可編程控制器實(shí)驗(yàn)室在船員教育中的應(yīng)用

　　 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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邏輯，還增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送和處理的功能，真正成為一種計(jì)算機(jī)工業(yè)控制裝置。PLC的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出邏輯控制、順序控制的范圍，所以在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，PLC在其自動化設(shè)備中的比例占首位。近年來，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(yīng)用階段，并且在許多工業(yè)領(lǐng)域取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。面對這種形勢，高等院校為更好地適應(yīng)于我國經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)和社會的發(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，隨著船舶自動化程度的日益提高，PLC技術(shù)在主機(jī)、輔機(jī)和電站等設(shè)備中逐步推廣應(yīng)用，這就要求航海教育必須與之相適應(yīng)，特別是輪機(jī)工程專業(yè)必須強(qiáng)化PLC技術(shù)的教育。同時(shí)為了適應(yīng)IMO（國際海事組織）STCW　78/95公約的要求，除了在校輪機(jī)本、專科學(xué)生的《輪機(jī)自動化》課程中包含PLC原理與應(yīng)用外，海事局委托的輪補(bǔ)電船員培訓(xùn)班中也要求開設(shè)《PLC原理與應(yīng)用》課程，并輔以一定量的實(shí)驗(yàn)。鑒于此，建立面向船員教育的PLC實(shí)驗(yàn)室成了刻不容緩的任務(wù)。

　　二、建立PLC實(shí)驗(yàn)室的總體方案

　　 實(shí)驗(yàn)室是學(xué)科建設(shè)和發(fā)展的基礎(chǔ)，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(biāo)志，所以我們PLC實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的目標(biāo)是建成為能適應(yīng)現(xiàn)代船員教育、符合STCW　78/95　公約要求的、高標(biāo)準(zhǔn)的開放型實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室由兩大部分構(gòu)成：

　　1、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)部分　――　制作一批以PLC為核心的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)板，輸入端由若干個(gè)開關(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(yàn)不同于一般電工電子實(shí)驗(yàn)，它需自己編程，輸入PLC調(diào)試通過，動手性強(qiáng)，但不成功率較高，有了標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)板，安全性、直觀性提高，教師可以放手讓學(xué)生大膽實(shí)踐，讓他們自己選題、自接線路、自己調(diào)試，指導(dǎo)教師在整個(gè)過程中的作用只是引導(dǎo)、檢查、把關(guān)和解決學(xué)生疑難問題。

　　2、科研開發(fā)部分　――　為教師提供科研活動、技術(shù)開發(fā)的場所。充分發(fā)揮專業(yè)教師在技術(shù)上的優(yōu)勢，為航運(yùn)企業(yè)及相關(guān)部門解決一些PLC應(yīng)用上的問題，進(jìn)行模擬試驗(yàn)或做些產(chǎn)品開發(fā)。這樣既回報(bào)了社會，又為學(xué)?；I集教學(xué)和科研經(jīng)費(fèi)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(shè)備有計(jì)算機(jī)、專用編程軟件、數(shù)據(jù)連線和若干套PLC等。

　　三、PLC實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

　　 99年底我院購買了三菱（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(shè)備我們設(shè)計(jì)制作了十塊實(shí)驗(yàn)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、開關(guān)、電源指示燈、DC24V接線柱和保險(xiǎn)管，考慮到學(xué)生操作的方便，我們把輸入端控制開關(guān)和傳感器接線柱布置在實(shí)驗(yàn)板的下半部分，而把輸出端繼電器、交流接觸器、接線柱和指示燈布置在上半部分（該P(yáng)LC輸入端X0~X27在上面、輸出端Y0~Y27在下面）。由于該P(yáng)LC的輸出電路無內(nèi)置保險(xiǎn)，為了防止負(fù)載短路等故障燒斷PLC的基板配線，每4個(gè)輸出點(diǎn)（也就是一個(gè)COM點(diǎn)）設(shè)置一個(gè)5A保險(xiǎn)。該P(yáng)LC性能優(yōu)良，有繼電器、三端雙向可控硅開關(guān)元件和晶體管三種輸出類型，可以接多種輸出入擴(kuò)展設(shè)備，而且使用簡便指令就能完成不少實(shí)驗(yàn)。為了使實(shí)驗(yàn)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月開始我們按照新編的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書開設(shè)了《PLC基本組成及輸入輸出接口的認(rèn)識》、《燈循環(huán)點(diǎn)亮和延時(shí)點(diǎn)亮PLC編程》、《PLC在交流電機(jī)控制系統(tǒng)中應(yīng)用的演示性實(shí)操》三個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。考慮到目前PLC在船舶上的廣泛應(yīng)用，如主機(jī)遙控、船舶報(bào)警監(jiān)視、燃油鍋爐自動控制等系統(tǒng)中都有應(yīng)用，同時(shí)也是為了適應(yīng)現(xiàn)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(shè)備模擬器，下面就以鍋爐控制模擬器為例作一簡要介紹：

　　 在柴油機(jī)動力裝置中所采用的鍋爐都稱為輔鍋爐，由于船舶機(jī)艙中這類輔助設(shè)備很多，因此輔助設(shè)備的自動控制是實(shí)現(xiàn)“無人值班”機(jī)艙的必要條件之一。實(shí)現(xiàn)輔鍋爐的自動控制就首先要了解其燃燒時(shí)序控制，見圖1。