第一篇：高效含浸機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)論文

本文主要論述了設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)和實(shí)現(xiàn)過程，并描述控制系統(tǒng)中各個(gè)子系統(tǒng)的組成和工作原理。設(shè)計(jì)的主要目的是設(shè)計(jì)出具有自動(dòng)監(jiān)控和操作、封閉式液體循環(huán)、保溫、自動(dòng)脫液以及能循環(huán)加壓控制系統(tǒng)。

1智能化控制流程

設(shè)備操作人員只需在開始對(duì)設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)調(diào)用（預(yù)先設(shè)定），點(diǎn)擊運(yùn)行，系統(tǒng)便能根據(jù)設(shè)定的參數(shù)，完成整個(gè)含浸。

2控制系統(tǒng)的組成該設(shè)備的控制系統(tǒng),主要由5個(gè)子系統(tǒng)組成,如圖2所示。每個(gè)子系統(tǒng)均為獨(dú)立的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過主系統(tǒng)的觸發(fā)，完成相應(yīng)的操作后，發(fā)送反饋信號(hào)給主系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)的反饋信號(hào)都包含有完成信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)、報(bào)警信號(hào)等。

2.1壓力控制系統(tǒng)

由于含浸前和入液后，含浸的缸體必須處在負(fù)壓狀態(tài)，而含浸過程必須處在高壓狀態(tài)，以達(dá)到電解液高效滲透入鋁箔紙中。因此壓力控制系統(tǒng)必須實(shí)時(shí)監(jiān)控缸體壓力，并根據(jù)壓力傳感器的反饋信號(hào)作相應(yīng)的輸出響應(yīng)。壓力控制系統(tǒng)主要監(jiān)控主缸的壓力，主要由主缸（耐壓缸）、壓力傳感器、真空泵和流量泵組成，主缸內(nèi)的壓力傳感器作為輸入反饋信號(hào)、連接主缸的真空泵作為負(fù)壓輸出源、連接主缸的流量泵作為正壓力輸出源（正負(fù)輸出是相對(duì)當(dāng)?shù)氐拇髿鈮毫Γ?，組成了閉環(huán)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)選件方面，由于壓力控制的范圍，負(fù)壓要求要達(dá)到100Pa,而缸體的體積約為150L，考慮到抽真空效率，選用流量為28L/s的真空泵，并設(shè)計(jì)一個(gè)體積約為130L真空存儲(chǔ)缸體，以便讓主缸體更快達(dá)到需要的真空度；而正壓要求達(dá)到1.2MPa，最高壓力不能超過1.6MPa，選用流量為1.6L/h的流量泵，作為正壓的加壓源，并設(shè)有爆破片，防止因壓力過大發(fā)生事故。反饋信號(hào)方面，采用一個(gè)壓力傳感器檢測(cè)缸體壓力，壓力傳感器能把壓力值轉(zhuǎn)化成電壓值輸出，再由PLC的模擬量模塊進(jìn)行采集，最后PLC根據(jù)采集回來的數(shù)據(jù)作相應(yīng)的輸出響應(yīng)，由于缸體的壓力一般呈現(xiàn)線形變化，這樣，PLC便能實(shí)時(shí)監(jiān)控壓力傳感器反饋回來的數(shù)據(jù)，根據(jù)反饋回來的數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，就能判斷缸體內(nèi)的各種狀況（如是否漏氣、輸出是否正常等）。并依據(jù)這些數(shù)據(jù)作出相應(yīng)的輸出及提示。選用壓力傳感器方面，通過以下計(jì)算得出壓力傳感器的最小分辨率。其中壓力傳感器反饋的電壓信號(hào)輸出為2～4V值,而壓力傳感器最大的檢測(cè)范圍是0～2MPa。

2.2加熱及保溫系統(tǒng)

在含浸過程中，若電解液處在一定高溫（約65℃左右），能提高電解液的滲透效果和速度。所以，必須設(shè)計(jì)一個(gè)加熱及保溫系統(tǒng)，來確保電解液的溫度保持在設(shè)定溫度上。該系統(tǒng)的硬件主要由發(fā)熱棒、熱電偶、傳熱油及保溫層組成。由于不能對(duì)電解液直接加熱，所以必須采用隔離加熱的方式，發(fā)熱棒對(duì)傳熱油進(jìn)行加熱，傳熱油作為傳熱介質(zhì)，對(duì)缸體的電解液導(dǎo)熱，達(dá)到加熱及保溫效果?？刂品矫?，主要采用PLC的溫控模塊立缸體內(nèi)的溫度進(jìn)行控制，發(fā)熱棒作為加熱源、熱電偶作為反饋信號(hào)，由PLC實(shí)現(xiàn)閉環(huán)PID控制，能精確控制傳熱油的溫度，從而使電解液的溫度可控；并在缸體外加上隔熱棉保溫，使電解液的溫度不易下降，起到節(jié)能環(huán)保作用。

2.3電解液循環(huán)系統(tǒng)

主要由主缸、儲(chǔ)液缸、輔佐缸及控制閥門組成。由于含浸過程要經(jīng)過多次換液，所以本系統(tǒng)能在封閉的環(huán)境下，使電解液在3個(gè)缸體之間循環(huán)或?qū)С?。這不但能節(jié)約電解液的用量，還能防止電解液在空氣中揮發(fā)導(dǎo)致的環(huán)境污染。含浸后的電解液經(jīng)過過濾導(dǎo)出，能再次用于含浸生產(chǎn)，這樣做就直接降低生產(chǎn)成本和提高電解液的使用效率，同樣有助于減少對(duì)環(huán)境的污染；而且在循環(huán)過程中，能按工藝要求在任意的循環(huán)點(diǎn)返回，如此可讓循環(huán)多樣化，不但能提高含浸質(zhì)量，還能提高含浸效率。

2.4脫液系統(tǒng)

主要由脫液篩網(wǎng)、密封圈、變頻器及電機(jī)組成，通過PLC的PWM輸出，控制變頻器的輸出頻率，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。由于含浸后的電解液需要經(jīng)過晾干，如果在含浸后直接取出晾干，由于元件會(huì)殘留大量的電解液，不但晾干時(shí)間長，而且電解液在空氣中揮發(fā)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，所以，在取出晾干前，直接在主缸內(nèi)的篩網(wǎng)脫液。通過采用變頻電機(jī)以多段速度帶動(dòng)曬網(wǎng)旋轉(zhuǎn)，在離心力的作用，可以把殘留在元件上的電解液基本除去，多段速度控制可使在旋轉(zhuǎn)過程中的元件所受到的沖擊慣性最少，避免元件的損傷，還有助于殘留液體較好地清除，然后再取出進(jìn)一步晾干，這樣就大大減少了晾干的時(shí)間，而且脫液過程中被甩出來的電解液能通過主缸回收，進(jìn)一步減少電解液的損耗和對(duì)環(huán)境的污染。

3結(jié)論

智能化高效含浸機(jī)解決傳統(tǒng)人手操作含浸問題，提高含浸效率和含浸質(zhì)量，由于使用了脫液和液體循環(huán)系統(tǒng)，從而減少了電解液的用量，節(jié)約成本及減少對(duì)人體傷害和環(huán)境的污染。在設(shè)計(jì)過程中，較難點(diǎn)為如何準(zhǔn)確控制缸體壓力以及當(dāng)加正壓時(shí)的安全性等。通過對(duì)電氣件的篩選和對(duì)控制系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)缸體壓力的準(zhǔn)確控制。

第二篇：畢業(yè)設(shè)計(jì)中期報(bào)告 絲光機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

唐 山 學(xué) 院

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告

設(shè)計(jì)（論文）題目：

絲光機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系 別：_________________________ 機(jī)電工程系 測(cè)控技術(shù)與儀器 專 業(yè)：_________________________ 霍海亮 姓 名：_________________________ 楊旭東 指 導(dǎo) 教 師：_________________________ 楊旭東 輔 導(dǎo) 教 師：_________________________

2010 年 4 月 29 日

一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目說明

本設(shè)計(jì)以PLC、變頻器為核心對(duì)絲光機(jī)交進(jìn)行流變頻調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)絲光機(jī)自動(dòng)化控制、人機(jī)交互等功能，在現(xiàn)場(chǎng)可以通過人機(jī)界面來設(shè)置變頻器的運(yùn)行頻率、啟動(dòng)和停止電機(jī)，對(duì)絲光機(jī)的車速進(jìn)行調(diào)整，以用于不同的布料絲光。現(xiàn)場(chǎng)的人機(jī)界面顯示現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況、運(yùn)行數(shù)據(jù)變頻器的故障信息等，以用來提示用戶。本設(shè)計(jì)適用于大型的紡織廠、印染廠對(duì)布匹的絲光過程，由于調(diào)速范圍寬，調(diào)速精度高，速度穩(wěn)定性好，升速、降速過程平穩(wěn)，可以實(shí)現(xiàn)不同布匹不同速度進(jìn)行絲光，擴(kuò)大適用范圍，節(jié)約成本，應(yīng)用前景廣泛。

二、設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.設(shè)計(jì)任務(wù)

控制方案：在該系統(tǒng)中，通過各個(gè)限位開關(guān)，觸點(diǎn)的狀態(tài)輸入到PLC中，由此控制系統(tǒng)的運(yùn)行。以組態(tài)軟件和PLC通訊為基礎(chǔ)，通過組態(tài)軟件設(shè)置參數(shù)，以速度傳感器的輸出信號(hào)作為模擬量輸入，數(shù)據(jù)經(jīng)過PLC比較運(yùn)算后，輸出模擬信號(hào)對(duì)變頻器的工作進(jìn)行控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)整，該系統(tǒng)最終的目的就是為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。

主要工作內(nèi)容：

(1).收集相關(guān)資料，制定總體設(shè)計(jì)方案；

(2).硬件選型，具體包括PLC的選型、三相交流異步電動(dòng)機(jī)的選型、變頻器的選型、速度傳感器的選型以及其他電器元件的選型等。

(3).確定PLC的I/O分配方案，繪制電路圖、外部接線圖和控制流程圖。(4).根據(jù)控制要求編寫相應(yīng)的程序，即梯形圖。

(5).使用組態(tài)軟件繪制人機(jī)界面，方便操作人員對(duì)生產(chǎn)過程的控制。2.預(yù)期成果

利用所選用硬件組成一套絲光機(jī)生產(chǎn)過程的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制，并且保證設(shè)備經(jīng)濟(jì)合理，可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)所設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)及工藝要求，編制一套PLC控制程序，使硬件系統(tǒng)能夠按照要求運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)，繪制人機(jī)交互界面，使操作人員能夠?qū)ιa(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)施的監(jiān)測(cè)與控制。

3.硬件系統(tǒng)說明 本系統(tǒng)采用西門子公司的S7-200系列的PLC作為本控制系統(tǒng)的核心控制器，所選的CPU型號(hào)為226，并充分利用了可編程控制器簡(jiǎn)捷、迅速的I/O控制和快速的模擬量與數(shù)字量的傳遞通信功能。根據(jù)控制過程的要求，除PLC自身所帶有的I/O端口之外，該系統(tǒng)需要用到輸入輸出模塊、普通模擬量輸入模塊EM231、模擬量輸出模塊EM232。上位PC機(jī)與PLC之間的通信和PLC與變頻器之間的通信使用PLC自帶的兩個(gè)RS-485接口。系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集主要依靠速度傳感器。控制執(zhí)行器主要是系統(tǒng)中的39臺(tái)容量不同的三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度依靠大約10臺(tái)變頻器調(diào)節(jié)。系統(tǒng)控制框圖如下圖所示：

各開關(guān)觸點(diǎn)上位機(jī)傳感器PLC系統(tǒng)中各個(gè)變頻器系統(tǒng)中各個(gè)拖動(dòng)電機(jī)

圖1.控制系統(tǒng)框圖

4.軟件部分說明

該控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中，使用到了STEP 7-Micro軟件和組態(tài)王軟件。其中STEP 7主要用于梯形圖的編寫與仿真，便于程序的調(diào)試與修改，組態(tài)王用于制作人機(jī)交互界面，使操作過程更加簡(jiǎn)單直觀。下圖為該系統(tǒng)的控制流程圖： 開始初始化YN空車好？YN變頻器好？YN幅寬調(diào)節(jié)好？YN升速？降速YY變量每10秒加1變量每10秒減1NYN變量=設(shè)定值？變量=設(shè)定值？YY吸邊器運(yùn)行N1#直棍越位？1#軋車運(yùn)行延時(shí)60秒60秒內(nèi)2#直棍越位？NY2#軋車運(yùn)行故障報(bào)警延時(shí)10秒停車制動(dòng)3#軋車運(yùn)行結(jié)束N3#軋車越位？YA圖2.系統(tǒng)控制流程圖A布鋏主傳動(dòng)Y延時(shí)10秒4#軋車蒸洗N1#烘筒越位？Y烘筒運(yùn)行N冷水棍越位？Y冷水棍運(yùn)行N牽引棍越位？Y牽引棍運(yùn)行擺布運(yùn)行N落布越位？Y落布運(yùn)行卷布運(yùn)行結(jié)束

三、設(shè)計(jì)任務(wù)完成情況

已完成的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：

1、收集了有關(guān)資料并大致分析了絲光機(jī)的組成結(jié)構(gòu)，了解了絲光機(jī)的工藝流程，在此基礎(chǔ)上確定了用行程開關(guān)控制各個(gè)直棍、軋車等機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)，用接觸器控制各元件的接通和斷開，實(shí)現(xiàn)布匹絲光的自動(dòng)化加工。

2、根據(jù)絲光機(jī)的工藝流程，繪制完成了控制系統(tǒng)框圖和控制流程圖，嘗試用組態(tài)王模擬了絲光機(jī)的工藝過程。

3、根據(jù)本系統(tǒng)的控制要求，大約需要54個(gè)輸入點(diǎn)，49個(gè)輸出點(diǎn)，所以選用24個(gè)輸入16個(gè)輸出的CPU226控制模塊需要擴(kuò)展輸入/輸出點(diǎn)來滿足系統(tǒng)要求。其中 , PLC的輸入/輸出電源選擇直流 24 V ,且輸入端開關(guān)器件選擇其常開觸點(diǎn)。

四、未完成的設(shè)計(jì)任務(wù)、遇到的問題及安排

1、電機(jī)和變頻器的選型，還未計(jì)算出電機(jī)和變頻器的相關(guān)參數(shù)，今后應(yīng)查閱變頻器方面的資料確定變頻器的類型和型號(hào)，并進(jìn)一步確定電機(jī)的型號(hào)。

2、電氣接線圖及系統(tǒng)的梯形圖還未完成，主要是對(duì)一些系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作情況不太了解，今后應(yīng)參看絲光機(jī)方面書籍，熟悉相關(guān)元件的作用和電氣符號(hào)，畫出外部接線圖。

3、編寫設(shè)計(jì)說明書，相關(guān)外文資料翻譯，應(yīng)盡快完成系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)，然后編寫設(shè)計(jì)說明書并進(jìn)行相關(guān)外文翻譯。

五、畢業(yè)設(shè)計(jì)中英文摘要初稿

摘要

本論文是針對(duì)絲光機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)提出的。絲光機(jī)是國內(nèi)紡織印染行業(yè)大量采用的印染設(shè)備，由可控硅直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)施驅(qū)動(dòng)與控制，由于此直流調(diào)速系統(tǒng)存在諸多弊端：如維護(hù)量大、可靠性低、靈活性差、響應(yīng)速度慢、電源污染大、故障停車時(shí)間長且不具備故障自檢測(cè)功能，因而嚴(yán)重影響生產(chǎn)線的正常運(yùn)行。本文提出了基于PLC控制的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，構(gòu)建了一種新型絲光織染系統(tǒng)。

在本系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和滿足生產(chǎn)的要求，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和制動(dòng)的特性，采用高功能性v/f控制的通用變頻器。系統(tǒng)中由西門子PLC完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)?；赟TEP 7-Micro軟件和組態(tài)王軟件的編程采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少了軟件的開發(fā)和維護(hù)。

關(guān)鍵詞:絲光過程，PLC，電動(dòng)機(jī)，變頻調(diào)速

Abstract This thesis is based on the speed regulation system of the Mercerizing Machine.Mercerizing Machine is widely used in textile & Printing and dyeing industry.It is drived and controlled by Silicon Controlled Direct Current Speed Regulation System.Due to the many deficiencies of this System :such as high maintenance rate，low reliability, low agility, slow responding speed, high electricity pollution，long malfunction time, and lack of self-inspection function, the operation of this product line was severely influenced.This thesis introduces the indirect current Variable-frequency speed regulation System based on PLC, thus resulted in a new-generation mercerizing weaving and dyeing system.In this system，in order to actualize the full use of power and to meet the requirements of manufacturing, we need to regulate the rotation speed of electronic machine.And taking account of the start up，operation，regulating and trigging of electronic machine, the functional v/f controlled currency inverter is needed.In this system, the data acquisition, the control of inverter and electronic machine are accomplished by siemens PLC Programming software，STEP 7-Micro and Kingview software adopts the modularized Programming method and the mass use of code repetition which reduces the development and maintenance of the software.Key words: Mercerizing procedure，PLC，Motor，AC variable-frequency speed regulation

第三篇：科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)

科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)

一、科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

所謂科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，相對(duì)與粗略、單調(diào)教學(xué)設(shè)計(jì)而言。教師經(jīng)過精心策劃，具體細(xì)致的總體設(shè)計(jì)，設(shè)想到各個(gè)局部可能出現(xiàn)情況的應(yīng)對(duì)策略的教學(xué)設(shè)計(jì)。

二、高效教學(xué)特征

1.精心處理教材，設(shè)計(jì)獨(dú)具匠心

高效課堂要顯現(xiàn)個(gè)人特色的教學(xué)設(shè)計(jì)。在新課程中，教材與教參只是作為教學(xué)活動(dòng)重要的參考資料，而并非唯一依據(jù)，學(xué)校和教師必須根據(jù)教學(xué)環(huán)境、學(xué)生實(shí)際，結(jié)合自身對(duì)教材的透徹理解，加以靈活的處理，設(shè)計(jì)出獨(dú)具匠心的教案，才能保證教學(xué)活動(dòng)的有效性和生動(dòng)性。

2.體現(xiàn)課程理念，過程流暢自然

新課程要求教師在課堂中創(chuàng)設(shè)一種利于發(fā)揮學(xué)生主體性的環(huán)境，通過課前精心設(shè)計(jì)與課堂中教師的恰當(dāng)引導(dǎo)，構(gòu)建一個(gè)流暢自然的教學(xué)過程。這樣的課堂教學(xué)，能讓學(xué)生在不知不覺中輕松而又緊湊地參與學(xué)習(xí)與思考，較大限度地開發(fā)學(xué)生的情感、情趣等因素。3.激發(fā)學(xué)生情趣，課堂活潑有序

隨著對(duì)學(xué)生主體觀的重新思考與定位，高效課堂必需要看學(xué)生在課堂上的表現(xiàn)。好課應(yīng)是教師努力創(chuàng)設(shè)課堂情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)情趣，讓學(xué)生主動(dòng)參與，甚至可以議論紛紛，不斷質(zhì)疑。課堂教學(xué)中學(xué)生的發(fā)言聲不絕于耳，教師方式多樣，靈活多變地體現(xiàn)自主、合作、探究的特征，使課堂上人人參與，個(gè)個(gè)活躍。每一個(gè)學(xué)生都有參與的機(jī)會(huì)，都有參與的愿望，使每一個(gè)學(xué)生在參與的過程中體驗(yàn)學(xué)習(xí)的快樂，獲得心智的發(fā)展。

4.展示教師素質(zhì)，塑造教師形象

新課程的實(shí)施，向教師提出了更新更高的要求。課堂上，教師除了應(yīng)組織和諧有序的秩序、表述精彩悅耳的語言、展現(xiàn)漂亮美觀的板書、呈現(xiàn)敏捷準(zhǔn)確的思維外，還必需增加課堂情況的靈活應(yīng)變、網(wǎng)絡(luò)媒體的合理使用、知識(shí)背景的廣泛引用等。5.設(shè)計(jì)完美提問，思維延伸課外

這要求教師在課堂教學(xué)過程中，不僅要讓學(xué)生掌握這節(jié)課的絕大多數(shù)內(nèi)容，而且還要讓學(xué)生能學(xué)到其他更多的內(nèi)容。同時(shí)，也要讓學(xué)生在上完這節(jié)課后的很長一段時(shí)間，仍然在研究那節(jié)課的內(nèi)容，感覺回味無窮。并且在教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探究的個(gè)性，使其能夠主動(dòng)地加入課堂教學(xué)中去。

6.拒絕形式表演，抓緊實(shí)質(zhì)內(nèi)容

高效課堂目的是“強(qiáng)調(diào)形成積極主動(dòng)學(xué)習(xí)態(tài)度，使獲得基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能的過程同時(shí)成為學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)和形成正確價(jià)值觀的過程?！苯處熞朴谧プ〗虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容，開展“合作、自主、探究”學(xué)習(xí)。通過“自主、合作、探究”學(xué)習(xí)活動(dòng)，要真正實(shí)現(xiàn)充分的自由交往，特別是有效交往。

7.預(yù)設(shè)課堂情境，吸引學(xué)生參與

教師在備課的時(shí)候可以預(yù)見一個(gè)師生之間思維的情景，這樣的情景能夠引導(dǎo)學(xué)生的思維逐步地走進(jìn)課堂，讓學(xué)生以一種高昂的情緒接受新知識(shí)。這樣的情景設(shè)計(jì)得好，相當(dāng)于吊足學(xué)生的胃口，會(huì)讓很重要的知識(shí)使得學(xué)生能夠迫不及待的掌握下來。應(yīng)該能引導(dǎo)學(xué)生不斷創(chuàng)設(shè)有趣的問題情境，激勵(lì)學(xué)生注重參與教學(xué)過程，使學(xué)生在探索中學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中探索。高效教學(xué)課堂或者說一堂好課，上述幾點(diǎn)不是全部具備，只要具備某幾點(diǎn)即可。除上述特征外，教師能在課堂中恰當(dāng)使用網(wǎng)絡(luò)媒體輔助教學(xué)、精心準(zhǔn)備并使用教學(xué)用具、設(shè)計(jì)并采用不同形式的教學(xué)方式等等，也是構(gòu)成一堂好課的條件。

三、實(shí)際應(yīng)用

1.一個(gè)教學(xué)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，往往體現(xiàn)在細(xì)節(jié)的設(shè)計(jì)上。

如對(duì)“食鹽在水中溶解了”的狀態(tài)理解，可以用到對(duì)“白糖在水的狀態(tài)”觀察，提出白糖在水中溶解了嗎？這種在概念已知前提下，用到新問題上，可以加深對(duì)概念理解，有效鞏固。

如觀察還不夠認(rèn)定“溶解”了，可用濾紙過濾，來確定是否“溶解”。這種設(shè)計(jì)比較細(xì)致，可使學(xué)生加深對(duì)溶解的理解，達(dá)到高效教學(xué)。

做了實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)不注意，可以呈現(xiàn)注意事項(xiàng)的問題設(shè)計(jì)。

如“做過濾實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了加快過濾速度，往漏斗里的液體倒得滿點(diǎn)，液面超出濾紙的邊緣也沒關(guān)系”。等等。

2.課堂新知識(shí)引出后，跟進(jìn)練習(xí)內(nèi)容，就是一個(gè)有科學(xué)性的教學(xué)設(shè)計(jì)，能起到高效教學(xué)目的。

如“聲音的變化內(nèi)容，如何區(qū)分某一活動(dòng)是聲音強(qiáng)弱變化還是聲音高低變化”。同一個(gè)物體，受大小不同力后，振動(dòng)快慢是不變的，振幅大小會(huì)改變。這是一個(gè)很重要的概念。

例1． 向暖瓶中倒水，瓶中空氣柱會(huì)越來越小，空氣柱發(fā)出時(shí)聲音是（）。A.音的高低不同 B.音的強(qiáng)弱不同 C.同一聲音

例2．在大江大河的下游和入?？谕瞧皆?，請(qǐng)你說說理由。

例3．在做鐵絲和塑料尺誰韌性好的實(shí)驗(yàn)中，其他條件都相同。當(dāng)都掛1千克重物后，塑料尺下彎10厘米，鐵絲下彎12厘米。去掉重物，塑料尺恢復(fù)了直條形，鐵絲原來直條，現(xiàn)在變彎了。你認(rèn)為這兩物韌性好的是（）。

A.鐵絲 B.塑料尺 C.不能比較

以上三題的跟進(jìn)練習(xí)，對(duì)鞏固知識(shí)點(diǎn)認(rèn)識(shí)和掌握能起到較好的作用，達(dá)到高效教學(xué)目的。3.課堂鞏固性是達(dá)到科學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)高效教學(xué)的一項(xiàng)好手段，我們要長期應(yīng)用。例1．下列說法中，正確的是（）和（）。

A.我們可以用研究固體物質(zhì)是否溶解于水的方法來研究液體的情況。B.不能溶解于水的物質(zhì)，肯定也不能溶解在其他液體中。C.把醬油倒進(jìn)水中，能看到顏色，說明醬油在水中不能溶解。D.把白酒倒進(jìn)水中，還能聞到氣味，不能說明白酒在水中不能溶解。例2．兩氣球內(nèi)各裝空氣與水，這時(shí)的兩氣球大小相同。把它們各放入兩相同的玻璃杯中，如右圖。用相同的力推下蓋片。左圖可推進(jìn)的深度比右圖多，右圖蓋片推到球時(shí)，就推不下去了。下面說法正確的是（）。

A.右圖氣球內(nèi)裝了空氣 B.左圖氣球內(nèi)裝了空氣 C.這時(shí)的兩氣球都能被壓縮 例3.（1）判斷題

①自行車上應(yīng)用了斜面，如螺絲釘。（）②自行車上沒有滑輪應(yīng)用。（）③自行車后架上的彈簧夾是斜面應(yīng)用。（）

（2）變速自行車中，腳蹬相連的大齒輪帶動(dòng)后輪上的齒輪，這齒輪越小后輪轉(zhuǎn)速（）。A.越快 B.越慢 C.一樣（3）變速自行車中，腳蹬相連的大齒輪帶動(dòng)后輪上的齒輪，這齒輪越小腳蹬用的力（）。A.越大 B.越小 C.一樣

（4）腳蹬相連的大齒輪帶動(dòng)后輪上的齒輪，后輪上的齒輪和后輪，組成（）輪軸。A.省力 B.費(fèi)力 C.不省力也不費(fèi)力

第四篇：基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

基于單片機(jī)的交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

目的：本文以AT89S51 單片機(jī)為核心器件,設(shè)計(jì)了多功能交通燈控制系統(tǒng)。軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)的結(jié)果表明該系統(tǒng)具有紅綠燈顯示功能、時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示功能、左轉(zhuǎn)提示和緊急情況發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能。

由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和人工智能技術(shù)不斷發(fā)展,城市交通的智能控制有了良好的技術(shù)基礎(chǔ),各種交通方案實(shí)現(xiàn)的可能性大大提高。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng),它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。本文設(shè)計(jì)的交通燈管理系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代交通燈系統(tǒng)的基本功能的基礎(chǔ)上,增加了左轉(zhuǎn)提示和緊急情況(重要車隊(duì)通過、急救車通過等)發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能。交通方案：東西、南北兩干道交于一個(gè)十字路口,各干道有一組紅、黃、綠三色的指示燈和一組紅、綠兩色的左轉(zhuǎn)指示燈,指揮

車輛和行人安全通行。紅燈亮禁止通行,綠燈亮允許通行。黃燈閃亮提示人們注意紅、綠燈的狀態(tài)即將切換,且黃燈閃亮?xí)r間為東西、南北兩干道的公共停車時(shí)間.。當(dāng)發(fā)生緊急情況發(fā)生時(shí),所有信號(hào)燈轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色禁行信號(hào)。當(dāng)深夜時(shí), 信號(hào)燈呈黃燈緩行信號(hào)。2 電路設(shè)計(jì)

2．1 電源電路設(shè)計(jì)

由于單片機(jī)工作時(shí)需要的+ 5V 電壓,所以在設(shè)計(jì)電源電路時(shí),需要一個(gè)電子元件能提供+ 5V電壓,本文采用7805 提供5V 的電壓，即在7805 的1 腳和公共接地端(即2 腳)之間接入0.3μF 的電容,在公共接地端和三腳+ 5V電壓輸出端之間接入0.1μF 的電容。

2.2

復(fù)位電路設(shè)計(jì)

MCS51 提供了初始化的手段。有了它可以使程序從指定處開始執(zhí)行,即從程序存儲(chǔ)器中的0000H 地址單元開始執(zhí)行程序。在MCS51循環(huán)復(fù)位。只有當(dāng)RST 由高電平變低電平以后,MCS51 的時(shí)鐘可以由兩種方式產(chǎn)生,一種是內(nèi)部方式,利用芯片內(nèi)部的振蕩電路;另外一種為外部方式。本文根據(jù)實(shí)際需要和簡(jiǎn)便,采用內(nèi)部振蕩方式.MCS51 雖然有內(nèi)部振蕩電路,但要形成時(shí)鐘,必須外接元件所以實(shí)際構(gòu)成的振蕩時(shí)鐘電路.外接晶體以及電容C1 和C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路接在放大器的反饋回路中。對(duì)接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求,但電容的大小會(huì)影響振蕩器頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性。晶體頻率可在1.2MHz～12MHz 之間任選，電容C1 和C2 的典型值在20pF～100pF 之間選擇,考慮到本系統(tǒng)對(duì)于外接晶體的頻率穩(wěn)定性要求不高,所以采取比較廉價(jià)的陶瓷諧振器。由于本系統(tǒng)應(yīng)用的機(jī)器周期為1μs ,所以晶振選擇為12MHz ,根據(jù)調(diào)試電容選擇30pF。

在硬件電路焊接時(shí),晶體或陶瓷振蕩器和電容應(yīng)該盡可能地與單片機(jī)芯片靠近,以減少寄生電容,可以更好地保證振蕩器穩(wěn)定和可靠的工作。

2.4

數(shù)碼時(shí)間顯示電路

七段LED 數(shù)碼管是有八個(gè)發(fā)光二極管構(gòu)成,通過給其引腳不同的高低電平,從而顯出0～9 的數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)。本文的交通燈數(shù)字顯示部分,通過將四個(gè)一位數(shù)碼管并聯(lián)通過P1口控制作為個(gè)位實(shí)時(shí)顯示,四個(gè)數(shù)碼管并聯(lián)通過P3 口控制作為十位實(shí)時(shí)顯示,但考慮到單片機(jī)的系統(tǒng)功耗問題以及焊接電路后的實(shí)際顯示效果等, 本部分的電路中又引入一7805 進(jìn)行單獨(dú)供電。交通燈的時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示部分是通過將數(shù)碼管分別與單片機(jī)的P1 口和P3 口連接,通過單片機(jī)

內(nèi)部已經(jīng)燒錄好的程序,對(duì)P1 口和P3 口進(jìn)行電平輸出控制,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)碼管的倒計(jì)時(shí)時(shí)間顯示。

2.5

信號(hào)燈電路設(shè)計(jì)

本部分電路設(shè)計(jì),應(yīng)用單片機(jī)的P0 口對(duì)直行方向提示燈控制,P2 口對(duì)左轉(zhuǎn)方向提示燈控制。其中P0.0 ,P0.1 ,P0.2 三個(gè)輸出控制口,分別控制東西方向上的綠燈、黃燈、紅燈。P0.3 , P0.4 , P0.5 三個(gè)輸出控制口,分別控制南北方向上的綠燈、黃燈、紅燈。P2.0 ,P2.1 ,兩個(gè)輸出控制口,分別控制東西道左轉(zhuǎn)方向的綠燈和紅燈.。P2.2 ,P2.3 兩個(gè)輸出控制口分別控制南北道左轉(zhuǎn)方向的綠燈和紅燈。3

軟件設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)使用keil 軟件完成該系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).通過新建源文件、建立工程文件、編譯和連接,最后生成所需單片機(jī)燒錄的HEX文件。依據(jù)硬件電路圖和設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)程序如下: ①東西紅燈,南北綠燈,倒計(jì)時(shí)30s 部分程序:

MOV P0 , # 0F3H;東西方向紅燈,南北方

向綠燈

MOV P2 , # 09H;東西左轉(zhuǎn)紅燈,南北左轉(zhuǎn)綠燈

MOV P1 , # 0C0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間個(gè)位顯示0 MOV P3 , # 0B0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間十位顯示3

??

②黃燈閃爍,倒計(jì)時(shí)5s 部分程序: MOV P0 , # 0EDH;黃燈點(diǎn)亮

MOV P1 , # 92H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間的個(gè)位顯示5 MOV P3 , # 0C0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間的十位顯示0

??

③東西綠燈南北紅燈,倒計(jì)時(shí)30s 部分程序: MOV P0 , # 0DEH;東西方向綠燈,南北方向紅燈

MOV P2 , # 06H;東西左轉(zhuǎn)綠燈,南北左轉(zhuǎn)紅燈

MOV P1 , # 0C0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間個(gè)位顯示0 MOV P3 , # 0B0H;倒計(jì)時(shí)時(shí)間十位顯示3

??

④緊急狀況控制程序 JB P2.7 ,L1 JMP L2

L1 : JMP ZHONGDUAN L2 : MOV P1 , # 0C0H MOV P3 , # 0B0H

??

ZHONGDUAN: MOV P0 , # 0EDH 4

系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)

通過對(duì)AT89S51 專用底座的焊接、時(shí)鐘電路的焊接、復(fù)位電路的焊接、數(shù)碼管和信號(hào)燈的焊接、電源電路的焊接,最后完成了本文設(shè)計(jì)的交通燈系統(tǒng)。

通電進(jìn)行調(diào)試后證明該硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了綠燈顯示功能、時(shí)間倒計(jì)時(shí)顯示功能、左轉(zhuǎn)提示和緊急情況發(fā)生時(shí)手動(dòng)控制等功能。5

結(jié)論

本設(shè)計(jì)利用AT89S51 單片機(jī)設(shè)計(jì)的城市交通燈控制系統(tǒng),通過軟件仿真和硬件實(shí)現(xiàn)證明了該系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了交通燈控制系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上還實(shí)現(xiàn)了車輛左轉(zhuǎn)提示以及緊急事件手動(dòng)控制等功能。

第五篇：PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

2009-08-25 01:03 P.M.引言

在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的啟停，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，而PLC技術(shù)是解決上述問題的最有效、最便捷的工具，因此PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。下面就PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的問題進(jìn)行探討。2 PLC系統(tǒng)設(shè)備選型

PLC最主要的目的是控制外部系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可能是單個(gè)機(jī)器，機(jī)群或一個(gè)生產(chǎn)過程。不同型號(hào)的PLC有不同的適用范圍。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對(duì)象的復(fù)雜程度，進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)和I/O點(diǎn)的類型（數(shù)字量、模擬量等）統(tǒng)計(jì)，列出清單。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì)，確定適當(dāng)?shù)牧粲杏嗔慷焕速M(fèi)資源的機(jī)型（小、中、大形機(jī)器）。并且結(jié)合市場(chǎng)情況，考察PLC生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品及其售后服務(wù)、技術(shù)支持、網(wǎng)絡(luò)通信等綜合情況，選定價(jià)格性能比較好的PLC機(jī)型。

目前市場(chǎng)上的PLC產(chǎn)品眾多，國外知名品牌有德國的SIEMENS;日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJI、Panasonic;美國的GE;韓國的LG等。國產(chǎn)品牌有研華、研祥、合力時(shí)等。近幾年，PLC產(chǎn)品的價(jià)格有較大的下降，其性價(jià)比越來越高。PLC 的選型應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手。

2.1 確定PLC 控制系統(tǒng)的規(guī)模

依據(jù)工廠生產(chǎn)工藝流程和復(fù)雜程度確定系統(tǒng)規(guī)模的大小。可分為大、中、小三種規(guī)模。

小規(guī)模PLC控制系統(tǒng):單機(jī)或者小規(guī)模生產(chǎn)過程，控制過程主要是條件、順序控制，以開關(guān)量為主，并且I/O點(diǎn)數(shù)小于128 點(diǎn)。一般選用微型PLC,如SIEMENS S7-200等。

中等規(guī)模PLC控制系統(tǒng):生產(chǎn)過程是復(fù)雜邏輯控制和閉環(huán)控制，I/O點(diǎn)數(shù)在128——512 點(diǎn)之間。應(yīng)該選用具有模擬量控制、PID控制等功能的PLC，如SIEMENS S7-300等。

大規(guī)模PLC控制系統(tǒng):生產(chǎn)過程是大規(guī)模過程控制、DCS系統(tǒng)和工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制，I/O點(diǎn)數(shù)在512點(diǎn)以上。應(yīng)該選用具有通信聯(lián)網(wǎng)、智能控制、數(shù)據(jù)庫、中斷控制、函數(shù)運(yùn)算的高檔PLC,如SIEMENS S7-400等, 再和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)合實(shí)現(xiàn)工廠工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的通訊和控制。

2.2 確定PLC I/O 點(diǎn)的類型

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，分析被控對(duì)象的復(fù)雜程度，進(jìn)行I/O點(diǎn)數(shù)和I/O點(diǎn)的類型（數(shù)字量、模擬量等）統(tǒng)計(jì)，列出清單。適當(dāng)進(jìn)行內(nèi)存容量的估計(jì)，確定適當(dāng)?shù)牧粲熊浻布Y源余量而不浪費(fèi)資源的機(jī)型（小、中、大型機(jī)器）。

根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端采用繼電器輸出，還是晶體管輸出，或品閘管輸出。不同的負(fù)載選用不同的輸出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。電磁閥的開閉、大電感負(fù)載、動(dòng)作頻率低的設(shè)備，PLC輸出端采用繼電器輸出或者固態(tài)繼電器輸出;各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)/停止應(yīng)采用晶體管輸出。

2.3 確定PLC編程工具

（1）一般的手持編程器編程。手持編程器只能用商家規(guī)定語句表中的語句表（STL）編程。這種方式效率低，但對(duì)于系統(tǒng)容量小、用量小的產(chǎn)品比較適宜，具有體積小、價(jià)格低、易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。這主要用于微型PLC的編程。

（2）圖形編程器編程。圖形編程器采用梯形圖（LAD）編程，方便直觀，一般的電氣人員短期內(nèi)就可應(yīng)用自如，但該編程器價(jià)格較高,主要用于微型PLC和中檔PLC。

（3）計(jì)算機(jī)加PLC軟件包編程。這種方式是效率最高的一種方式，但大部分公司的PLC 開發(fā)軟件包價(jià)格昂貴，并且該方式不易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，主要用于中高檔PLC系統(tǒng)的硬件組態(tài)和軟件編程。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

3.1 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)的至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這關(guān)系著PLC控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、穩(wěn)定性。主要包括輸入和輸出電路兩部分。

（1）PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計(jì)。PLC供電電源一般為AC85—240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1:1隔離變壓器等）;隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初、次級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地，次級(jí)線圈屏蔽層接PLC 輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。

PLC輸入電路電源一般應(yīng)采用DC 24V, 同時(shí)其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，并作好防短路措施，這對(duì)系統(tǒng)供電安全和PLC安全至關(guān)重要，因?yàn)樵撾娫吹倪^載或短路都將影響PLC的運(yùn)行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。

（2）PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)。依據(jù)生產(chǎn)工藝要求，各種指示燈、變

頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)停止應(yīng)采用晶體管輸出，它適應(yīng)于高頻動(dòng)作，并且響應(yīng)時(shí)間短;如果PLC 系統(tǒng)輸出頻率為每分鐘6 次以下，應(yīng)首選繼電器輸出，采用這種方法，輸出電路的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，抗干擾和帶負(fù)載能力強(qiáng)。

如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負(fù)載，負(fù)載斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。

當(dāng)PLC掃描頻率為10次/min 以下時(shí)，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器或者固態(tài)繼電器（SSR），再驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

對(duì)于兩個(gè)重要輸出量，不僅在PLC內(nèi)部互鎖，建議在PLC外部也進(jìn)行硬件上的互鎖，以加強(qiáng)PLC系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性。

對(duì)于常見的AC220V交流開關(guān)類負(fù)載，例如交流接觸器、電磁閥等，應(yīng)該通過DC24V微小型中間繼電器驅(qū)動(dòng)，避免PLC的DO接點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)，盡管PLC手冊(cè)標(biāo)稱具有AC220V交流開關(guān)類負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。

（3）PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的日新月異的發(fā)展，晶閘管可控整流和變頻調(diào)速裝置使用日益廣泛，這帶來了交流電網(wǎng)的污染，也給控制系統(tǒng)帶來了許多干擾問題，防干擾是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問題。一般采用以下幾種方式:

隔離:由于電網(wǎng)中的高頻干擾主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成，所以建議采用1:1超隔離變壓器，并將中性點(diǎn)經(jīng)電容接地。

屏蔽:一般采用金屬外殼屏蔽，將PLC系統(tǒng)內(nèi)置于金屬柜之內(nèi)。金屬柜外殼可靠接地，能起到良好的靜電、磁場(chǎng)屏蔽作用，防止空間輻射干擾。

布線:強(qiáng)電動(dòng)力線路、弱電信號(hào)線分開走線，并且要有一定的間隔;模擬信號(hào)傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜。

3.2 PLC 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的同時(shí)可以著手軟件的設(shè)計(jì)工作。軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是PLC應(yīng)用的最關(guān)鍵的問題，程序的編寫是軟件設(shè)計(jì)的具體表現(xiàn)。在控制工程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計(jì)思想是關(guān)鍵，優(yōu)秀的軟件設(shè)計(jì)便于工程技術(shù)人員理解掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護(hù)。

（1）PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思想。由于生產(chǎn)過程控制要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序。

基本程序:既可以作為獨(dú)立程序控制簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序;依據(jù)計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)思想，基本程序的結(jié)構(gòu)方式只有

三種:順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。

模塊化程序:把一個(gè)總的控制目標(biāo)程序分成多個(gè)具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個(gè)完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設(shè)計(jì)。我們建議經(jīng)常采用這種程序設(shè)計(jì)思想，因?yàn)楦髂K具有相對(duì)獨(dú)立性，相互連接關(guān)系簡(jiǎn)單，程序易于調(diào)試修改。特別是用于復(fù)雜控制要求的生產(chǎn)過程。

（2）PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)。PLC控制系統(tǒng)I/O分配，依據(jù)生產(chǎn)流水線從前至后，I/O點(diǎn)數(shù)由小到大;盡可能把一個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備或部件的I/O信號(hào)集中編址，以利于維護(hù)。定時(shí)器、計(jì)數(shù)器要統(tǒng)一編號(hào)，不可重復(fù)使用同一編號(hào)，以確保PLC工作運(yùn)行的可靠性。

程序中大量使用的內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位（不是I/O位），也要統(tǒng)一編號(hào)，進(jìn)行分配。

在地址分配完成后，應(yīng)列出I/O分配表和內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位分配表。

彼此有關(guān)的輸出器件，如電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)等，其輸出地址應(yīng)連續(xù)安排，如Q2.0/Q2.1等。

（3）PLC控制系統(tǒng)編程技巧。PLC程序設(shè)計(jì)的原則是邏輯關(guān)系簡(jiǎn)單明了，易于編程輸入，少占內(nèi)存，減少掃描時(shí)間，這是PLC 編程必須遵循的原則。下面介紹幾點(diǎn)技巧。

PLC各種觸點(diǎn)可以多次重復(fù)使用，無需用復(fù)雜的程序來減少觸點(diǎn)使用次數(shù)。同一個(gè)繼電器線圈在同一個(gè)程序中使用兩次稱為雙線圈輸出，雙線圈輸出容易引起誤動(dòng)作，在程序中盡量要避免線圈重復(fù)使用。如果必須是雙線圈輸出，可以采用置位和復(fù)位操作（以S7-300為例如SQ4.0或者 RQ4.0）。

如果要使PLC多個(gè)輸出為固定值 1（常閉），可以采用字傳送指令完成，例如 Q2.0、Q2.3、Q2.5、Q2.7同時(shí)都為1，可以使用一條指令將十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)0A9H直接傳送QW2即可。

對(duì)于非重要設(shè)備，可以通過硬件上多個(gè)觸點(diǎn)串聯(lián)后再接入PLC輸入端，或者通過PLC編程來減少I/O點(diǎn)數(shù)，節(jié)約資源。例如:我們使用一個(gè)按鈕來控制設(shè)備的啟動(dòng)/停止，就可以采用二分頻來實(shí)現(xiàn)。

模塊化編程思想的應(yīng)用:我們可以把正反自鎖互鎖轉(zhuǎn)程序封裝成為一個(gè)模塊，正反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)封裝成為一個(gè)模塊，在PLC程序中我們可以重復(fù)調(diào)用該模塊，不但減少編程量，而且減少內(nèi)存占用量,有利于大型PLC 程序的編制。PLC控制系統(tǒng)程序的調(diào)試

PLC控制系統(tǒng)程序的調(diào)試一般包括I/O端子測(cè)試和系統(tǒng)調(diào)試兩部分內(nèi)容，良好的調(diào)試步驟有利于加速總裝調(diào)試的過程。

4.1 I/O端子測(cè)試

用手動(dòng)開關(guān)暫時(shí)代替現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)，以手動(dòng)方式逐一對(duì)PLC輸入端子進(jìn)行檢查、驗(yàn)證，PLC輸入端子的指示燈點(diǎn)亮，表示正常;反之，應(yīng)檢查接線或者是I/O點(diǎn)壞。

我們可以編寫一個(gè)小程序，在輸出電源良好的情況下，檢查所有PLC輸出端子指示燈是否全亮。PLC輸入端子的指示燈點(diǎn)亮，表示正常。反之，應(yīng)檢查接線或者是I/O點(diǎn)壞。

4.2 系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)首先按控制要求將電源、外部電路與輸入輸出端子連接好，然后裝載程序于PLC中，運(yùn)行PLC進(jìn)行調(diào)試。將PLC與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。在正式調(diào)試前全面檢查整個(gè)PLC控制系統(tǒng)，包括電源、接地線、設(shè)備連接線、I/O連線等。在保證整個(gè)硬件連接正確無誤的情況下即可送電。

把PLC控制單元的工作方式設(shè)置為“RUN”開始運(yùn)行。反復(fù)調(diào)試消除可能出現(xiàn)的各種問題。在調(diào)試過程中也可以根據(jù)實(shí)際需求對(duì)硬件作適當(dāng)修改以配合軟件的調(diào)試。應(yīng)保持足夠長的運(yùn)行時(shí)間使問題充分暴露并加以糾正。調(diào)試中多數(shù)是控制程序問題。一般分以下幾步進(jìn)行:

（1）對(duì)每一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制量做單獨(dú)測(cè)試;

（2）檢查硬件/修改程序;

（3）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)和控制量做綜合測(cè)試;

（4）帶設(shè)備調(diào)試;

（5）調(diào)試結(jié)束。結(jié)束語

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)步驟有序的系統(tǒng)工程，要想做到熟練自如，需要反復(fù)設(shè)計(jì)和實(shí)踐。本文是PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，在實(shí)際應(yīng)用中具有良好的效果