技工院校PLC实训装置的设计与制作

盛继华

摘 要：PLC课程是技工院校电气技术专业的核心课程之一，而学校没有适合学生特点、满足不同教学需要的PLC实训设备。本文探讨了如何设计符合教学需要的PLC实训台。

关键词：技工院校 PLC实训装置 设计与制作

技工院校电气技术专业PLC技术及应用课程教学需要具备一个好的实训平台，然而现在学校使用的实验设备大部分都是封闭式的结构，这种结构只能使学生按照厂家的设定完成固定的实验模块，很难培养学生的创新思维和设计能力。而技工院校注重培养学生的动手实践能力，需要让学生很好地与生产实践相结合，显然这种结构的实验设备不适合学校教学的需要。

笔者所在技工学校电气技术专业培养的学生主要分为以下几个类型：一是中技班，二是双高班，三是初中技师与高中技师班。学校学生人数，在一个年级阶段就达到200多人，而学校的教学特点都是要求每个学生学会技能操作，因此作为电气技术专业必修课的PLC技术所需要的实训设备就必须满足学生的实训要求，确保实训学生一人一个工位。在这一前提下，我们提出设计开发适合学校学生实训特点的PLC实训平台。

现有的PLC实验设备并不能达到我们的实训要求，如一些实验教仪公司生产的PLC实验设备，PLC的输入输出点设计得不规范，很容易造成设备的损坏。一旦设备损坏，维修很不方便，而且费用比较高。另外学生在设备上只能进行一些实验操作，不能进行接线训练，更不能规范学生对PLC接线的工艺要求。因此，要满足学生的实训要求，就需要我们自己设计制作PLC实训台。由于天煌科技有限公司有比较成熟的实训设备制作工艺，因此学校选择与天煌公司合作的方式设计制作实训台，具体方式是，学校负责实训装置的设计与安装，实训工作台由天煌公司按学校的设计参数要求制作。

一、装置设计特点

实训设备主要采用继电器隔离的方式，将交流220V的电压与PLC的输出点（Y点）进行隔离，从而达到保护PLC内部继电器的功能。在这里我们主要考虑，是用PLC本身24V直流电源驱动隔离电路板工作，还是要另外设计一个开关电源来驱动隔离电路板工作。假设用PLC自带24V直流电源来驱动继电器工作，那么它的输出COM点很可能会与外部工作电压的COM连在一起。如果是这样的话，一旦学生将电路接错，就很容易将PLC的24V直流电源烧坏。基于此，笔者认为应在外部重新设计一个24V的直流开关稳压电源，用它来驱动隔离电路板工作，这样容易出现的安全隐患就可以消除了。

电路原理图的设计。以三菱FX-2N系列为例，在它的输出点（Y点）设计一块隔离板，用以保护PLC内部设备。设计思路是，输出点用24V的直流继电器进行隔离。在Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27之间采用24个24V的直流继电器进行隔离，隔离工作电压由24V的开关稳压电源提供，原理图如下图所示。

图 输出点隔离电路

电路中的三个模块分别是FX-2N系列的24个输出点Y0～Y7、Y10～Y17、Y20～Y27。我们将这部分改成用外部的24个直流继电器控制，它的驱动电源就是24V的直流开关电源。此电路图下面的三个模块是24个继电器的常开触点。它的工作原理是，当PLC有输出时，先接通外部的继电器，由外部继电器的触点与工作电压相连接。这样做的好处是避免工作电压直接与PLC内部触点连接，可以有效保护PLC，延长PLC的使用寿命，方便设备维护。笔者主要用ProtelDxp电路制作软件进行电路的设计，并作好印刷电路板图，委托厂家制板。对于开关电源，考虑高温对电路的影响，笔者设计时提高了开关电源的负载能力，加大了散热装置。

二、技术性能

工作台主电路工作电压380V，PLC控制电路工作AC电压220V、DC电压24V。

稳压电源的主要参数为：AC输入电压220V，DC输出电压24V，额定输出电流6A。

工作环境：温度-10℃～40℃，相对湿度<85%（25℃）。

装置容量：<200V·A。

外形尺寸：1350mm×650mm×700mm；支架为L形支架，800mm×700mm。

三、实训台的基本配置

实训台的基本配置见下表。

实训台基本配置表

序号 实训器材 数量 规格

1 三相断路器 1 380V

2 单相断路器 1 220V

3 熔断器 6 3A

4 热继电器 2 JR36

5 交流接触器 6 AC220

6 开关电源 1 24V

7 隔离板 1 24V

8 接线端子 1 JX-1015

9 单相插头 1 单相，220V

10 FX2N系列PLC 1 FX2N-48MCR

11 指示灯 8 AC220V，DC24V

12 按钮 8 可自定

13 导线走线槽 BVR 0.5mm2

14 电动机 2 三相异步电动机 双速电动机

四、实训项目

实训项目可以完成中、高级维修电工PLC考核项目的技能操作。

在整个设备的安装与制作过程中，让学生参与其中，这样既能提高学生对PLC的认识，也能增强学生的实际动手能力。

2012年10月，新的实训设备投入到学生的实训教学中，经过一个学期左右的使用证明，该实训装置的设计合理。从投入使用到学期结束，实训设备没有出现任何问题，一直能够保证教学的正常使用。由于新的实训设备是与厂家合作制造的，所以实训设备的外观更加漂亮、设计更加合理。

该实训装置采用了开关电源进行PLC输出点的隔离，可以使PLC的工作更加稳定可靠，解决了在PLC实训过程中由于输出点接线错误而造成设备损坏的问题。同时对PLC的COM点做了改动，由原先复杂的5个COM点，改成现在的3组输出，3个COM点。这样的实训设备电路简单，比较适合学生的特点，使他们更容易掌握，提高了实训效果。

通过PLC实训装置的设计制作，提升了教师解决实际问题和开发课题的能力，为今后的教学设备的自主研发提供了宝贵的经验。

（作者单位：金华市高级技工学校）