高职ＰＬＣ实验教学系统研究

王翠艳　郭　菲

摘要:以十字路口交通灯的PLC自动控制为研究对象，分析了交通信号灯的控制过程，提出增设盲人过街提示功能，并设计了控制装置，对PLC控制系统进行了硬件制作和软件设计。

关键词：高职； PLC；交通灯；自动控制；实验教学

PLC是集计算机技术、自动控制技术、通信技术为一体的自动控制装置。由于它可通过软件来改变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域。为适应社会需要，当前高职院校的机电、电工电子、自动化等专业，在学习传统的电气控制技术的同时，大都增设了PLC应用技术课程。

高职教学的特点是既重视讲授理论知识，又突出技能训练。实验是学生乐于接受的教学方式，可满足学生的求知欲，激发学生学习知识的兴趣。学生通过动手、观察、直观感受掌握现象和本质，进一步对所学的理论知识加深理解。学生可以通过调试自己编制的程序，进行模拟实验。在培养动手能力的同时，可培养学生应用理论知识的能力以及分析问题和解决问题的能力。

交通信号灯是日常生活中常遇到的实例，颇具典型性和实用价值。本文以十字路口的交通信号灯控制为研究对象，进行PLC实验教学系统研究。

总体设计方案

交通信号灯设置 图1是十字路口交通信号灯示意图：在东西、南北方向均设有红、黄、绿三只信号灯，通电后六只信号灯按照控制时序周而复始地循环动作。

盲人过街提示装置为方便盲人通行，在东侧设计有过街提示装置。此装置由按钮和蜂鸣器组成，如图1所示。当盲人需要南北通行时，按下按钮，如果此时东西向红灯亮，则蜂鸣器发声，提示可以通行；如果南北方向红灯亮，此时蜂鸣器不发声，盲人不能通行，得东西向红灯亮时，蜂鸣器发声才可以通行。

控制方案如图2所示，主要由PLC、输入电路、输出电路、接口和供电电源等组成。

PLC资源分配及选型

资源分配如表1所示。根据PLC资源分配，交通信号灯控制共需8个点，所以选三菱公司的FXON—24MR型PLC。控制时序图如图3所示。

系统设计

硬件设计硬件系统设计如图4所示，输入按钮、输出信号灯、蜂鸣器按图示要求接入PLC控制器端口。蜂鸣器工作电压为直流6V、输出信号灯工作电流要求20mA，由直流稳压电源供电。

软件设计根据交通信号灯的控制要求及PLC控制系统的硬件设计，编制交通灯控制梯形图程序，如图5所示。

PLC交通灯实验教学系统样机

交通灯实验板 设计制作的交通灯实验板如图6所示。

交通灯实验教学系统 交通灯控制实验教学系统如图7所示。将PLC与交流电源、实验板、直流稳压电源连接，即可进行实验。该系统除交通灯实验外，还可进行指令、端口、定时器、计数器、串口、LED显示、数据采集等综合性和设计性实验。

本文以十字路口交通信号灯的PLC控制为例，研究设计了20套交通灯PLC控制实验教学系统。在实际应用中，各交通路口状况是不同的，采用PLC控制城市交通指挥信号灯，可根据不同交通路况要求，随时修改控制程序，以适应不同交通流量和路况要求。通过实验，使学生深刻体会了PLC与传统继电器控制相比的优越性，使每一个学生的动手能力和理论水平都有了较大提高。

本校高职分院对4个班共300名学生利用该装置进行实训。通过动手动脑、由易到难的训练，学生提高了分析问题和解决问题的能力。在各个实训环节中，学生都能体验到成功，增强了学习的自信心，并使学生深刻体会到PLC控制系统在工业、农业、交通运输业及日常生活等领域中应用的广泛性。当前，就业市场对机电人才有较大需求，用人单位提出“懂PLC者优先”。这一现实更加激发了学生的学习欲望，使学生的创新能力得到了很大的提高，为今后的工作、学习和科研打下了良好的基础。

参考文献:

[1]王兆义.小型可编程序控制器实用技术（第2版）[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]廖常初.可编程序控制器应用技术（第4版）[M].重庆:重庆大学出版社,2002.

[3]陈宇.可编程序控制器基础及编程技巧[M].广州：华南理工大学出版社，1999.

作者简介：

王翠艳（1979—），女，江苏沛县人，石家庄铁道学院工程训练中心助教，主要从事机电一体化专业教学。

郭菲（1982—），女，河北武安人，石家庄铁道学院四方学院助教，主要从事专业外语教学。

（本文责任编辑：张维佳）