摘 要：本文闡述了PLC技術(shù)在現(xiàn)代船員教育中的重要意義，系統(tǒng)地介紹了PLC實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的方案及過(guò)程，并以作者自行開(kāi)發(fā)的基于PLC的鍋爐控制模擬器加以例證。 關(guān)鍵詞：PLC；船員教育；實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 分類號(hào)： 1、前言 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(guó)家，PLC在其自動(dòng)化設(shè)備中的比例占首位。近年來(lái)，我國(guó)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(huì)效益。面對(duì)這種形勢(shì)，高等院校為更好地適應(yīng)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)、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(duì)航海院校而言，隨著船舶自動(dòng)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(guó)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(dòng)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(kāi)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)。 2、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(kāi)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(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(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(guò)，動(dòng)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(guò)程中的作用只是引導(dǎo)、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)揮專業(yè)教師在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)，為航運(yùn)企業(yè)及相關(guān)部門解決一些PLC應(yīng)用上的問(wèn)題，進(jìn)行模擬試驗(yàn)或做些產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。這樣既回報(bào)了社會(huì)，又為學(xué)校籌集教學(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。 3、PLC實(shí)驗(yàn)室的建設(shè) 99年底我院購(gòu)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?cè)O(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(qǐng)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(kāi)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(wú)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(kāi)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(jiǎn)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(kāi)始我們按照新編的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)開(kāi)設(shè)了《PLC基本組成及輸入輸出接口的認(rèn)識(shí)》、《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(dòng)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(jiǎn)要介紹： 在柴油機(jī)動(dòng)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(dòng)控制是實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”機(jī)艙的必要條件之一。實(shí)現(xiàn)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。 圖1 輔鍋爐燃燒時(shí)序控制框圖 按照鍋爐的控制框圖我們制定了程序的整體結(jié)構(gòu)，考慮到是模擬器，特別增加故障設(shè)置部分，以加強(qiáng)教學(xué)功能。我們從思南工控網(wǎng)站下載一個(gè)三菱FX2N編程軟件，并買了專用數(shù)據(jù)線，開(kāi)始著手編寫(xiě)鍋爐控制模擬器程序。程序初稿出來(lái)后，經(jīng)過(guò)逐段逐句的反復(fù)推敲、調(diào)試才全部輸入PLC作最后的測(cè)試，相應(yīng)的硬件和接線也在同期完成。最終程序由358句、719行構(gòu)成。例如圖2提供的是點(diǎn)火過(guò)程部分的一段梯形圖。模擬器的形狀是落地柜式，外殼是用薄金屬板彎制焊接成型并經(jīng)靜電噴塑處理（蛋青色），上半部分為指示燈、蜂鳴器和儀表，中間斜面突出部分是控制面板（分三個(gè)部分，見(jiàn)后面說(shuō)明）。 圖2點(diǎn)火過(guò)程梯形圖（部分） 圖3是鍋爐控制模擬器的系統(tǒng)示意圖，面板主要由燃燒控制、水位控制和故障設(shè)置三部分組成，布局比較簡(jiǎn)潔直觀。我院設(shè)有鍋爐實(shí)驗(yàn)室，有一套經(jīng)過(guò)改裝的日產(chǎn)舊鍋爐供教學(xué)使用，但就教學(xué)、科研而言，真實(shí)設(shè)備也有其明顯的不足之處，如頻繁起動(dòng)容易損壞、使用費(fèi)費(fèi)用高和許多故障不能再現(xiàn)等等，模擬器正是彌補(bǔ)了這些缺陷。 圖3鍋爐控制模擬器的系統(tǒng)示意圖 4、結(jié)束語(yǔ) PLC實(shí)驗(yàn)室建成以來(lái)，已有近600人做過(guò)實(shí)驗(yàn)，教師和學(xué)生反映普遍良好，并順利通過(guò)了海事局等管理機(jī)構(gòu)的驗(yàn)收。這對(duì)于更好地適應(yīng)IMO（國(guó)際海事組織）STCW 78/95公約的要求，提高寧波大學(xué)船員教育和培訓(xùn)管理的質(zhì)量都有重要的意義。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)室還存在著不足，有待于進(jìn)一步的改善與發(fā)展。我們準(zhǔn)備在擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、繼續(xù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用PLC的船舶機(jī)艙設(shè)備模擬器以及實(shí)驗(yàn)器材上增加PLC的品牌和型號(hào)這三個(gè)方面使PLC實(shí)驗(yàn)室更上一層樓。 參 考 文 獻(xiàn) 1 汪曉光等. 可編程控制器原理及應(yīng)用，上下冊(cè). 機(jī)械工業(yè)出版社，1994 2 鄭鳳閣. 輪機(jī)自動(dòng)化. 大連海運(yùn)學(xué)院出版社，1997 3 盧學(xué)英，林孔元. 可編程序控制器實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的設(shè)想與實(shí)踐. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，1998（專輯） Construction of PLC Laboratory in Maritime Education and Training Hu Haigang Shu Haiping Wang Ying (Maritime College of Ningbo University, Ningbo 315211) Abstract The important significance of PLC technology in modern maritime education and training were discussed in the paper, the plan and procession of PLC laboratory construction were introduced in detail .The authors also give an example of aux boiler simulator based on the PLC technology which was developed by themselves. Key words：PLC；maritime education；laboratory construction