(xí)，更要有理論與實踐結(jié)合的教材分析及過程組合的能力;不僅有既要了解本專業(yè)及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展趨勢，又要具有運用新知識、新技術(shù)、新工藝、新方法開展有效教學(xué)及教研能力，成為能“文”能“武”的“雙師型”教師。

筆者在PLC課程教學(xué)中采用一體化的教學(xué)模式，實施課題式單元教學(xué)，教學(xué)效果有明顯的提高，希望能達到拋磚引玉的作用，為落實新技術(shù)、新工藝的教學(xué)共同努力。

參考文獻：

[1]高雙喜;一體化案例教學(xué)在PLC教學(xué)改革中的應(yīng)用[J];現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè);2008年12期

[2]張振英;論可編程控制器課程一體化教學(xué)的策劃與實踐[J];中國科教創(chuàng)新導(dǎo)刊;2012年34期

[3]謝新濤;中職PLC一體化教學(xué)的實踐;《機械職業(yè)教育》;2012年08期

第五篇：機電一體化畢業(yè)論文-PLC機械手控制設(shè)計

畢 業(yè) 設(shè) 計

論文名稱：

PLC機械手控制設(shè)計

系部： 機車車輛學(xué)院

專業(yè)： 機電一體化 班級:

313-1 姓名：

全偉

指導(dǎo)教師：劉偉

二O一六年 一月

目錄

第一章 PLC機械手控制設(shè)計………………………………...…3 1.1 摘要.................…………………………………………….3

1.2 引言 ……………………………………....................………4 第二章

PLC 的概述 …………………………………………4 2.1 PLC的基本知識

…………………………………………..4 2.2 PLC的應(yīng)用與前景

………………………………………..5

第三章

PLC 的編程語言

…………………………………..7 3.1 梯形圖編程語言……………………………………………...7 3.2 功能塊圖編程語言……………………………………………8 第四章

PLC控制機械手的設(shè)計……………………………….9 4.1

機械手在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用………………………………..9 4.2

各電器設(shè)備的制方式及控制要求…………………………..10 4.3

電器元件設(shè)備的選擇 ………………………………………12 4.4

控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計 ………………………………...13 4.5

功能表圖設(shè)計

……………………………………………..26 第五章

設(shè)計小結(jié)

………………………………………………33 參考文獻 ……………………………………………………....…..34 謝辭

…………………………………………………….....35

PLC機械手控制設(shè)計

1.1摘要： 當(dāng)今的自動化技術(shù)發(fā)展迅速，正處于一個快速變革的時代。從半導(dǎo)體到消費類電子產(chǎn)品、再到汽車和航空制造業(yè)、以及輕工業(yè)和物流行業(yè)等多種不同的工業(yè)領(lǐng)域都面臨著日益激烈的全球競爭壓力當(dāng)今的自動化技術(shù)發(fā)展迅速，正處于一個快速變革的時代。從半導(dǎo)體到消費類電子產(chǎn)品、再到汽車和航空制造業(yè)、以及輕工業(yè)和物流行業(yè)等多種不同的工業(yè)領(lǐng)域都面臨著日益激烈的全球競爭壓力，他們需要進一步降低成本、縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，并能夠迅速完成產(chǎn)品的更新?lián)Q代。采用最新的自動化技術(shù)才是解決這一系列問題的有效手段。

本次論文明確了機械手的功能需求和動作流程通過查找了大量資料，了解完成了布進電機和驅(qū)動器的選型。通過對機械手制作流程的分析，確定采用PLC為核心的控制系統(tǒng)。在對機械手的分析設(shè)計部分梯形圖及控制程序，完成PLC的I/O點分配和硬件接線圖。

關(guān)鍵詞：機械手，步進電機，可編程序控制器

引言

機械手是近代自動控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項新技術(shù)，并已成為現(xiàn)代科技的一個重要組成部分。汽車業(yè)的快速發(fā)展，車外型愈求美觀流線，并由于汽車外板件要求完美無塵的沖壓生產(chǎn)線也向高速化、高品質(zhì)、自動化、柔性化方向發(fā)展。傳統(tǒng)沖壓生產(chǎn)過程中的手工操作、人工送料的生產(chǎn)方式已無法滿足該行業(yè)的需要。

機械手的積極作用正日益為人們所認識，其一，它能部分地代替人的勞動并能達到生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時間和位置來完成工件的傳送。因此，它能大大地改善工人的勞動條件，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動化的步伐。因此，受到各先進單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果，受到各工業(yè)部門的重視。

第二章

可編程控制器的概述

2.1可編程控制器的基本知識

PLC的種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同，對PLC的分類，通常根據(jù)其形式的不同、功能的差異和I/O點數(shù)的多少等進行大致分類.根據(jù) 1

PLC的結(jié)構(gòu)形式可將PLC分為整體式和模塊式兩類（1）整體式PLC

整體式PLC是將電源、CPU、I/O接口等各件都集中裝在一個機箱內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低的特點。小型PLC一般采用這種整體式機構(gòu)。

整體PLC由不同PLC點數(shù)的基本單元和擴展單元組成，基本單元內(nèi)有CPU、I/O接口，與I/O擴展單元相連的擴展口、以及編程器或EPROM寫入器相連的接口等。擴展單元內(nèi)只有I/O和電等，沒有CPU，基本單元和擴展單元之間一般用扁平電纜連接。整體式PLC一般還可配備特殊功能單元，如模擬量單元、位置控制單元等，使其功能得以擴展(2)

模塊式PLC

模塊式PLC是將PLC各組成部分分別作成若干個單獨的模塊，如CPU模塊、I/O模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及其他模塊。模塊式PLC由框架或基板和 各種模塊組成，模塊裝在框架或基板的插座上。這種模塊式PLC的特點是配置靈活、可根據(jù)需要選配不同規(guī)模的系統(tǒng)，而且裝配方便，便于擴展和維修。大、中型PLC一般采用這種模塊式結(jié)構(gòu)。

還有一些PLC將整體式和模塊式的特點結(jié)合起來，構(gòu)成所謂疊裝式PLC。疊裝式PLC其CPU，電源，I/O接口等也是各自獨立的模塊。但它們之間是非電纜進行聯(lián)接，并且各模塊可以應(yīng)地疊裝，這樣不但系統(tǒng)可以靈活配置，還可以做的體積小巧。2 按功能分

根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低，中，高檔次

（1）低檔PLC 具有邏輯運算、定時、計數(shù)、移位以及自診斷監(jiān)控等基本功能還可以少量模擬量輸入/輸出，算術(shù)運算，數(shù)據(jù)傳送和比較等功能，主要用于邏輯控制，順序控制或少量模擬量控制的單機控制系統(tǒng)。

（2）中檔PLC出具有低檔PLC的功能外，還具有模擬量輸入/輸出，算術(shù)運算，數(shù)據(jù)傳送和比較；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，遠程I/O，子程序，通信聯(lián)網(wǎng)等功能，有些還可增設(shè)中斷控制，PID控制等功能，適應(yīng)于復(fù)雜控制系統(tǒng)。

（3）高檔PLC除具有中檔PLC的功能外，還增加了符號算術(shù)運算，矩陣運算，位邏輯運算，平方根運算及其他特殊功能函數(shù)的運算，制表及表格傳遞功能等。高檔PLC具有更強的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工廠自動化。

按I/O點數(shù)分類

根據(jù)PLC的I/O點數(shù)的多少，可將PLC分為小型，中型和大型三類

（1）.型PLC——I/O點數(shù)<256點，單CPU，8位或16微處理器，用戶存儲器容量4K字以下

CE-I型

美國通用電氣（GE）公司 TI100

美國德洲儀器公司 F、F1、F2

日本三菱電氣公司 C20 C40

日本歐姆龍公司 SF200

德國西門子公司 EX20 EX40

日本東芝公司

SR-20/21

中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司（2）．中型——點數(shù)256-2048點，雙CPU，用戶存儲器容量2-8K S7-300

德國西門子

SR-400

中外合資無錫華光電子工業(yè)有限公司 SU-5 SU-6

德國西門子公司 C-500

日本立石公司 CE-Ш

GE公司

（3）.大型PLC——I/O點數(shù)>2048點，多CPU，16位、32位處理器，用戶存儲器容量8-16K S7-400

德國西門子公司 GE-IV

GE公司 C-2000

立石公司 K3

三菱公司

2.2 可編程控制器PLC的應(yīng)用與前景

目前，在國內(nèi)外PLC已廣泛應(yīng)用冶金，石油，化工，剪彩，機械制造，電力，汽車，輕工，環(huán)保及文化娛樂等各行各業(yè)，隨著PLC性能價格 的不斷提高，器應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，從應(yīng)用類型看大致可歸納為以下幾個方面： 2.2.1 強量邏輯運算

利用PLC最基本的邏輯運算，定時，計收等功能實現(xiàn)邏輯運算，科取代傳統(tǒng)的繼電器控制用于單片機控制，多機群控制，生產(chǎn)自動線控制等。例：機床，注塑機印刷機械，裝配生產(chǎn)線，電鍍流水線及電梯的控制等。這是PLC最基本的應(yīng)用，也是PLC最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。2.運動控制

大多數(shù)PLC都有拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能廣泛用于各種機械設(shè)備。例如：各種機床，裝配機械。機器人等進行運動控制。3.過程控制

大，中型PLC都具有多路模擬量I/O模塊和PID控制功能。有的小型PLC也具有模擬量輸入輸出，所以PLC可實現(xiàn)模擬量控制而且具有PID控制功能的PLC可構(gòu)成閉環(huán)控制，用于過程控制。這一功能已廣泛用于鋁爐，反應(yīng)堆，水處理，釀酒及閉環(huán)位置控制和速度控制等方面。4.數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代的PLC都具有數(shù)學(xué)運算數(shù)據(jù)傳遞，轉(zhuǎn)換，排序和查表等功能，可進行數(shù)據(jù)的采集，分析和處理，同時的通過通信接口將這些數(shù)據(jù)傳送給其電智能裝置。例如：CNC設(shè)備進行處理。5.通信聯(lián)網(wǎng)

PLC的通信包括PLC與PLC，PLC與計算機，PLC與其它智能設(shè)備之間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通信處理單元，通信轉(zhuǎn)換單元相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，已實現(xiàn)信息的交換和構(gòu)成。集中管理分散控制的多級分布式控制系統(tǒng)。滿足工廠自動化（FA）系統(tǒng)發(fā)展的需要。2.2.2 國外PLC發(fā)展概況

PLC在問世以來，經(jīng)過40多年的發(fā)展。在美、德國等工業(yè)發(fā)達國家已成為重要的產(chǎn)業(yè)之一，世界總銷售額不斷上升，生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，品種不斷翻新，產(chǎn)量產(chǎn)值大幅度上升而價格則不斷下降。目前，世界上有200多個廠家生產(chǎn)PLC。較多的有美國：AB通用電氣、莫迪康公司；日本：松下、三菱、富士、歐姆龍等；德國：西門子公司；法國：TE施耐德公司。韓國：三星、LG公司等

PLC的發(fā)展前景

（1）產(chǎn)品規(guī)模向大小兩個方向發(fā)展

大：I/O點數(shù)達14336點，32位微處理器，多CPU并行工作，大容量存儲器，掃描速度快高速；

小：整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本；（2）PLC在閉環(huán)過程中應(yīng)用日益廣泛；（3 不斷加強通訊功能；（4）新器件和模塊不斷推出

第三章 可編程控制器的編程語言

3.1可編程控制器的幾種編程語言

可編程控制器的編程語言按IEC61131-3國際標(biāo)準(zhǔn)來分主要包括圖形化編程語言和文本化編程語言。圖形化編程語言包括:梯形圖(LD-Ladder Diagram)、功能塊圖(FBD-Function Block Diagram)、順序功能圖(SFC-Sequential Function Chart)。文本化編程語言包括:指令表(IL-Instruction List)和結(jié)構(gòu)化文本(ST-Structured Text)。這些語言是基于WINDOWS操作系統(tǒng)的編程語言.而SFC編程語言則在兩類編程語言中均可使用。下面分別來介紹這幾種編程度語言。

3.1.1梯形圖編程語言(LD-Ladder Diagram)

梯形圖來源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述，是PLC編程中被最廣泛使用的一種圖形化語言，由于梯形圖類似于繼電器控制的電氣接線圖，便于理解,因此許多編程人員和維護人員都選擇了這一編程方式。而且其圖形結(jié)構(gòu)類似于登高用的梯子，故名梯形圖。梯形圖程序的左右兩側(cè)有兩垂直的電力軌線，左側(cè)的電力軌線名義上為功率流從左向右沿著水平梯級通過各個觸點、功能、功能塊、線圈等提供能量，功率流的終點是右 側(cè)的電力軌線。每一個觸點代表了一個布爾變量的狀態(tài)，每一個線圈代表了一個實際設(shè)備的狀態(tài)，一個簡單的梯形圖程序如圖1所示:

圖3.1

梯形圖程序示例

梯形圖的每個梯級表示一個因果關(guān)系,事件發(fā)生的條件表示在梯形的左面,事件發(fā)生的結(jié)果表示在梯級的右面。

梯形圖編程語言具有如下特點:(1)與電氣操作原理圖相對應(yīng)，具有直觀性和對應(yīng)性;(2)與原有繼電器邏輯控制技術(shù)相一致，易于掌握和學(xué)習(xí);(3)對于復(fù)雜控制系統(tǒng)描述,仍不夠清晰;(4)可讀性仍不夠好。

幾乎所有PLC廠商提供的PLC都支持梯形圖編程語言,而且都比較容易理解，只是在梯形圖結(jié)構(gòu)上可能稍有變化。比如西門子的S7系列梯形圖就沒有右邊的電力軌線。有時在有此參考書中右邊的電力軌線也常常被省略。

3.1.2 功能塊圖編程語言(FBD-Function Block Diagram)

功能塊圖編程語言采用功能模塊表示所具有的功能，不同的功能模塊具有不同的功能。功能模塊用矩形來表示，每一個功能模塊的左側(cè)有不少于一個的輸入端，右側(cè)有不少于一個的輸出端。功能模塊的類型名稱通常寫在塊內(nèi)，其輸入輸出名稱寫在塊內(nèi)的輸入輸出點對應(yīng)的地方。

功能模塊基本上分為兩類:基本功能模塊和特殊功能模塊。基本功能模塊如AND，OR XOR等等.特殊功能模塊如ON延時，脈沖輸出，計數(shù)器等等。功能塊編程語言具有以下特點:(1)以功能模塊為單位,從控制功能入手，使控制方案的分析和理解變的容易;(2)功能模塊用圖形化的方式描述功能，較直觀易掌握，方便組態(tài)，易操作。是有發(fā)展前途的一種編程語言;(3)對較復(fù)雜系統(tǒng)，由于控制功能關(guān)系能夠比較清晰的描述，因此縮短了編程和調(diào)試時 間;(4)因為每一個功能模塊要占用一定程序存儲空間，對功能塊的執(zhí)行需要一定的執(zhí)行時間，因此，這種語言在大中型可編程控制器和分散控制系統(tǒng)中應(yīng)用較廣泛。

第四章 PLC控制機械手的系統(tǒng)設(shè)計

4.1各電器設(shè)備的控制方式及控制要求 機械手的技能和特性

根據(jù)古典力學(xué)觀點，物體在三維空間的靜止位置是由三個坐標(biāo)和繞三軸旋轉(zhuǎn)的角度來決定的。因此，抓握物體的位置和方向（即關(guān)節(jié)間的角度）能從理論上求得。據(jù)資料介紹，如果采用的機械手，其機能要接近人的上肢，則需要具有27個自由度，而每一個自由度至少要有一根“人造肌肉”。這樣就需要安裝27根重量輕、小型和高輸出力的“人造肌肉”。就目前的技術(shù)狀況而言，上述功能還很難辦到。而且把機械手的功能搞得那么復(fù)雜，動作彼此嚴重重疊也是完全不必要的。退一步，如果機械手要求具有完全通用的程度，那么它的整機、本體、手臂和手指都得有三個直線運動和三個旋轉(zhuǎn)運動，總共就要有24個自由度。這在實際上也是不必要的，這樣會使機械手結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費用增多。因此，不應(yīng)盲目模仿人手的動作，增加過渡的自由度，而應(yīng)根據(jù)實際需要的動作，設(shè)計出最少的自由度就能完成作業(yè)所要求的動作。所以一般專用的機械手（不包括握緊動作）通常具有二到三個自由度。而通用機械手一般取四到五個自由度。本設(shè)計中設(shè)計的機械手，它共有五個自由度。即：手臂伸縮、手臂上下擺動、手臂左右擺動、手腕回轉(zhuǎn)、手指抓握。.軀干和傳動系統(tǒng)

機械手的傳動分為液壓、氣壓、電氣和機械四種，本設(shè)計采用綜合傳動方式，即手臂采用電氣傳動，而手爪則采用氣壓傳動。

(1)、夾緊機構(gòu)

機械手手爪使用來抓取工件的部件。手爪抓取工件是要滿足迅速、靈活、準(zhǔn)確和可靠的要求。設(shè)計制造夾緊機構(gòu)——手爪時，首先要從機械手的坐標(biāo)形式、運行速度和加速度的情況來考慮。其加緊力的大小則根據(jù)夾持物體的重量、慣性和沖擊力的大小來計算。同時考慮有足夠的開口尺寸，以適應(yīng)被抓物體的尺寸變化，為擴大機械手的應(yīng)用范圍，還需備有多種抓取機構(gòu)，以根據(jù)需要來更換手爪。為防止損壞被夾的物體，夾緊力應(yīng)限制一定的范圍內(nèi)，并鑲有軟質(zhì)墊片、彈性襯墊或自動定心結(jié)構(gòu)。為防止突然停電被抓物體落下，還可以有自鎖結(jié)構(gòu)。夾緊機構(gòu)本身則應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動作靈活和動作可靠。

夾緊機構(gòu)形式多樣，有機械式、吸盤式和電磁式等。有的夾緊機構(gòu)還帶有傳感裝置和攜帶工具進行操作的裝置。本設(shè)計采用機械式的夾緊機構(gòu)。

機械式夾緊機構(gòu)是最基本的一種，應(yīng)用廣泛，種類繁多。如按手指運動的方式和模仿人手的動作，可分為回轉(zhuǎn)型、直進型；按夾持方式可分為內(nèi)撐式、外撐式和自鎖式；按手指數(shù)目可分為二指式、三指式、四指式；按動力來源可分為彈簧式、氣動式、液壓式等。本設(shè)計采用二指式氣動手爪。由可編程控制器控制電磁閥動作，從而控制手爪的張閉。手爪的回轉(zhuǎn)則用一個直流電動機完成，同時通過兩個限位磁頭完成回轉(zhuǎn)角度的限位，一般可設(shè)置在180度。(2)軀干

軀干由底盤和手臂兩大部分組成。

底盤是支撐機械手全部重量并能帶動手臂旋轉(zhuǎn)的機構(gòu)。底盤采用一個直流電動機驅(qū)動，底盤旋轉(zhuǎn)時帶動一個旋轉(zhuǎn)碼盤旋轉(zhuǎn)，機械手每旋轉(zhuǎn)3度發(fā)出一個脈沖，由傳感器檢測并送入可編程控制器，從而計算底盤旋轉(zhuǎn)的角度。同時，在底盤上裝有限位磁頭，最大旋轉(zhuǎn)角度可達270度。

手臂是機械手的主要部分，它是支撐手爪、工件并使它們運動的機構(gòu)。本設(shè)計中手臂由橫軸和豎軸組成，可完成伸縮、升降的運動。手臂采用步進電動機帶動絲杠、螺母來實現(xiàn)伸縮和升降運動。由可編程控制器發(fā)出脈沖信號，經(jīng)步進電動機驅(qū)動器驅(qū)動步進電動機旋轉(zhuǎn)，帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，完成手臂的運動。改變發(fā)出脈沖的個數(shù)，可控制手臂的兩個軸運動的距離。同時在兩軸的兩端分別加限位開關(guān)限位。采用絲杠、螺母結(jié)構(gòu)傳 動的特點是易于自鎖，位置精度較高，傳動效率較高。

4.2電器元件、設(shè)備的選擇

PLC機型的選擇

根據(jù)被控對象對PLC控制系統(tǒng)的功能要求，可進行PLC型號的選定。

進行PLC選型時，基本原則是滿足控制系統(tǒng)的功能需要，同時要兼顧維修、備件的通用性。對開關(guān)量控制的系統(tǒng)，當(dāng)控制速度要求不高時，一般的PLC都可以滿足要求，如對小型泵的順序控制、單臺機械的自動控制等。當(dāng)控制速度要求較高、輸出有高速脈沖信號等情況時，要考慮輸入/輸出點的形式，最好采用晶體管形式輸出。對帶有部分模擬量控制的ｗ裝置等。2 輸入/輸出的點數(shù)：

I/O點數(shù)可以衡量PLC規(guī)模的大小。準(zhǔn)確統(tǒng)計被控對象的輸入信號和輸出信號的總點數(shù)并考慮今后系統(tǒng)的調(diào)整和擴充，在實際統(tǒng)計I/O點數(shù)基礎(chǔ)上，一般應(yīng)加上10%-20%的備用點數(shù)。多數(shù)小型PLC為整體式，具有體積小、價格便宜等優(yōu)點，適于工藝過程比較穩(wěn)定，控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式結(jié)構(gòu)的PLC采用主機模塊與輸入模塊、功能模式塊組合使用的方法，比整體式方便靈活，維修更換模塊、判斷與處理故障快速方便，適用于工藝變化較多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。

此外，還應(yīng)考慮用戶儲存器的容量、PLC的處理速度是否能滿足實時控制的要求、編程器與外圍設(shè)備的選擇等。

本設(shè)備控制的對象是一個開關(guān)量控制的系統(tǒng)，同時利用脈沖控制步進店動機的運轉(zhuǎn)，故應(yīng)采用晶體管形式的輸出。松下FPO系列小型PLC具有性價比高、功能完善、指令豐富等優(yōu)點，能滿足本對象各項控制性能要求，因此，本系統(tǒng)采用松下FPO系列的FPO——C16T作為基本模塊，能輸出兩路脈沖信號進行步進電動機的控制。由于輸入輸出點不夠，擴展一個FPO——E16RS模塊。3

電源模塊的選擇：

采用Dm150系列開關(guān)電源。其特點是輸出功率大，體積小，重量輕，可靠性高，適應(yīng)寬范圍的輸入電壓波動，具有完備的過電壓、過電流保護功能。主要參數(shù)：

輸入交流電壓：110~220V/50Hz、60Hz 輸出直流電壓：24V/6.5A 最大功率：156W 工作環(huán)境：-10~40度 4.步進電動機的選擇：

采用二相八拍混合式步進電動機，主要特點：體積小，具有較高的起動和運行頻率，有定位轉(zhuǎn)矩等特點。型號：42BYGH101。

快接線插頭中的紅色表示A相，藍色表示B相。

使用時如果發(fā)現(xiàn)步進電動機轉(zhuǎn)向不對時可以將A相或B相兩根線對調(diào)。（1）.步進電動機驅(qū)動模塊

采用中美合資SH系列步進電動機驅(qū)動器，主要由電源輸入部分、信號輸入部分、輸出分等。如下圖所示。

驅(qū)動模塊

電源輸入部分由電源模塊提供，用兩根導(dǎo)線連接，注意極性。

信號輸入部分：信號源由FPO主機提供。由于FPO提供的電平為24V，而輸入部分的電平為5V，中間加了保護電路。

輸出部分：與步進電動機連接，注意相序。（2.）傳感器

采用接近開關(guān)作為手爪旋轉(zhuǎn)和底盤旋轉(zhuǎn)限位檢測用;采用微動開關(guān)作為橫軸、縱軸限位檢測用。

接近開關(guān)：接近開關(guān)有三根連接線（紅、藍、黑）紅色接電源的正極、黑色接電源的負極、藍色為輸出信號，當(dāng)與擋塊接近時輸出電平為低電平，否則為高電平。微動開關(guān)：當(dāng)擋塊碰到微動開關(guān)動作（常開點閉合）。

（3）FPO模塊

由松下FPO系列PLC晶體管輸出的主機，具有高速運算能力、PID調(diào)節(jié)功能，同時可以輸出兩路脈沖控制兩臺電動機的優(yōu)點。輸出兩路脈沖梯形圖及f/t。

（4）直流電動機

采用36ZY5-12型直流電動機。輸入電壓為12~24V,由FPO模塊控制電動機正反轉(zhuǎn)。（5）旋轉(zhuǎn)碼盤

機械手每旋轉(zhuǎn)3度發(fā)出一個脈沖。

4.3 控制流程圖

機械手工作流程圖如下圖所示。把可編程序控制器主機上的RUN-PROG的開關(guān)撥在RUN上，如果機械手不在初始位置上，步進電動機開始運轉(zhuǎn)（橫軸向手爪那邊移動，豎軸向上移動）。歸位后首先橫軸步進電動機工作，橫軸前伸；前伸到位后，手抓電動機得電帶動手爪旋轉(zhuǎn)；當(dāng)傳感器檢測到限位磁頭時，電動機停止，PLC控制電磁閥動作，手張開；延時一段時間，豎軸步進電動機工作，豎軸下降；下降到位后，電磁閥復(fù)位，手爪加緊；延時過后，豎軸上升，同時橫軸縮回、底盤都到位后，橫軸前伸；到位后手爪旋轉(zhuǎn)，然后豎軸下降，電磁閥動作，手張開；延時后豎軸上升復(fù)位；然后開始下一周期動作。

圖4.1機械手控制流程圖

4.4控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計 1 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

PLC硬件設(shè)計是指PLC外部設(shè)備的設(shè)計。在硬件設(shè)計重要進行輸入設(shè)備的選擇（如控制按鈕、開關(guān)及計量保護裝置的輸入信號等），還有執(zhí)行元件的選擇以及控制臺、柜的設(shè)計等。硬件設(shè)計還包括PLC輸入/輸出通道的分配，為便于程序設(shè)計和閱讀，常作出I/O通道分配表，表中包括有I/O編號、設(shè)備代號、名稱及功能等。機械手控制系統(tǒng)電器原理圖。

可編程序控制器采用松下FP系列的FPO——C16T作為基本模塊，由于輸入輸出點 不夠，擴展一個FPO——E16RS模塊。由于接近開關(guān)有三根線，接線時注意把紅色的線接電源的正極，黑色線接電源的負極，藍色的線接PLC的輸入端子。2 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

軟件設(shè)計主要是指編寫工藝流程圖，即將整個流程分解為若干步，確定每步的控制要求及轉(zhuǎn)換條件，配合定時、計數(shù)、分支、循環(huán)、跳轉(zhuǎn)及某些特殊功能指令便可完成梯形圖的設(shè)計。I/O地址分配 I/O地址分配如表所示 I/O地址分配一覽表

輸入： X0 X1 X2 X3 X4 X20 X21 X22 X23 橫軸正限位 豎軸正限位 橫軸反限位 豎軸反限位 旋轉(zhuǎn)脈沖 手正轉(zhuǎn)限位 手反轉(zhuǎn)限位 底座正限位 底座反限位

輸出： Y0 Y1 Y2 Y3 Y20 Y21 Y22 Y23 Y24

橫軸脈沖 豎軸脈沖 橫軸方向 豎軸方向 手正轉(zhuǎn) 手反轉(zhuǎn) 底座正轉(zhuǎn) 底座反轉(zhuǎn) 電磁閥動作

(1).確定輸入輸出接點的總數(shù)

輸入接點：啟動按鈕SB、行程開關(guān)SQ1——SQ4、光電開關(guān)SQ5，一共6個。輸出接點：YV1——YV2總共5個。(2).估算PC內(nèi)存總數(shù)

選取PC類型，PC內(nèi)存總數(shù)取決于程序指令總條數(shù)。PC內(nèi)存總數(shù)又是選取PC類型的重要依據(jù)，為此依據(jù)下面的經(jīng)驗公式對指令總條數(shù)進行估算。指令總條數(shù)=（10——20）*（輸入點數(shù)+輸出點數(shù)）

本例中指令總條數(shù)為（10——20）*（6+5）=110——220條。(3).輸入輸出點分配

如下圖是機械手輸入和輸出信號與PC輸入輸出端子的分配圖，其中根據(jù)需要增加了機械手回到原位時的指示燈，為了防止誤按啟動按鈕引起機械手的誤動作，增加了復(fù)位按鈕，啟動時需要先按復(fù)位按鈕在按啟動按鈕，否則機械手不會動作。

圖4.2機械手PC輸入/輸出端子的分配

(4).方案選擇

考慮到機械手在工作時間時可能發(fā)生誤動作行程開關(guān)而引起的不安全動作，各個輸入開關(guān)信號只能在規(guī)定的狀態(tài)發(fā)生作用，例如，SQ1的閉合信號只能當(dāng)機械手位于原位而且按下SB2后或從原位右移到右位后才能起作用，其他狀態(tài)時SQ1不起作用。為了達到這一目的，選擇使用移位寄存器來完成順序控制。3 梯形圖設(shè)計

機械手的控制屬順序控制，采用步進指令，根據(jù)說明機器工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖形，很容易進行程序設(shè)計。

（1）根據(jù)機械手的工作方式情況，選擇“梯形圖的總體設(shè)計

單步操作”方式時，應(yīng)執(zhí)行“單步操作”程序；在選擇“返回原位”方式時，應(yīng)執(zhí)行“返回原位”程序;“自動”方式時，應(yīng)執(zhí)行“自動”程序，故梯形圖的總體構(gòu)成如下圖所示。其中，自動程序要在啟動按鈕按下時才執(zhí)行。

圖4.3機械手PLC控制梯形圖總體構(gòu)成

（2）各部分梯形圖的設(shè)計

通用部分梯形圖設(shè)計

A狀態(tài)器的初始化：初始狀態(tài)器S600在手動方式下被置位、復(fù)位。當(dāng)方式選擇開關(guān)處于“返回復(fù)位”（X501接通）時，按下返回復(fù)位按鈕（X505）時被置位;在“單步操作”（X500接通）時，S600復(fù)位。處于中間工步的狀態(tài)器用手動作復(fù)位操作，即在方式選擇開關(guān)位于“單步操作”或 “返回復(fù)位”時，中間狀態(tài)器同步復(fù)位，故初始狀態(tài)梯形圖如下圖示（如果狀態(tài)器要在供電時從斷電前條件開始繼續(xù)工作，則不需要M71）

狀態(tài)器初始化梯形圖。

B狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動：若機械手工作在自動工作方式下，當(dāng)初始狀態(tài)器S600被置位后，按下啟動按鈕，輔助繼電器M575工作，狀態(tài)器的狀態(tài)可以一步步向下傳遞，即可以進行轉(zhuǎn)換。在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，轉(zhuǎn)換啟動繼電器M575一直保持到停機按鈕按下為止。另一方面，采用M100檢查機器是否處于原位。當(dāng)M575和M100都接通時，從初始狀態(tài)開始進行轉(zhuǎn)換，其梯形圖如下圖。

圖4.4狀態(tài)器轉(zhuǎn)換啟動梯形圖

C狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖：激活特殊輔助繼電器M574，并用步進指令控制狀態(tài)器轉(zhuǎn)換時，狀態(tài)器的自動轉(zhuǎn)換就被禁止。

在“單周期”工作期間，按下停止按鈕時，M574應(yīng)被激勵并保持，操作停止在現(xiàn)行工步。當(dāng)按下啟動按鈕時，從現(xiàn)行工序重新開始工作，M574應(yīng)復(fù)位，即重新允許轉(zhuǎn)換。

在“步進”工作方式時，M574應(yīng)始終工作，此時，禁止任何狀態(tài)轉(zhuǎn)換。但每按下一次啟動按鈕時，M574斷開一次，允許狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一步。

在“手動”工作方式（單一操作，返回原位）情況下，禁止進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換。在手動方式解除之后，按下啟動按鈕，則狀態(tài)轉(zhuǎn)換禁止解除，M574復(fù)位。

PLC在啟動時，用初始化脈沖M71使M574自保持，以次禁止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換，直到按下啟動按鈕。狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖如下。

圖4.5狀態(tài)器轉(zhuǎn)換禁止梯形圖

通過對上圖的分析可得出：在執(zhí)行“單步操作”和“返回原位”程序時，M575一直不能被接通，而M574長期被接通（按下啟動按鈕時除外）；執(zhí)行“步進”程序時，每按一次啟動按鈕，M574斷開一次，M575接通一次，狀態(tài)器轉(zhuǎn)換一次；在執(zhí)行“單周期操作”程序時，按下啟動按鈕，M574斷開，M575接通，狀態(tài)器的狀態(tài)可一步一步向下轉(zhuǎn)換，直至按下停止按鈕時，M574自鎖，狀態(tài)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換被禁止，操作停止現(xiàn)行工序（再次按下啟動按鈕時從現(xiàn)行工序開始工作）；在執(zhí)行“連續(xù)操作”程序時，M575一直接通到按下停止按鈕，此時M574一直不能接通。

D單步操作梯形圖

手動操作方式由于不需要任何復(fù)雜的順序控制，可以用常規(guī)繼電器順序方法來設(shè)計梯形圖。“單步操作”時，按下夾持按鈕時，夾持輸出Y431自保持，只有按下松開按鈕時，Y431才會復(fù)位；按下上升按鈕，上升輸出Y432保持接通；按下下降按鈕，Y430保持接通；在上限位按下左行按鈕，左行輸出Y434保持接通；在上限位按下右行按鈕，右行輸出Y433保持接通。單步操作是梯形圖如下圖。

圖4.6機械手單步操作梯形圖

E返回原位梯形圖

在“返回原位”狀態(tài)下，“夾持”與“下降”動作應(yīng)被停止，上限位未動作時應(yīng)進行“上升”；上限位動作時，“右行”動作應(yīng)停止，并左行至左限位位置。返回原位梯形圖如下圖。

圖4.7機械手返回原位梯形圖

F “自動”狀態(tài)梯形圖

如下圖表示了機械手自動工作時執(zhí)行各工步的情況。表明了各工步的實現(xiàn)以及各工步的轉(zhuǎn)換條件。在第一次下降工步中，下降電磁閥Y430接通。自下限位置時，X401接通，轉(zhuǎn)化為“夾持”過程。在夾持工步中，夾持電磁閥Y431置位，同時驅(qū)動T450。T450接通后，轉(zhuǎn)化為第一次上升。此后執(zhí)行類似的操作，完成由初始條件到下一個初始條件的一系列操作。在夾持輸出Y431置位后，保持夾持，直到夾持輸出復(fù)位松開。如上述一步步按順序驅(qū)動各個負載動作，稱為順序控制或過程步進型控制。這種控制過程用繼電器符號程序很難實現(xiàn)程序設(shè)計。

圖4.8機械手自動工作流程圖

用狀態(tài)器替代自動工作流程圖中的各工步，可得到如下圖所示的功能表圖。初始狀態(tài)在圖中用雙線框表示。

圖4.9機械手自動工作功能表圖

根據(jù)上圖所示的功能表圖，可設(shè)計出自動操作時的梯形圖，如下圖所示。

圖4.10機械手自動工作梯形圖 繪制機械手PLC將控制梯形圖

將從初始化開始的一系列梯形圖，按照總體構(gòu)成圖的形式作何在一起，得到機械手PLC控制的梯形圖，如下圖所示。

圖4.11機械手PLC控制梯形圖 該機械手在自動工作狀態(tài)時，應(yīng)先將其工作方式選擇開關(guān)放在“返回原位”，并按下返回原位按鈕，對狀態(tài)器進行置位，然后再將工作方式選擇開關(guān)放至自動工作方式下。若自動工作狀態(tài)解除，則應(yīng)將工作方式選擇開關(guān)放至“單步操作”位置。

4.5 功能表圖設(shè)計

步的劃分

分析被控對象的工作過程及控制要求，將系列的工作過程劃分成若干階段，這些階段稱為“步”。步是根據(jù)PLC輸出量的狀態(tài)劃分的，只要系統(tǒng)的輸出量狀態(tài)發(fā)生變化，系統(tǒng)就從原來的步進入新的步。如下圖所示，某液壓動力滑臺的整個工作過程可劃分為四步，即：0步A、B、C均不輸出；1步A、B輸出；2步B、C輸出；3步C輸出。在每一步內(nèi)PLC各輸出量狀態(tài)均保持不變。

步也可根據(jù)被控對象工作狀態(tài)的變化來劃分，但被控對象的狀態(tài)變化應(yīng)該是由PLC輸出狀態(tài)變化引起的。如下圖所示，初始狀態(tài)是停在原位不動，當(dāng)?shù)玫狡饎有盘柡箝_始快進，快進到加工位置轉(zhuǎn)為工進，到達終點加工結(jié)束又轉(zhuǎn)為快退，快退到原位停止，又回到初始狀態(tài)。因此，液壓滑臺的整個工作過程可以劃分為停止（原位）、快進、工進、快退四步。但這些狀態(tài)的改變都必須是由PLC輸出量的變化引起的，否則就不能這樣劃分。例如：若從快進轉(zhuǎn)為工進與PLC輸出無關(guān)，那么快進、工進只能算一步。

總之，步的劃分應(yīng)以PLC輸出量狀態(tài)的變化來劃分，因為我們是為了設(shè)計PLC控制的程序，所以PLC輸出狀態(tài)沒有變化時，就不存在程序的變化。2.轉(zhuǎn)換條件的確定

確定各相鄰步之間的轉(zhuǎn)換條件是順序控制設(shè)計法的重要步驟之一。轉(zhuǎn)換條件是使系統(tǒng)從當(dāng)前步進入下一步的條件。常見的轉(zhuǎn)換條件有按鈕、行程開關(guān)、定時器和計數(shù)器觸點的動作（通/斷）等。

如上圖“步的劃分方法二”所示，滑臺由停止（原位）轉(zhuǎn)為快進，其轉(zhuǎn)換條件是按下起動按鈕SB1（即SB1的動合觸點接通）；由快進轉(zhuǎn)為工進的轉(zhuǎn)換條件是行程開關(guān)SQ2動作；由工進轉(zhuǎn)為快進的轉(zhuǎn)換條件是終點行程開關(guān)SQ3動作；由快退轉(zhuǎn)為停止（原位）的轉(zhuǎn)換條件是原位行程開關(guān)SQ1動作。轉(zhuǎn)換條件也可以是若干個信號的邏輯（與、或、非）組合。如：A1*A2、B1+B2。3.功能表圖的繪制

根據(jù)以上分析畫出描述系統(tǒng)工作過程的功能表圖，是順序控制設(shè)計中最為關(guān)鍵的一個步驟。繪制功能表圖的具體方法將在下面介紹。4.梯形圖的編制

根據(jù)功能表圖，采用某種編程方式設(shè)計出梯形圖程序。有關(guān)編程方式建在下一節(jié)中介紹。功能表圖的繪制方法 A

功能表圖概述

功能表圖又稱流程圖。它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特征的一種徒刑。功能表圖并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，是一種通用的技術(shù)語言，因此，功能表圖也可用于不同專業(yè)的人員進行技術(shù)交流。

功能表圖是設(shè)計順序控制程序的有力工具。在順序控制設(shè)計法中，功能表圖的繪制是最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。它直接決定用戶設(shè)計的PLC程序的質(zhì)量。

各個PLC廠家都開發(fā)了相應(yīng)的功能表圖，各國也動制定了功能表圖的國家標(biāo)準(zhǔn)。我國于1986年也頒布了功能圖的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB6988.6——86）。B

功能表圖的組成要素

如下圖所是為功能表圖的一般形式。它主要是由步、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)換條件、有向連線和動作等要素組成。

C

步與動作

前面已介紹過，用順序控制設(shè)計法設(shè)計PLC程序時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)輸出狀態(tài)的變化，將系統(tǒng)的工作過程劃分成若干個狀態(tài)不變的階段，這些階段稱為“步”。步在功能表圖中用矩形框表示。如，框內(nèi)的數(shù)字是該步的編號。如下圖所示各步的編號為n-

1、。當(dāng)系統(tǒng)正工作于某一步時，該步處于活動狀態(tài)，每個功能表圖至少應(yīng)n、n+1。編程時一般用PLC內(nèi)部軟繼電器來代表各步，因此經(jīng)常直接用相應(yīng)的內(nèi)部軟繼電器編號作為步的編號，如該有一個初始步。

所謂“動作”是指某步活動時，PLC向被控系統(tǒng)發(fā)出的命令，或被控系統(tǒng)應(yīng)該執(zhí)行的動作。動作用矩形框中的文字或符號表示，該矩形框應(yīng)與相應(yīng)步的矩形框相連接。如果某一步有幾個動作，可用下圖中的兩種畫法來表示，但并不隱含這些動作間的任何順序。

稱為“活動步”。在功能表圖中初始步用雙線框表示，如

當(dāng)步處于活動狀態(tài)時，相應(yīng)的動作被執(zhí)行。但應(yīng)注意表明動作是保持型還是非保持型的。保持型的動作是指該步活動時執(zhí)行該動作，該步變?yōu)椴换顒雍罄^續(xù)執(zhí)行該動作；非保持型動作是指該步活動時執(zhí)行，該步變?yōu)椴换顒訒r動作也停止執(zhí)行。一般保持型的動作在功能表圖中應(yīng)該用文字或助記符標(biāo)注，而非保持型動作不要標(biāo)注。D

有向連線、轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換條件 如上圖“功能表圖的一般形式”所示，步與步之間用有向連線連接，并且用轉(zhuǎn)換將步分隔開。步的活動狀態(tài)進展是按有向連線規(guī)定的路線進行。有向連線上無箭頭標(biāo)注時，其進展方向是從上倒下、從左到右。如果不是上述方向，應(yīng)在有向連線上用箭頭注明方向。步的活動狀態(tài)進展是由轉(zhuǎn)換來完成的。轉(zhuǎn)換是用與有向連線垂直的短劃線來表示。步與步之間不允許直接相連，必須有轉(zhuǎn)換隔開，而轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)換之間也同樣不能直接相連，必須由步隔開。轉(zhuǎn)換條件是與轉(zhuǎn)換相關(guān)的邏輯命題。轉(zhuǎn)換條件可以用文字語言、布爾代數(shù)表達式或圖形符號標(biāo)注表示轉(zhuǎn)換的短劃線旁邊。

轉(zhuǎn)換條件和，分別表示當(dāng)二進制邏輯信號為“1”和“0”狀態(tài)時條件成立；轉(zhuǎn)換條件和1.分別表示的是，當(dāng)從“0”（斷開）到“1”（接通）和從“1”到“0”狀態(tài)條件成立。

功能表圖中轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)

步與步之間實現(xiàn)轉(zhuǎn)換應(yīng)同時具備兩個條件：①前幾步必須是“活動步”；②對應(yīng)的轉(zhuǎn)換條件成立。

當(dāng)同時具備以上兩個條件時，才能實現(xiàn)步的轉(zhuǎn)換，即所有由有向連線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的后續(xù)步都變?yōu)榛顒樱杏捎邢蜻B線與相應(yīng)轉(zhuǎn)換符號相連的前幾步都變?yōu)椴换顒印?.功能表圖的基本結(jié)構(gòu)

根據(jù)步與步之間轉(zhuǎn)換的不同情況，功能表圖有以下幾種不同的基本結(jié)構(gòu)形式。（1）單序列結(jié)構(gòu)

功能表圖的單序列結(jié)構(gòu)形式最為簡單，它由一系列按順序排列、相繼激活的步組成。，每一步的后面只有一個轉(zhuǎn)換，每一個轉(zhuǎn)換后面只有一步。（2）選擇序列結(jié)構(gòu)

選擇序列有開始和結(jié)束之分。選擇序列的開始稱為分支，選擇序列的結(jié)束稱為合并；選擇序列的分支是指一個前級步后面緊接著有若干個后續(xù)步可供選擇，各分支都有各自的轉(zhuǎn)換條件。分支中表示轉(zhuǎn)換的短劃線只能標(biāo)在水平線之下。

如下圖所示為選擇序列的分支。假設(shè)步4為活動步，如果轉(zhuǎn)換條件a成立，則步4向步5實現(xiàn)轉(zhuǎn)換；如果轉(zhuǎn)換條件b成立，則步4向步7轉(zhuǎn)換；如果轉(zhuǎn)換條件c成立，則步4向步9轉(zhuǎn)換。分支中一般同時只允許選擇其中一個序列。

選擇序列的合并是指幾個選擇分支合并到一個公共上。各分支也都有各自的轉(zhuǎn)換條件，轉(zhuǎn)換條件只能標(biāo)在水平線之上。

如下圖所示為選擇序列的合并。如果步6為活動步，轉(zhuǎn)換條件d成立，則由步6向步11轉(zhuǎn)換；如果步8為活動步，且轉(zhuǎn)換條件c成立，則步8向步11轉(zhuǎn)換；如果步10為活動步，轉(zhuǎn)換條件f成立，則步10向步11轉(zhuǎn)換。

（3）并列序列結(jié)構(gòu)

并列序列也有開始與結(jié)束之分。并列序列的開始也稱為分支，并列序列的結(jié)束也稱為合并。下圖（a）所示為并列序列的分支，它是指當(dāng)轉(zhuǎn)換實現(xiàn)后將同時使多個續(xù)步激活。為了強調(diào)轉(zhuǎn)換的同步實現(xiàn)，水平連線用雙線表示。如果步3為活動步，且轉(zhuǎn)換條件c也成立，則4、6、8三步同時變成活動步，而步3變?yōu)椴换顒印?yīng)當(dāng)注意，當(dāng)步4、6、8被同時激活后，每一序列接下來的轉(zhuǎn)換將是獨立的。下圖（b）所示為并列序列的合并，當(dāng)直接在雙線上的所有前級步5、7、9都為活動步時，轉(zhuǎn)換條件d成立，才能使轉(zhuǎn)換條件實現(xiàn)，即步10變?yōu)榛顒硬剑?、7、9均變?yōu)椴换顒硬健?/p>

（4）子步結(jié)構(gòu)

在繪制復(fù)雜控制系統(tǒng)功能表圖時，為了使總體設(shè)計時容易抓住系統(tǒng)的主要矛盾，能更簡潔地表示系統(tǒng)的整體功能和全貌，通常采用“子步”的結(jié)構(gòu)形式，可避免一開始就陷入某些細節(jié)中。

所謂子步的結(jié)構(gòu)是指在功能表圖中，某一步包含著一系列子部和轉(zhuǎn)換。如下圖所示的功能表圖采用了子步的結(jié)構(gòu)形式。功能表圖中步5包含了5.1、5.2、5.3、5.4四個子步。

子步結(jié)構(gòu)

這些子步序列通常表示整個系統(tǒng)中的一個完整子總能，類似于計算機編程中的子程 序。因此，設(shè)計時只要先畫出簡單的描述整個系統(tǒng)的總功能表圖，然后再進一步畫出更詳細的子功能表圖。子步中可以包含更詳細的子步。這種采用子步的結(jié)構(gòu)形式，邏輯性強，思路清晰，可以減少設(shè)計錯誤，縮短設(shè)計時間。

功能表圖除以上四種基本結(jié)構(gòu)外，在實際使用中還經(jīng)常碰到一些特殊序列，如跳步、重復(fù)和循環(huán)序列等。

（5）跳步、重復(fù)和循環(huán)序列

除以上單序列、選擇序列、并行序列和子步四種基本結(jié)構(gòu)外，在實際系統(tǒng)中經(jīng)常使用跳步、重復(fù)和循環(huán)序列等特殊序列。這些序列實際上都是選擇序列的特殊形式。如下圖（a）所示為跳步序列，當(dāng)步3為活動步時，如果轉(zhuǎn)換條件c成立，則跳過步4和步5直接進入步6。

如下圖(b)所示為重復(fù)序列，當(dāng)步6為活動步時，如果轉(zhuǎn)換條件d步成立而條件e成立，則重復(fù)返回步5，重復(fù)執(zhí)行步5和步6。直到轉(zhuǎn)換條件d成立，重復(fù)結(jié)束，轉(zhuǎn)入步7。如下圖（c）所示為循環(huán)序列，在序列結(jié)束后，即步3為活動步時，如果轉(zhuǎn)換條件e成立，則直接返回初始步0，形成系統(tǒng)的循環(huán)。

跳步、重復(fù)和循環(huán)序列

在實際控制系統(tǒng)中，功能表圖中往往不是單一地含有上述某一種系列，而經(jīng)常是上述各種序列結(jié)構(gòu)的組合。

第五章 設(shè)計小結(jié)

畢業(yè)設(shè)計是我們畢業(yè)前夕最后也是最重要的一份作業(yè)，是對我們?nèi)昵髮W(xué)的一個總結(jié)，包含了我們?nèi)曛兴鶎W(xué)知識的積累，更是提升我們能力的一種方式。同時也是對我們學(xué)業(yè)的考核使我們的學(xué)業(yè)得以圓滿結(jié)束。

經(jīng)過一段時間的設(shè)計，可編程控制器和機械手的設(shè)計完畢，機械手的模型已設(shè)計完畢，其功能基本達到要求。整個系統(tǒng)穩(wěn)定性好，而且只要修改控制程序，就可以讓機械手作出不同的動作，控制的柔性很好。系統(tǒng)的分析與設(shè)計過程也是對學(xué)習(xí)的總結(jié)過程，更是進一步學(xué)習(xí)與探索的過程。在這個過程中，我對利用可編程控制器進行控制系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)有了深刻的認識，對機械手的工作原理有了進一步的掌握，對控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計有了切身的認識和深刻的體會，并在學(xué)習(xí)和實踐過程中增長了知識、豐富了經(jīng)驗。控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須嚴格按照系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)實施、系統(tǒng)運行于調(diào)試的過程來進行。系統(tǒng)的分析和設(shè)計是一項既復(fù)雜又辛苦的工作，同時也是一個充滿樂趣的過程，在設(shè)計過程中，要邊學(xué)習(xí)，邊實踐，遇到新的問題就不斷探索和努力直到問題得到解決。

在設(shè)計中，體會到理論必須和實際相結(jié)合。雖然收集了大量的資料，但在實際應(yīng)用中卻有很多差異，出現(xiàn)了許多意想不到的問題。許多問題都是書本上是這樣，而在實際運用中卻很不一樣，在經(jīng)過多次分析修改后，才設(shè)計出達到要求的系統(tǒng)。

參 考 文 獻

可編程序控制器的原理及應(yīng)用

機械工業(yè)出版社

主編

王衛(wèi)兵 可編程序控制器的原理應(yīng)用試驗

機械工業(yè)出版社 主編

常斗南 機電傳動與控制

華中理工大學(xué)出版社

主編 程憲平數(shù)控機床電氣控制

西安電子科技大學(xué)出版社

主編機電一體化系統(tǒng)設(shè)計

高等教育出版

主編

張建民

姚永剛

謝辭

緊張充實的畢業(yè)設(shè)計就要結(jié)束了，大學(xué)三年的生活也到了尾聲。回想起以往的美好時光，此時感慨萬千，首先感謝指導(dǎo)教師黨老師在畢業(yè)設(shè)計中對我的幫助，鼓勵和精心指導(dǎo)，黨老師治學(xué)嚴謹，學(xué)識淵博，思想深邃，視野雄廓，關(guān)鍵是指導(dǎo)有方嚴格我們要求，為我營造了一種良好的精神氛圍。置身黨老師的指導(dǎo)過程中，不僅我的思想觀念煥然一新，也改善了我的思考方式，而且還明白了許多待人接物與為人處世的道理。其嚴以律己，寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實無華、平易近人的人格魅力，令我如沐春風(fēng)，倍感溫馨。一股暖意細水長流，源自內(nèi)心而又沐潤全身，微言寸語豈能祥訴感激之情，只好銘記心中，唯有虔誠的祝福導(dǎo)師合家歡樂，一生平安。同時，也將祝福送給每一位幫助我的師長。同時感謝我的同學(xué)在我的畢業(yè)設(shè)計過程其中對我莫大的鼓勵。畢業(yè)設(shè)計的完成也算是對我們學(xué)習(xí)生涯的一個句號，回想三年大學(xué)時光，與老師和同學(xué)們的點點滴滴，你們給與我的種種幫助，使我得以今天能順利完成畢業(yè)設(shè)計，完成學(xué)業(yè)。謝謝你們，我所有的老師與同學(xué)。最后衷心的祝愿你們工作順利、家庭幸福、身體健康！

感謝我的朋友和同學(xué)們在我三年生活和學(xué)習(xí)中對我的幫助，就要分別了，衷心祝福各位一路走好。再次感謝各位老師和同學(xué)，希望大家以后工作順利。謝謝！