可編程控制器實(shí)訓(xùn)任務(wù)參考與指導(dǎo)引言可編程控制器（PLC）作為工業(yè)自動化的核心控制設(shè)備，其應(yīng)用已滲透到制造業(yè)、能源、交通、物流等各個領(lǐng)域。掌握PLC的編程與應(yīng)用技能，是現(xiàn)代工程技術(shù)人員不可或缺的核心能力之一。實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)作為PLC理論學(xué)習(xí)的延伸與深化，旨在通過親自動手操作，將抽象的理論知識轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際工程問題的能力。本指導(dǎo)文件旨在為PLC實(shí)訓(xùn)課程提供一套系統(tǒng)、專業(yè)且具有實(shí)操性的任務(wù)參考與過程指導(dǎo)，幫助學(xué)員在實(shí)訓(xùn)過程中明確目標(biāo)、掌握方法、提升技能。一、實(shí)訓(xùn)任務(wù)體系構(gòu)建PLC實(shí)訓(xùn)任務(wù)的設(shè)計應(yīng)遵循由淺入深、循序漸進(jìn)、理論與實(shí)踐緊密結(jié)合的原則，注重培養(yǎng)學(xué)員的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。1.1基礎(chǔ)認(rèn)知與環(huán)境搭建階段*任務(wù)1.1.1：PLC硬件系統(tǒng)認(rèn)知*目標(biāo)：認(rèn)識PLC的基本組成（CPU、電源、I/O模塊等），了解常用I/O模塊的類型、規(guī)格及接線方式，熟悉實(shí)訓(xùn)所用PLC型號及其外部端子排布。*內(nèi)容：觀察PLC實(shí)物，查閱產(chǎn)品手冊，識別各組成部分；學(xué)習(xí)DI（數(shù)字量輸入）、DO（數(shù)字量輸出）、AI（模擬量輸入）、AO（模擬量輸出）模塊的特點(diǎn)與應(yīng)用場景；掌握常用低壓電器（按鈕、指示燈、接觸器、繼電器等）的選型與工作原理。*指導(dǎo)：強(qiáng)調(diào)理解PLC輸入輸出信號的物理意義，區(qū)分源型與漏型輸入輸出的概念。鼓勵學(xué)員對比不同品牌PLC的硬件結(jié)構(gòu)差異。*任務(wù)1.1.2：PLC編程軟件安裝與熟悉*目標(biāo)：掌握所用PLC品牌對應(yīng)的編程軟件（如西門子TIAPortal、三菱GXWorks等）的安裝、授權(quán)方法；熟悉軟件的用戶界面、主要功能模塊及基本操作流程。*指導(dǎo)：重點(diǎn)講解軟件的核心功能區(qū)，如項(xiàng)目樹、編程區(qū)、指令庫、設(shè)備視圖等。強(qiáng)調(diào)硬件組態(tài)的準(zhǔn)確性是后續(xù)編程與調(diào)試的基礎(chǔ)。*任務(wù)1.1.3：安全操作規(guī)程學(xué)習(xí)與執(zhí)行*目標(biāo)：深刻理解電氣安全的重要性，掌握實(shí)驗(yàn)室安全操作規(guī)程。*內(nèi)容：學(xué)習(xí)電氣安全基本知識（防觸電、防短路、設(shè)備保護(hù)等）；熟悉實(shí)訓(xùn)臺電源的操作方法；明確實(shí)訓(xùn)過程中的禁止行為。*指導(dǎo)：安全是實(shí)訓(xùn)的首要前提，必須反復(fù)強(qiáng)調(diào)并嚴(yán)格執(zhí)行。1.2基本邏輯指令編程與典型控制階段*任務(wù)1.2.1：單個輸出點(diǎn)的控制（HelloWorld）*目標(biāo)：理解PLC工作的基本原理（循環(huán)掃描），掌握最基本的邏輯指令（如LD、OR、AND、OUT），實(shí)現(xiàn)簡單的點(diǎn)動、自鎖控制。*內(nèi)容：編寫程序，實(shí)現(xiàn)通過一個按鈕控制一盞指示燈的亮滅（點(diǎn)動）；通過一個按鈕控制指示燈的持續(xù)點(diǎn)亮與熄滅（自鎖，即啟動-保持-停止控制）。*指導(dǎo)：這是編程入門的關(guān)鍵一步。重點(diǎn)講解自鎖電路的構(gòu)成與原理，分析程序在PLC中的執(zhí)行過程。引導(dǎo)學(xué)員觀察輸入輸出指示燈的狀態(tài)變化。*任務(wù)1.2.2：典型邏輯控制（與、或、非、異或）*目標(biāo)：掌握基本邏輯運(yùn)算指令的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)基于開關(guān)量的組合邏輯控制。*內(nèi)容：設(shè)計程序?qū)崿F(xiàn)多個按鈕控制一盞燈（如“與”邏輯：所有按鈕按下燈才亮；“或”邏輯：任一按鈕按下燈亮）；實(shí)現(xiàn)指示燈的互鎖控制（如A燈亮?xí)rB燈不能亮，反之亦然）。*指導(dǎo)：結(jié)合實(shí)際生活中的控制場景來講解邏輯關(guān)系，幫助學(xué)員建立邏輯思維。*任務(wù)1.2.3：定時器與計數(shù)器應(yīng)用*目標(biāo)：掌握PLC定時器（TON、TOF、TONR等）和計數(shù)器（CTU、CTD、CTUD等）指令的功能、參數(shù)設(shè)置及編程方法。*內(nèi)容：*定時器應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)指示燈的延時點(diǎn)亮、延時熄滅、周期性閃爍（如1秒亮1秒滅）。*計數(shù)器應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)對按鈕按下次數(shù)的計數(shù)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時觸發(fā)某個動作（如計數(shù)到5次點(diǎn)亮指示燈）。*綜合應(yīng)用：利用定時器和計數(shù)器實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的控制，如一個燈亮3秒后熄滅，同時另一個燈開始閃爍5次后停止。*指導(dǎo)：詳細(xì)解釋定時器的時基、當(dāng)前值、設(shè)定值、使能端、輸出端的含義；解釋計數(shù)器的計數(shù)脈沖、復(fù)位信號、當(dāng)前值、設(shè)定值的作用。通過多組實(shí)例練習(xí)加深理解。*任務(wù)1.2.4：三相異步電動機(jī)基本控制*目標(biāo)：將PLC控制與強(qiáng)電系統(tǒng)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)的典型控制，理解電氣控制回路與PLC程序的對應(yīng)關(guān)系。*內(nèi)容：*電動機(jī)的點(diǎn)動與連續(xù)運(yùn)行控制。*電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制（必須包含電氣互鎖與程序互鎖）。*電動機(jī)的星-三角降壓啟動控制（理解時間繼電器在啟動過程中的作用，并替換為PLC內(nèi)部定時器）。*指導(dǎo)：這是PLC在工業(yè)控制中最典型的應(yīng)用之一。強(qiáng)調(diào)安全規(guī)范，嚴(yán)格按照電氣原理圖接線。分析傳統(tǒng)繼電器控制與PLC控制的異同點(diǎn)，突出PLC控制的優(yōu)勢。1.3功能指令應(yīng)用與程序優(yōu)化階段*任務(wù)1.3.1：移位寄存器與數(shù)據(jù)處理指令*目標(biāo)：掌握移位指令（如SHL、SHR）、數(shù)據(jù)傳送與比較指令（MOV、CMP）等功能指令的應(yīng)用。*內(nèi)容：實(shí)現(xiàn)流水燈控制（利用移位寄存器使多個指示燈按順序循環(huán)點(diǎn)亮）；實(shí)現(xiàn)根據(jù)不同輸入條件觸發(fā)不同輸出（利用比較指令）。*指導(dǎo)：功能指令是提高編程效率和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制的基礎(chǔ)。講解時應(yīng)結(jié)合具體應(yīng)用場景，說明指令各參數(shù)的意義。*任務(wù)1.3.2：順序控制與步進(jìn)指令（SCR）應(yīng)用*目標(biāo)：理解順序控制的概念，掌握步進(jìn)指令（如SCR、SCRT、SCRE）或功能圖（SCL）的編程方法。*內(nèi)容：設(shè)計一個簡單的順序控制過程，如一個自動送料機(jī)構(gòu)的控制（原位→啟動→前進(jìn)→停止→延時→后退→原位）；或一個簡易交通信號燈控制（東西紅燈亮，南北綠燈亮→東西紅燈亮，南北黃燈亮→東西綠燈亮，南北紅燈亮→東西黃燈亮，南北紅燈亮→循環(huán)）。*指導(dǎo)：順序控制是工業(yè)控制中常見的模式。重點(diǎn)講解狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖（SFC）的繪制方法，以及如何將SFC轉(zhuǎn)換為梯形圖程序。*任務(wù)1.3.3：程序結(jié)構(gòu)優(yōu)化與調(diào)試技巧*目標(biāo)：學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)化編程的思想，掌握程序注釋、子程序調(diào)用等方法，培養(yǎng)良好的編程習(xí)慣；學(xué)習(xí)基本的故障排查與程序調(diào)試技巧。*內(nèi)容：對已完成的某一復(fù)雜程序進(jìn)行優(yōu)化，如將重復(fù)出現(xiàn)的邏輯編寫為子程序；為程序添加清晰的注釋；練習(xí)使用編程軟件的監(jiān)控、強(qiáng)制、診斷等功能進(jìn)行程序調(diào)試。*指導(dǎo)：良好的編程習(xí)慣能大幅提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。通過實(shí)例分析常見的編程錯誤和調(diào)試方法，培養(yǎng)學(xué)員解決實(shí)際問題的能力。1.4綜合控制項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)階段*任務(wù)1.4.1：模擬生產(chǎn)過程控制*目標(biāo)：綜合運(yùn)用所學(xué)知識，完成一個接近工業(yè)現(xiàn)場的小型綜合控制項(xiàng)目，培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計、編程、調(diào)試及團(tuán)隊協(xié)作能力。*內(nèi)容（可選其一或自行設(shè)計）：*自動上料與分揀系統(tǒng)：控制傳送帶將物料運(yùn)送到指定位置，通過傳感器檢測物料類型或顏色，然后通過推桿或氣動裝置將物料分揀到不同的料槽。*簡易自動售貨機(jī)控制：模擬投幣、選擇商品、出貨、找零（或指示）等功能。*多層電梯模型控制：實(shí)現(xiàn)轎廂的升降、樓層召喚、到站指示、安全保護(hù)（如超載、限位）等基本功能。*指導(dǎo)：此階段可采用分組方式進(jìn)行。要求學(xué)員完成從需求分析、方案設(shè)計（含I/O分配、電氣原理圖設(shè)計）、程序編寫、硬件接線、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)、到技術(shù)文檔撰寫的全過程。教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)員思考，鼓勵創(chuàng)新，但不過多干涉具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。二、實(shí)訓(xùn)過程指導(dǎo)與方法建議2.1任務(wù)分析與方案設(shè)計*明確任務(wù)要求：拿到任務(wù)后，首先要仔細(xì)閱讀任務(wù)書，明確控制目標(biāo)、輸入輸出信號、動作流程、約束條件等。*繪制控制流程圖/時序圖：將文字描述的控制要求轉(zhuǎn)化為直觀的圖形化表示，這是編程的藍(lán)圖。*I/O地址分配：根據(jù)控制要求，列出所有輸入設(shè)備（按鈕、傳感器等）和輸出設(shè)備（指示燈、接觸器、電磁閥等），為每個設(shè)備分配唯一的PLCI/O地址，并形成表格。這是硬件接線和軟件編程的基礎(chǔ)，務(wù)必準(zhǔn)確無誤。*電氣原理圖設(shè)計：根據(jù)I/O分配表，設(shè)計PLC外部接線圖，包括主電路（如電機(jī)控制）和控制電路。注意電氣元件的選型、導(dǎo)線規(guī)格、安全保護(hù)措施。2.2編程實(shí)現(xiàn)與仿真調(diào)試*軟件編程：根據(jù)控制流程圖和I/O分配表，在編程軟件中進(jìn)行程序編寫。遵循結(jié)構(gòu)化、模塊化的原則，善用子程序、功能塊。*程序注釋：為程序的關(guān)鍵部分、復(fù)雜邏輯、變量等添加清晰、規(guī)范的注釋，方便自己和他人理解。*仿真調(diào)試：在條件允許的情況下，先利用編程軟件自帶的仿真功能進(jìn)行模擬運(yùn)行。通過強(qiáng)制輸入信號，觀察輸出狀態(tài)和程序執(zhí)行流程是否符合預(yù)期，及時發(fā)現(xiàn)并修正邏輯錯誤。2.3硬件連接與系統(tǒng)聯(lián)調(diào)*安全第一：接線前務(wù)必斷開所有電源！仔細(xì)核對電氣原理圖和I/O分配表。*規(guī)范接線：導(dǎo)線連接應(yīng)牢固可靠，接觸良好，走線美觀，標(biāo)識清晰。避免強(qiáng)電線路與弱電線路（PLCI/O線）并行或交叉，減少干擾。*分步測試：先單獨(dú)測試各傳感器、執(zhí)行器是否工作正常；再進(jìn)行PLC與外部設(shè)備的聯(lián)機(jī)測試；最后進(jìn)行整個系統(tǒng)的聯(lián)動調(diào)試。*觀察與記錄：調(diào)試過程中要仔細(xì)觀察系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，記錄出現(xiàn)的問題、現(xiàn)象以及解決方法。2.4文檔撰寫與經(jīng)驗(yàn)總結(jié)*實(shí)訓(xùn)報告：實(shí)訓(xùn)結(jié)束后，應(yīng)按要求撰寫實(shí)訓(xùn)報告。報告內(nèi)容通常包括：實(shí)訓(xùn)目的、任務(wù)要求、方案設(shè)計（含I/O分配表、電氣原理圖、控制流程圖）、程序清單及注釋、調(diào)試過程與遇到的問題及解決方案、實(shí)訓(xùn)心得與體會等。*經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：反思實(shí)訓(xùn)過程中的得失，總結(jié)編程技巧、調(diào)試方法、故障處理經(jīng)驗(yàn)。將感性認(rèn)識上升為理性思考，固化所學(xué)知識。三、考核與評價方式PLC實(shí)訓(xùn)的考核應(yīng)注重過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合，全面考察學(xué)員的綜合能力。*過程表現(xiàn)（30%）：包括出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、紀(jì)律遵守、團(tuán)隊協(xié)作、安全操作、工具使用規(guī)范性等。*任務(wù)完成度（40%）：根據(jù)各階段任務(wù)的完成質(zhì)量、程序的正確性、系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行評分。綜合項(xiàng)目的完成情況應(yīng)占較大比重。*程序質(zhì)量（20%）：考察程序的邏輯性、規(guī)范性、可讀性（注釋）、簡潔性、創(chuàng)新性及抗干擾能力。*實(shí)訓(xùn)報告與答辯（10%）：評估報告的完整性、規(guī)范性、技術(shù)內(nèi)容的準(zhǔn)確性；通過答辯考察學(xué)員對知識的理解深度和語言表達(dá)能力。四、總結(jié)與建議PLC實(shí)訓(xùn)是一個理論聯(lián)系實(shí)際、不斷實(shí)踐探索的過程。學(xué)員在實(shí)訓(xùn)中應(yīng)做到：1.勤動手，多思考：不要害怕犯錯，錯誤是學(xué)習(xí)過程中寶貴的財富。遇到問題要積極思考，主動查閱資料或向老師同學(xué)請教。2.重視基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)：從最簡單的控制開始，逐步掌握復(fù)