可編程控制器實(shí)驗室在船員教育中的應用

一、前言

　　 隨著(zhù)微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，PLC（可編程控制器）不僅用邏輯編程取代了硬接線(xiàn)邏輯，還增加了運算、數據傳送和處理的功能，真正成為一種計算機工業(yè)控制裝置。PLC的功能遠遠超出邏輯控制、順序控制的范圍，所以在工業(yè)發(fā)達國家，PLC在其自動(dòng)化設備中的比例占首位。近年來(lái)，我國的PLC技術(shù)也從初期的引進(jìn)、消化走向吸收和推廣應用階段，并且在許多工業(yè)領(lǐng)域取得了良好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。面對這種形勢，高等院校為更好地適應于我國經(jīng)濟、科學(xué)技術(shù)和社會(huì )的發(fā)展，在相關(guān)院系中普及PLC技術(shù)教育是十分必要的。對航海院校而言，隨著(zhù)船舶自動(dòng)化程度的日益提高，PLC技術(shù)在主機、輔機和電站等設備中逐步推廣應用，這就要求航海教育必須與之相適應，特別是輪機工程專(zhuān)業(yè)必須強化PLC技術(shù)的教育。同時(shí)為了適應IMO（國際海事組織）STCW　78/95公約的要求，除了在校輪機本、專(zhuān)科學(xué)生的《輪機自動(dòng)化》課程中包含PLC原理與應用外，海事局委托的輪補電船員培訓班中也要求開(kāi)設《PLC原理與應用》課程，并輔以一定量的實(shí)驗。鑒于此，建立面向船員教育的PLC實(shí)驗室成了刻不容緩的任務(wù)。扭力計 | 相序表 | 粉塵計 | GPS | 發(fā)生器 | 平嘴鉗 | 測試器 | 噪音計 | 水份計 | 氣體檢測儀 | 電磁場(chǎng)測試儀 | 測速儀 | 濁度計 | 粗糙度儀

　　二、建立PLC實(shí)驗室的總體方案

　　 實(shí)驗室是學(xué)科建設和發(fā)展的基礎，是教學(xué)與科研的基地，是衡量高等院校辦學(xué)水平和科研水平的重要標志，所以我們PLC實(shí)驗室建設的目標是建成為能適應現代船員教育、符合STCW　78/95　公約要求的、高標準的開(kāi)放型實(shí)驗室。實(shí)驗室由兩大部分構成：

　　1、基礎實(shí)驗部分　——　制作一批以PLC為核心的標準實(shí)驗板，輸入端由若干個(gè)開(kāi)關(guān)和傳感器組成，輸出端為一些指示燈、繼電器和熔斷管。因PLC實(shí)驗不同于一般電工電子實(shí)驗，它需自己編程，輸入PLC調試通過(guò)，動(dòng)手性強，但不成功率較高，有了標準實(shí)驗板，安全性、直觀(guān)性提高，教師可以放手讓學(xué)生大膽實(shí)踐，讓他們自己選題、自接線(xiàn)路、自己調試，指導教師在整個(gè)過(guò)程中的作用只是引導、檢查、把關(guān)和解決學(xué)生疑難問(wèn)題。

　　2、科研開(kāi)發(fā)部分　——　為教師提供科研活動(dòng)、技術(shù)開(kāi)發(fā)的場(chǎng)所。充分發(fā)揮專(zhuān)業(yè)教師在技術(shù)上的優(yōu)勢，為航運企業(yè)及相關(guān)部門(mén)解決一些PLC應用上的問(wèn)題，進(jìn)行模擬試驗或做些產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。這樣既回報了社會(huì )，又為學(xué)�；I集教學(xué)和科研經(jīng)費提供了條件，與此同時(shí)還能提高教師的科研水平和教學(xué)水平。主要設備有計算機、專(zhuān)用編程軟件、數據連線(xiàn)和若干套PLC等。

　　三、PLC實(shí)驗室的建設

　　 99年底我院購買(mǎi)了三菱（MITSUBISHI）公司FX2N-48MR微型可編程控制器12套和FX-2P便攜式編程器1套，利用這些設備我們設計制作了十塊實(shí)驗板，外殼用金屬薄板彎制成型并作靜電噴塑處理（蛋青色），居中是PLC（便于看請PLC上的各輸入輸出端狀態(tài)指示LED），左上角為~220V電源輸入、開(kāi)關(guān)、電源指示燈、DC24V接線(xiàn)柱和保險管，考慮到學(xué)生操作的方便，我們把輸入端控制開(kāi)關(guān)和傳感器接線(xiàn)柱布置在實(shí)驗板的下半部分，而把輸出端繼電器、交流接觸器、接線(xiàn)柱和指示燈布置在上半部分（該PLC輸入端X0~X27在上面、輸出端Y0~Y27在下面）。由于該PLC的輸出電路無(wú)內置保險，為了防止負載短路等故障燒斷PLC的基板配線(xiàn)，每4個(gè)輸出點(diǎn)（也就是一個(gè)COM點(diǎn)）設置一個(gè)5A保險。該PLC性能優(yōu)良，有繼電器、三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件和晶體管三種輸出類(lèi)型，可以接多種輸出入擴展設備，而且使用簡(jiǎn)便指令就能完成不少實(shí)驗。為了使實(shí)驗教學(xué)的效果更理想，還做了幾塊示教板供演示用。從2000年3月開(kāi)始我們按照新編的實(shí)驗指導書(shū)開(kāi)設了《PLC基本組成及輸入輸出接口的認識》、《燈循環(huán)點(diǎn)亮和延時(shí)點(diǎn)亮PLC編程》、《PLC在交流電機控制系統中應用的演示性實(shí)操》三個(gè)基礎實(shí)驗�？紤]到目前PLC在船舶上的廣泛應用，如主機遙控、船舶報警監視、燃油鍋爐自動(dòng)控制等系統中都有應用，同時(shí)也是為了適應現代條件下船員教育的新特點(diǎn)，我們以PLC為核心逐步研制幾種用于教學(xué)的船用設備模擬器，下面就以鍋爐控制模擬器為例作一簡(jiǎn)要介紹：

　　 在柴油機動(dòng)力裝置中所采用的鍋爐都稱(chēng)為輔鍋爐，由于船舶機艙中這類(lèi)輔助設備很多，因此輔助設備的自動(dòng)控制是實(shí)現“無(wú)人值班”機艙的必要條件之一。實(shí)現輔鍋爐的自動(dòng)控制就首先要了解其燃燒時(shí)序控制，見(jiàn)圖1。