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plc技术论文范文1
高职教育的主要目标就是培养出真正掌握专业技术的应用型人才，培养学生的综合能力以及实际能力。而在企业实际工作中，需要的就是真正掌握专业技能并且能够在实践中很好的应用的技术人员。作为一门机电类专业的核心专业课程，plc应用技术对于培养学生的职业能力、提高学生的职业素质有着非常重要的作用。PLC应用技术这门课程的培养目标就在于让学生在了解工业控制对象的特点以及要求的基础上，能够正确选择以及设计控制方案，熟悉相关的使用以及维修的知识，并且能够在实践中掌握PLC控制系统的安装以及调试方法。在教学中应充分注意到本课程的课程特点，注重对学生综合能力的培养，重点培养学生的实际操作能力。在知识结构、能力培养以及素质培养等三方面进行对学生的培养。
2高职《PLC应用技术》课程教学过程中存在的主要问题
第一，教学理念落后，特色不够明显。目前，在实际教学中，教师一般只注重理论知识的讲授，过于注重在理论知识体系方面的完整性，而很少注意到实际操作的联系，以及项目系统设计方面的问题，这也就意味着教师忽视了高职教育的主要目标，忽视了对学生实际操作以及技术应用方面的能力的培养。在一定程度上脱离了高职院校的办学目标。第二，教材内容分配不合理。虽然图书市场上有关PLC应用技术的书籍有很多，但是并不是每一本都能够适合对高职院校学生的应用，而且真正能够符合高职院校教学目标的教材还很少，很多高职院校使用的是本科院校所应用的教材，这种教材在很大程度上是缺乏实践环节的，并不能很好的反应高职院校的特点，不能培养出掌握专业技能的应用型人才。因此，应对教材进行新的改版以及组织安排。第三，师资队伍对教学模式的适应力差。在新时期，教师一般都沿用传统的教学方式，没有根据社会的要求，没有根据企业的实际需求进行适当的教学改革，而传统的教学模式是难以适应新时期的学生的，难以吸引学生的注意力，激发学生的学习热情。
3实际教学的方法
3.1项目驱动教学法
在教学过程中加入项目教学，将教与学有机结合起来，可以通过项目驱动教学的方法，以任务来驱动学生进行学习，在完成任务的过程中掌握相关知识以及操作技能。教师可以项目来为学生安排一定的任务，让学生的学习更具目的性，使学生通过项目调研、实施、验收等相关环节来的训练来学习相关专业知识，在实践中对知识的学习会更加牢固，而且，还可以让学生在实践中提高发现问题、分析问题、解决问题的能力。通过项目实践培养学生的专业技能以及综合应用能力。
3.2现场教学法
有条件的学校可以为学生安排一些现场参观、实训的机会，让学生在实训场或者生产一线来进行学习，通过理论与实践的有机结合，来促进学生的感谢认识，有效提高学生的理解能力，而且现场教学法可以帮助教师将抽象的理论知识具体为现场实践，让学生更容易理解。
3.3案例教学法
教师可以根据自己多年的教学以及研究经验的积累，为学生讲解一些企业的实际案例，通过实际案例来将抽象的知识具体化，使一些专业的概念、理论更加简单、形象，更容易理解，还能够提高学生的学习热情，激发其学习的主动性与积极性。让学生通过对具体案例的理解来提高其识别问题、分析问题的能力。
4PLC应用技术教学改革的主要措施
4.1改变教学理念
要想进行教学实践的改革，教师首先要做的就是改变原有的传统观念的束缚，要充分了解高职院校的教学目标，结合社会的需要以及企业的需求来对学生进行培养教育。在教学中，抛弃传统的灌输式的教学，要加强对实践能力的培养，有效协调知识、能力、素质三者之间的关系。
4.2改革教学环境
加强对师资队伍的培养、提高。可以鼓励教师到生产一线工作一段时间，让教师不仅有效理解理论知识，还具有一定的实际动手能力，掌握基本的操作技能，通过自己的实践经验来全方位的对学生进行培养。同时高职院校还可以聘请一些在相关领域具有丰富经验的技术人员来对学生进行教学。教师在教学实践中应加强对多媒体资源的利用，向学生讲授一些前沿的专业知识，紧跟时代步伐。
4.3改革考核方式
在课程教学之后的考核对学生的学习有一定的导向作用，因此需要对考核方式进行改革，可以将课程知识的学习与实践结合起来，增加实践课程的比重，还可以与一些职业资格的认证进行接轨，建立综合的评价体系。
5结语
plc技术论文范文2
关键词：PG，PLC，PROFIBUS-DP，通信，在线连接，接口设置
1 引言
现代工业生产中越来越多的应用到PLC系统参与生产控制，使用时只需将现场的各种设备与PLC相应的I/O端相连接，即可投入运行。要使PLC能正常工作，通常编程器（ProGrammer-PG)是必需的，程序首先是在PG内完成编制，然后通过通讯联接下载到PLC以使PLC运行。同时，也可以通过PG来监视PLC的运行过程及运行状态。对于工厂的部分技术人员来说，就经常需要使用PG与PLC建立在线连接读取一些数据或者对现有程序进行局部修改，而且当PLC系统需要更换CPU模块时，也必须使用PG连接到CPU端口上将运行程序写入CPU存储器内，因此，PG与PLC系统CPU的正确在线连接就显得尤为重要了。西门子PG可以是专用编程电脑，也可以是普通电脑加上编程软件包及相应接口，编程软件包为STEP 7 编程系统，具有强大的人机操作界面，采用的是WINDOWS视窗操作系统，使用者很容易掌握。本文就笔者在实际工作中使用西门子产品时遇到的几类典型连接故障以及对故障的解决方法进行了阐述，希望对相关人员能有帮助。
2 故障类型和解决方法
（1）硬件组态中模板组态错误
这一类型的故障一般发生在设备安装阶段及模板更换期间，也是最容易查找的故障。此时需要检查机架上插入的模板与硬件组态中的模板型号是否一致，如果模板存在组态错误，可能导致系统数据下载失败，系统也会报如下错误信息：
Download(13:4589)
The system data could not be loaded on the module…atstation…SDB 200 could not be loaded.
解决方法：必须确保硬件组态中模板的订货号与实际一致，如CPU315-2DP的订货号为6ES7315-2AF03-0AB0。然后保存编译硬件组态后重新执行连接、装载即可。
（2）地址组态错误
如果硬件组态中配置的MPI或PROFIBUS的地址与CPU的节点地址不一致，用户可能会看到如下的错误信息：
Download(33:16656)
“Online:Connection could not beestablished.The connection partner is not responding.”
解决方法：此时就需要检查硬件组态中的地址信息，如组态信息中显示“MPI=2”，则说明在硬件组态中CPU的MPI地址也需设置为2，否则PG在与PLC在线连接时会出现错误而导致无法建立连接。（3）PG/PC接口设置配置错误
一般来说，PG在与PLC连接时首先需要对接口参数进行相应的配置，如果PG/PC接口参数设置与在线连接的模板通信接口不相匹配，或者该接口未安装，用户会看到如下的错误信息：
Load(288:47) “Unable to reach the module…via theonline interface”.
解决方法：使用PG上安装的STEP 7软件中菜单命令“Tools>Set PG/PC interface…”打开PG/PC接口(如图1)，在窗口中检查是否为在线连接设置的接口正确，一般这个接口设置是根据PG与PLC在线连接是采用的何种通信接口而决定，PG与PLC在线连接常用的通信接口和连接线一般有三种：MPI接口、PROFIBUS-DP接口和RJ45接口，前两种接口使用的连接线为专用双绞线，RJ45接口即为普通网线连接。因此根据西门子通信协议的规定在菜单中选择相对应的通信协议即可建立在线连接实现数据的上传和下载了。
当然如果在菜单中没有找到自己所需要的接口通信协议，则点击“Select”按钮进入弹出的对话框选择自己所需的接口协议安装，安装完成后，窗口便会显示此接口协议，点击选择即可。
（4）通信波特率设置与实际网络接口通信波特率设置不匹配
在电子通信领域，波特率即调制速率，指的是信号被调制以后在单位时间内的波特数，即单位时间内载波参数变化的次数。它是对信号传输速率的一种度量，通常以“波特每秒”（Bps）为单位。如果将调制解调器的波特率设置为高于其他的调制解调器的波特率，则较快的调制解调器通常要改变其波特率以匹配速度较慢的调制解调器。免费论文，PG。
如果系统硬件组态中通信波特率设置与实际网络接口通信波特率设置不匹配时，则会出现如下错误信息：
Load in module(33:17075)
“Online :The local MPI address for the programmingdevice/PC is higher than the maximum node address or the wrong transmissionrate or wrong interrupt is set”.
解决方法：使用PG上安装的STEP 7软件中菜单命令“Tools>Set PG/PC interface…”打开PG/PC接口设置并点击“Diagnostics…”按钮(如图2)，使用“Tset”按钮可以进行MPI/PROFIBUS网络诊断。
根据诊断结果就可以判断出波特率的设置是否合适，如需要修改波特率设置参数，则在“Set PG/PC interface”操作界面上点击“Properties”按钮，在弹出的对话框中选择正确或合适的网络传输波特率（如图3）。免费论文，PG。免费论文，PG。
3 结束语
西门子编程器与PLC在线连接的故障不止文中的这四种，但是限于笔者自身的能力和在实际应用中还未遇到其他类型的故障，因此不能更多、更详细地进行阐述。免费论文，PG。免费论文，PG。文中的几类西门子PG与PLC在线连接故障是很常见的几种故障，也是工厂中工程技术人员容易犯得错误。免费论文，PG。通过文中对故障的描述和分析解决，可以很好的解决使用人员在实际操作中的困难，对提高使用人员的操作水平和故障分析解决能力应该有着很好的帮助。
plc技术论文范文3
指导老师：戴胜坤
设计要求：1、安装资料及要求。包括：平面图；用电负荷情况；供电电源情况；气象及水文资料等。
2、选子：位置、型号的选择
3、土建施工
4、设备安装
课题二、小电流接地系统的故障选线的研究
指导老师：戴胜坤 地故障时，故障特点不是非常明显，故障选线就显得很有必要，所以，要求学生
比较详细的了解国内外小电流接地系统故障选线的研究现状和研究方法，对现有
的选线方法进行总结并加以改进，找到适合的故障选线的方法；3、 利用ATP的仿真软件对小电流接地系统进行仿真；4、撰写毕业论文。
课题三、64点温度监测与控制系统的设计
指导老师：游佳
设计内容：64点温度监测与控制系统针对室温环境下的温度监控，如大型机组的轴温，大型变压器油温，化学反应过程，环境测试等。控制核心采用微处理器或单片机，监测64点温度，温度范围0～100℃，采用半导体温度传感器AD590，按矩阵方式切换输入信号。输出8路开关控制信号和2路PWM模拟信号（具备PID控制能力）。同时要求利用微处理器或单片机的已有通讯接口或其它工业控制网络实现数据上传和控制。
设计要求：1.总体方案设计，需要提出至少两种切实可行的方案，并加以比较，选择一种最优方案；
2.根据总体方案设计硬件电路，需要有理论依据，有分析计算过程，选择的主要元件要有原理和说明，所有元件必须有型号和参数；
3.软件设计，使用汇编语言或C语言编成。主要软件必须能在设计制作的硬件电路上正确运行 ，且能够显示被测试对象的温度；
4.制作硬件电路，调试硬件和软件，完成温度检测与测试点切换，实现温度上传并在屏幕上显示或存盘；
5.撰写毕业论文，严格按照毕业论文标准，论文引用其它文章和相关技术资料不得多于40%。
课题四、 用8051单片机设计一交通信号灯模拟控制系统的设计
指导老师：潘纹
一、设计任务与要求：
用单片机8051设计一个十字路口的红、绿、黄交通信号灯控制系统，要求如下：
1）用红、绿、黄三色发光二极管作信号灯。考虑到学生设计时的难度，只考虑一条道路相对的两个方向，每个方向有红、绿、黄三个灯。红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，每隔30秒红绿灯交替变化。在每次由绿灯亮变成红灯亮或者由红灯亮变成绿灯亮的交替变化转换时要求黄灯闪烁5秒，给行驶中的车辆有时间停靠到禁行线之外。
2）能实现正常的计时显示功能。用倒计时方法显示红灯、绿灯、黄灯还需亮的时间。
3）能实现控制器总清零功能。 按下某个键后，系统实现总清零，计数器由初始状态开始计数，对应状态的指示灯亮。 二、根据设计任务与要求：画出设计总电路图，写出设计程序。
课题五、单片机步进电机控制器的设计
指导教师：游佳
设计要求:1.用MCS-51单片机,通过软件编程,设计一个步进电机控制器。要求能对步进电机实现正、反转及速度控制，同时能对步进电机进行位置控制，即能控制步进电机从一个位置精确地运行到另一个位置。
课题六、传感器在机电一体化系统中的应用及发展的研究
指导老师：周小薇
论文要求：1.了解传感器在机电一体化系统中的作用及地位
2.机电一体化系统中常用传感器的类型、特点、结构及用途等
3.如何为机电一体化系统选择传感器（举例说明）
4.机电一体化系统中常用传感器的发展
相关知识：本课题要求学生综合《传感器技术》《机电一体化技术》《控制电机》等相关知识进行编写。
课题七、水轮机制动系统的设计
指导老师：周小薇
设计要求：
掌握一定的电气控制技术的基础知识，可以利用PLC进行编程，并且对气压传动和液压传动有一定的了解。还要求能够运用基本的绘图软件进行绘图。
设计内容：
本设计共有三个部分：电气控制部分、流体控制部分、PLC编程部分。
（一）电气控制部分设计任务： 2.24点制动闸动作后向PLC发出制动成功或复位信号
3.压力站气路压力数显示向PLC发出4～20mA的模拟信号
4.根据PLC传送来的4～20mA的模拟信号，显示相应的转速。
（二）流体控制部分设计任务：
采用节流阀控制流量，水份分离器净化空气，两个三通换向阀分别控制汽缸的上、下腔；气液混用三通球阀进行气、油的转换控制，多块压力表可直接读数等。
（三）PLC编程部分设计任务：
根据给出的梯形图进行编程。
课题八、毕业设计题目：恒压供水系统设计
指导教师：黄卫庭
构成：PLC系统、变频器、检测保护电路、转速测量等环节
要求：1、采用PWM变频调速
2、有具体结构图及外形图
3、选用元器件合适
4、有控制电路图、主电路原理图、PLC程序框图和清单
[注意：选题要结合实际供水工作。要求写明本设计所涉及的分析方法或技术手段（如定性、定量分析的方法）；要求有学生独立的见解，设计内容要详细写明具体步骤]。
课题九、两种液体混合的设计
指导老师：叶俊 一、控制要求
1．初始状
此时各阀门关闭，容器是空的。 SL1=SL2=SL3=OFF
M＝OFF
二、起动操作
按下起动按钮，开始下列操作： (2)液体B流入，液面达到SL1时，YV2=OFF，M＝ON，开始搅拌；
(3)混合液体搅拌均匀后（设时间为l0s），M＝OFF，YV3＝ON，放出混合液体；
(4)当液体下降到名 SL2时，SL2从ON变为OFF，再过20s后容器放空，关闭YV3，YV3=OFF，完成一个操作周期；
(5)只要没按停止按钮，则自动进入下一操作周期。·
三、停止操作
按一下停止按钮，则在当前混合操作周期结束后，才停止操作，使系统停止于初始状态。
四、要求：用欧姆龙型PLC技术设计
课题十、机械手控制的设计
指导老师：叶俊
一、机械手工作过程，且每次循环动作均从原位开始。
二、控制要求
1．在传输带A端部，安装了光电开关PS，用以检测物品的到来。当光电开关检测到物品时为ON状态。
2.机械手在原位时，按下起动按钮，系统起动，传送带A运转。当光电开关检测到物品后，传送带A停。
3．传输带A停止后，机械手进行一次循环动作，把物品从传送带A上搬到传送带B(连续运转）上。
4.机械手返回原位后，自动再起动传送带A运转，进行下一个循环。
5．按下停止按钮后，应等到整个循环完成后，才能使机械手返回原位，停止工作。
6.机械手的上升／下降和左移／右移的执行结构均采用双线圈的二位电磁阀驱动液压装置实现，每个线圈完成一个动作。
7.抓紧／放松由单线圈二位电磁阀驱动液压装置完成，线圈通电时执行抓紧动作，线圈断电时执行放松动作。
8.机械手的上升、下降、左移、右移动作均由极限开关控制。
9.抓紧动作由压力继电器控制，当抓紧时，压力继电器动合触点闭合。放松动作为时间控制（设为2s）。
要求：用欧姆龙型PLC技术设计
课题十一、建立机械全自动洗衣机的工作电路模型
指导老师：方玮
结构：由电动程控器、水位开关、安全开关（盖开关）、排水选择开关、 不排水停机开关、贮水开关、漂洗选择开关、洗涤选择开关等组成。工作原理：通过各种开关组成控制电路，来控制电动机、进水阀、排水电磁铁及蜂鸣器的电压输出，使洗衣机实现程序运转。
主要内容：进水控制电路，电动机控制电路，排水系统电路等。
要求：结合洗衣机的工作过程，给出以上电路模型号并说明原理，论文不少于5000字
课题十二、工厂变配电所的设计
指导老师：居剑文
一、设计的要求
根据设计课题的技术指标和给定条件，能够独立而正确地进行方案认证和设计计算，要求概念清楚，方案合理，方法正确，步骤完整。
要求会查阅有关参考资料和手册等
要求学会选择有关元件和参数
要求学会编制有关电气系统图和编制元件明细表
要求学会编写设计说明书
二、设计说明书的内容
负荷计算及无功功率补偿计算。
变配电所所址和型式的选择。
变电所主变压器台数、容量及类型的选择（配电所设计不含此内容）。
变电所主结线方案的设计
短路电流的计算
变配电所一次设备的选择
变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定
变电所防雷保护与接地装置的设计
编写设计说明书及主要设备材料清单
10、绘制变电所主结线图、平面图和必要的剖线图、二次回路图及其它的施工图样。
课题十三、电缆－架空混合线路的继电保护问题的研究
指导老师：方玮 研究现状，了解目前电缆－架空混合线路的保护的配置的方法，优缺点，并根据
电缆的特点，架空线路的特点，提出适合于混合线路的保护的方案；
3、 提出适合于电缆－架空混合线路的继电保护的方案； 4、撰写毕业论文。
课题十四、铰链四杆机构的运动特性分析
指导老师：潘纹
设计任务与要求
1）对铰链四杆机构中的曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构三种基
本类型的运动特性进行分析。
2）每种类型各举一个日常生活中常见的实例，画出其基本图表。对每种
类型要求用falsh或者authorware等做一个能动的形象逼真的例子。如吊起重物的起重机、运动的火车的机轮、椭圆仪、翻箱机、机械手爪等。
课题十五、数控铣床及加工中心产品加工工艺设计
指导老师：倪祥明 课题十六、机械手直线运动液压系统的制作
指导教师：黄国祥
目的：实现机械手水平、垂直两个方向的机械运动
任务：1、系统方案的设计与计算；液压泵、液压阀等技术参数的选择；液压辅助部件的选择与购买。
2、液压缸的加工制作。
3、液压系统的安装与调试。
4、电路系统的安装。
5、技术资料整理与电子文档的制作。
要求： 1、分组布置任务，每组可以是1人以上。
2、电子文档要求打印，字数不少于5000字。
3、现场展览制作产品，参加答辩。
课题十七、“中国结”造型设计
指导教师：张蓉
1.毕业设计的基本任务
着重提高在CAD/CAM软件应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过创建中国结造型设计、市场推广、资料整理等环节，初步掌握应用CAD/CAM进行工业造型设计的方法和基本技能。
2.毕业设计的基本要求
通过毕业设计各环节的实践，应达到如下要求：
灵活运用所学Pro/e软件创建“中国结”,打印出造型设计步骤和造型图；
对造型出来的“中国结”进行包装设计。如用Photoshop或3dmax等软件进行包装，打印出用于市场推广的效果图；
写出500字左右的论文小结
培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力；
通过毕业设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风，并培养自己具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。
3.“中国结”造型参考图：
（造形和尺寸自定义）
课题十八、“福娃”造型设计
指导教师：罗进生
1.毕业设计的基本任务
着重提高在CAD/CAM软件应用方面的实践技能，树立严谨的科学作风，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力。通过创建“福娃”造型设计、市场推广、资料整理等环节，初步掌握应用CAD/CAM进行工业造型设计的方法和基本技能。
2.毕业设计的基本要求
通过毕业设计各环节的实践，应达到如下要求：
灵活运用所学Pro/e软件创建“福娃”,打印出造型设计步骤和造型图；
对造型出来的“福娃”进行包装设计。如用Photoshop或3dmax等软件进行包装，打印出用于市场推广的效果图；
写出500字左右的论文小结；
培养一定自学能力和独立分析问题、解决问题能力；
通过毕业设计实践，树立严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作作风，并培养自己具有一定的生产观点、经济观点、全面观点及团结协作的精神。
3.“福娃”造型参考图：
课题十九、大功率高频直流开关电源的设计
指导老师： 倪涛
通过该题目的设计,加强电力电子的学习和理解，系统学习开关电源的设计方法，综合运所学过的知识,培养独立工作，解决实际问题的能力，为走向工作岗位打一定的基础
内容：
按技术参数设计一台直流开关电源
主要技术参数：
输入电压：三相交流380V 输入频率：50HZ
输 出：恒流50安 输出电流变动范围：0---50安连续可调
输出电压：0—60伏
要求：
1.按要求分阶段写文字材料；
2. 3.论文要按要求格式打印；
4.独立完成
设计步骤：
1.阅读国内外有关 2.选定开关电源集成控制器，学习其工作原理、应用方法；
3.主电路方案选择，要有技术经济比较；
4.主电路设计；
5.元器件的设计、计算、选择；
6.控制电路、保护电路的设计；
7.打印论文
课题二十、三层楼电梯PLC控制系统设计与调试
指导老师：倪涛
设计内容： 1、不允许同时有两层楼要求停电梯；
2、当二层不需要停时，能越过二层直接到达所需楼层。
要求：
分阶段写文字材料；
2、 3、论文要按要求格式打印；
4、独立完成
步骤：
1、设计I/O配线表。
2、设计出电梯控制的梯形图。
3、写出指令表。
4、用编程器输入指令。
调试运行。
课题二十一、车辆出入库管理PLC系统设计
指导老师：杨芳
内容：编制一个用PLC控制的车辆出入库管理梯形图控制程序,控制要求如下:
1、入库车辆前进时,计数器加1,后退则减1.
2、出库车辆前进时计数器减1,后退则加1.
3、要求有显示屏指示车库内车辆的实际数目.
要求：
1.根据题意设计显示电路，并按图连接。
2.画PLCI/O接口连线图，并按图连接。
3.编制梯形图及指令语句表。
4.完成系统调试，实现控制要求。
课题二十二、水塔水位控制PLC系统设计
指导老师：杨芳
内容：1、保持水池的水位在S3——S4之间，当水位低于S3，则打开阀门进水，水位到达S4时，则关闭阀门。 水塔水位控制面板
要求：1.根据题意设计显示电路，并按图连接。
2.画PLCI/O接口连线图，并按图连接。
3.编制梯形图及指令语句表。
4.完成系统调试，实现控制要求。
课题二十三、用PRO/E软件进行玩具造型设计
指导教师：罗进生
要求：利用软件进行实体造型，写出具体造型步骤。步骤清晰合理，造型思路明确。可以自己设计玩具形状，分析所设计玩具市场前景。
参考图样：
课题二十四、基于PROE软件的机械制图三维模型库开发及应用
指导老师：李广坤
plc技术论文范文4
（1.江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122；2. 江阴苏阳电子股份有限公司，江苏江阴214421）
摘要：为了满足功率器件不同封装形式可靠性和稳定性的需求，对功率器件封装的塑封系统进行研究。设计塑封压机集成接口和PLC温度控制电路，实现功率器件塑封压机温度控制；研发光电传感器、接近传感器以及螺旋测试头集合形成的塑封模具定位传感结构，结合PLC定位电路设计，实现了功率器件塑封模具定位。对关键的PLC和触摸屏组合控制系统进行了探索，系统已投入实际应用，效果良好。
关键词 ：功率器件；封装；温度控制；定位
中图分类号：TN305.94?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）14?0116?04
收稿日期：2015?01?25
随着以计算机、网络通信、消费类电子产品和汽车电子为代表的4C 市场和电源驱动领域朝着小外型、大功率的方向发展，作为关键的核心电子元器件，现代功率器件也朝着大功率、小型化、高频化的趋势快速发展[1?2] ，这对功率器件的封装提出了更高的要求。
目前主流功率器件封装形式有：TO，SOP，DIP，PDFN，QFN[3]，为了确保这些器件的稳定性和可靠性，封装过程中的控温和定位显得尤为重要。通过塑封系统自动控温定位结构的设计，实现不同封装形式功率器件可靠性和稳定性的提升[4] 。本文成果已应用于江阴苏阳电子股份有限公司多类产品实际封装。
1 系统组成
本系统采用的PLC 控制系统由CP1H?XA40DT?DPLC和TPC1062KS触摸屏组成，配合塑封压机集成接口设计、PLC 控温设计、PLC 定位设计、光电传感系统嵌入，在触摸屏上实时显示塑封压机温度并实现温差预警反馈和定位不准预警反馈[5?6]。原理框图如图1所示。
2 半导体塑料封装压机自动温度切换系统
2.1 塑封压机集成接口系统设计
作为功率器件封装关键的塑封工序，塑封系统的稳定性和精度直接影响了功率器件的性能。半导体塑料封装压机需要安装精密塑封模具以进行手动塑料封装，一副模具一般需要16~20个加热棒，压机有32个加热通道，可以方便更换。传统塑封压机中模具加热棒与压机加热棒接口一一对接，压机加热棒通道与热电偶通道一一对应，该对接方式直接造成压机内部连线过多，引起安全隐患。
为了解决上述问题，设计了一种包括上模、下模、压机加热棒集成接口以及压机热电偶集成接口的塑封压机系统。上模及下模的单独加热棒接口集合成一个整体加热棒接口，上模及下模的单独热电偶接口集合成一个整体热电偶接口，整体加热棒接口与加热棒接口通过加热棒连接线连接，整体热电偶接口与热电偶接口通过热电偶连接线连接。由于系统将传统的多条单线连接改成整体接口连接，使得半导体塑料封装压系统连线简单、不容易造成连线接头脱落，更换塑封模具便捷。
2.2 PLC温度控制设计
设计的塑封压机系统除了将压机的多个单通道结合在一起，还在PLC智能反馈系统中增加自动变换通道程序，若某个通道低于设定温度一定时间，PLC 自动切换下一个闲置通道。通过触摸屏输入、PLC 反馈、模块集成的方法实现温度的切换控制。
PLC温度控制系统通过触摸屏设定加热温度、加热脉冲、高低温度报警值和计时时间等相关参数，实现对压机的温度控制。在实际应用中，塑封压机加热开启2 h后切换通道系统开启，若某个通道出现异常（≠175 ℃，温差＞3 ℃），PLC立即开始200 s计时，在计时期内该通道温度如仍未达设定值，该通道将被关闭，同时开启下一个闲置通道，重新加温。最终塑封压机温度维持在报警值3 ℃以内，从而保证塑封过程中的恒定高温。该系统可应用于不同封装形式，图2为本系统PLC温度控制原理图，图3为实际塑封压机触摸屏温度及PID显示界面图。
3 半导体塑料封装压机智能定位系统
本系统设有光电传感器、接近传感器以及螺旋测试头，可利用螺旋测试头高精度的测量尺寸来调节接近传感器与工作台的配合。上、下工作平台之间连接有4根导柱，将电子光缆感应尺设置于导柱的外侧，接近传感器设置在导柱内侧，螺旋测试头位于接近传感器的底部。当下工作台上升时，4个导柱上的接近传感器可感应下工作台是否到达设定位置，电子光缆感应尺读取下模到导柱的距离，如未达设定值，光电传感器将输出电平信号，经电路转换后，一路信号直接触发PLC安全控制点，有效阻止模具的开合；另一路信号输出至LED指示灯，提示此时工作台未能到达设定位置，图4为塑封模具定位原理图。该系统具有智能定位的功能，触摸屏可实时显示4个导柱是否在设定位置，如有报警，可迅速反映定位异常的传感器方位，便于及时处理，可以有效避免模具损坏或者报废。图5为本系统触摸屏定位显示界面。
4 软PLC 系统研究
为了实现塑封系统控温定位的智能反馈，需要设计一种实时监控的现场控制系统，可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller，PLC）以微处理器为基础，采用可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程[7?8]；所以在功率器件塑封系统设计中，采用PLC与触摸屏组成的控制系统实现自动控温和定位功能。
4.1 控制现场结构
本文采用CP1H?XA40DT?D PLC 和TPC1062KS 触摸屏组成系统控制现场的电动阀、电磁阀、电动机、温度控制器和定位控制器等执行机构。以温度控制为例，CP1H?XA40DT?D通过模拟量输入模块和温度传感器采集现场的温度信号，信号通过PLC 上的A/D 转换、数值变换传送到触摸屏上，触摸屏显示实时的温度值和PID值；且PID 参数可以通过触摸屏进行设置，触摸屏给PLC 发送指令，以控制现场的执行机构[9]。控制现场温控结构如图6所示。
4.2 控制系统电路设计
为了实现PLC对塑封压机温度和模具定位的控制，必须设计相应的控制电路。PLC 控制系统的控制电路主要由输入电路、PLC、输出电路3个部分组成。输入电路主要有按钮、开关、模拟量、人机界面等；输出电路主要有电磁阀、指示灯、接触器等。PLC 控制系统根据输入电路得到的信号，执行PLC程序，从而控制输出电路的电器元件驱动设备的机械结构，最终满足控制塑封压机温度和模具定位的要求，完成系统控制。以温度控制为例，通过触摸屏设定标准塑封压机温度（175 ℃），通过PLC程序判断压机温度是否在容差范围内（3 ℃），若超出容差，则发出信号反馈至触摸屏，同时调整加热通道，令塑封压机温差小于设定容差。图7为功率器件塑封系统PLC温度控制电路图。
4.3 控制系统软件设计
常见的PLC控制系统软件设计方法有图解法编程（包括梯形图法、逻辑流程图法、时序流程图法和步进顺控法）、经验法编程、计算机辅助设计编程等[10]。设计的自动控温定位塑封系统选用的是梯形图法，这种最方便的编程方法是一种用梯形图语言，模仿继电器控制系统的编程方式。其图形及元件名称均与继电器控制电路十分相近。这种方法的优点在于可以把原继电器控制电路转化成PLC梯形图语言。
为了提高系统可靠性，在软件设计上采用了数字滤波和软件容错。在采样周期内，用采样值计算加权平均值作为滤波值，滤波现场的模拟量信号经A/D转换后变为数字量信号，存入PLC中，根据滤波值滤去噪声信号获得所需的有用信号，进行系统控制。在程序执行过程中，一旦发现现场故障或错误，系统即通过程序判断造成错误的原因是主要故障还是次要故障，并分别做出停机和相应子程序处理。系统还可对重要的开关量输入信号或易形成抖动的检测或控制回路采用软件延时，对同一信号多次读取，结果一致，才确认有效，消除偶发干扰的影响。
5 结语
目前市场中功率器件应用极为广泛，为了适应现代便携式电子产品等应用领域不断小型化的发展趋势，现代功率器件封装技术不断改进，新型封装形式不断涌现。为了提高各种封装形式的可靠性和稳定性，设计了一种可应用于各种封装形式的功率器件自动控温定位塑封系统，该系统可实现关键塑封工艺设备温度的均匀和稳定，提高塑封模具压合精度，从而提高良品率，降低设备损耗，具有极其重要的应用价值。基于PLC控制系统的自动控温定位塑封系统的研究和实现对提升功率器件封装的效率有着重要意义。
参考文献
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作者简介：余骏华（1990—），男，硕士。研究方向为软件理论及其应用。实用新型专利：半导体塑料封装压机智能温度切换系统（ZL 201320226664.0）发明人。
孙力（1966—），男，教授，博士，硕士生导师。研究方向为计算机技术。
全庆霄（1963—），男，高级工程师，硕士。研究方向为半导体封装技术。
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关键词：西门子S7_PLC 冗余系统 石油化工
一、西门子S7_PLC冗余系统
1.西门子S7_PLC冗余系统的产生与发展
1969年美国数字设备公司（DEC）在早期传统的生产机械自动化控制装置的基础上研制出了世界上第一台可编程逻辑控制器。伴随着电子信息技术和网络通信技术的迅猛发展，可编程逻辑控制器已突破最初的逻辑控制和顺序控制功能，实现了远程通信控制的功能，从此，出现了可编程控制器（Programmable Controller）,简称PC，为了区别于个人电脑PC，简称为PLC。
PLC是在计算机技术和网络通信技术的基础上发展起来的，其内在工作原理与计算机的工作原理有很大的相似之处，但在实际运用中，PLC有其自身的特殊性，表现在其系统结构、硬件组成和软件结构上，PLC在运行时间上占有明显的优势。此外，随着PLC功能的不断完善，其开发简易，操作起来方便安全，性能稳定，具有较高的性价比。因此，不断应用于工业生产的各个部门，以进一步提高生产效率，促进工业的发展。在一些需要精密计算、要求苛刻的应用中，PLC不能独立完成，需要辅助于其他电子技术以进一步提高其系统内部的可靠性，这就推动了厂家不断提高自主创新能力，将冗余系统与PLC相结合，从而出现了西门子S7_PLC冗余系统。
2.西门子S7_PLC冗余系统的特点
2.1自测功能的全面性
西门子S7_PLC冗余系统的自测功能主要表现在CPU模块、中央控制器之间的链接、处理器和存储器等功能上，其内部的子单元在每次启动时都会自动完整的完成系统内部的测试。当自测出错误时，系统内部会自动消除或抑制错误对软件的损害。自测功能并不是一次性完成检测，而是分成多次进行，从而在一定程度上减轻了CPU运行时的负担。
2.2编程的可在线性
西门子S7_PLC冗余系统与标准系统一样可以对编程进行在线修改，不同的是，S7_PLC冗余系统可以将修改后的编程直接下载到已连接的CPU中，从而传输到另一个可用的CPU中。此外，S7_PLC冗余系统可以配置专用的硬件，从而进一步与其他接口连接而在线修改程序，如MPI、Ethernet等接口。
2.3可以修改系统参数以及添加或删除硬件程序
西门子S7_PLC冗余系统在运行过程中具有明显的优势，可以修改系统内部参数以及添加或删除硬件程序。如中央处理器内存组态、蓝色标注的中央处理器参数可以进一步修改；CP、DP从站、模块化DP从站中的模块可以添加或删除，以进一步完善S7_PLC冗余系统。
2.4切换的无扰动性
切换的无扰动性是指中央处理器在较短的切换时间内能完好保存信息，无任何信息丢失。但是S7_PLC冗余系统的切换无扰动性存在于其内部的两个控制器保持同样的用户程序这样的条件下，以在运行过程中接受同样的数据，最终实现系统内部之间数据准确可靠的交换。
二、西门子S7_PLC软冗余系统的应用
随着现代电子计算机技术和网络通信技术的不断发展，西门子S7_PLC冗余系统逐渐应用于工业生产的各个部门，以控制系统高效运行，降低故障带来的经济损失，提高生产的效益性。在石油化工业的生产领域，冗余系统已逐步走进其中，通过设计两组相互独立运行的PLC冗余系统，保证石油化工业提炼纯度的可靠性和安全性。S7_PLC冗余系统在多数工业部门的应用中都是采用软冗余系统，以降低生产的成本和运行的复杂程度。下面简要分析冗余系统的构成以及工作原理。
1.软冗余系统的构成
软冗余系统是由多个部分简单构成的，主要包括：由总线连接的两个中央处理器、冗余应用程序、两个DP主系统与带有冗余DP从接口的ET200M分散I/O系统相连和软冗余程序包模件等。
2.软冗余系统的工作原理
软冗余系统是西门子S7_PLC冗余系统的重要组成部分，主要采用同步方式更新数据，以通信功能修改数据，从而在操作系统内部进行自动同步。一方面确保了数据的可靠性，另一方面减轻了CPU的运行负担。这种自动同步方式在一定程度上实现了信息的无中断丢失，有利于促进工业部门经济的发展。
三、西门子S7_PLC冗余系统在石油化工上的应用
西门子S7_PLC冗余系统由软冗余系统和硬冗余系统两部分组成，目前软冗余系统以其成本低、程序简便的优点广泛应用于石油化工生产部门，下面通过一个例子简要分析S7_PLC冗余系统的应用。
陕西鼓风机厂于1989年设计重油催化气压机组，并于1991年正式投入某炼油厂使用。其中机组的运行、报警连锁、报警指示等都是由气压机内部的PLC控制并管理，但是该气压机由于使用多年，其有限的寿命使得气压机已无法完成本身的功能，出现许多问题，严重影响了厂商的经济效益。通过将西门子S7_PLC冗余系统作为其内部控制系统，简化了气压机的工作原理，提高了气压机的工作效率，从而促进了厂商的经济发展。
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论文关键词：一体化，数控，探索
随着越来越多高精尖技术在我国装备制造业中使用，以数控机床为代表的高科技装备，已成为我国制造业的不可或缺的重要力量。虽然我国的数控机床的使用率还不如欧美发达国家，但是随着我国“世界工厂”的地位凸现，数控机床的使用率将持续增长，成为我国制造业的主力军。随着数控机床普及率提高，随之而来的就是需要大量懂得数控编程与机床操作的高级技术工人。中等职业学校便面临着为国家培养高级数控技术工人的新的挑战。
传统的中职数控教学存在许多弊端。主要表现在：数控专业的理论教学与实践教学被相对分开，各成一体。导致学生跟着理论老师学完一个学期的理论之后，利用期末集中到数控车间跟着实践老师再学习实践。因为数控技术对于中职学生来讲比较抽象，学生在学习理论的时候，积极性普遍不高。通常一本书的理论学完了，真正掌握的学生很少。而期末到车间实践的时候，很多学会的东西也已经忘了很多。这样一来，导致学生觉得数控技术难学，普遍抱有恐惧心理，学习效果可想而知。
找到学生学习积极性不高，学不好的症结后，我校从2005年开学以数控专业为试点教育教学论文，进行理论与实践一体化的教学改革。即把数控专业学生第二年所学的专业课分成数控车削技术、数控铣削技术、钳工技术、电器与PLC、CAD/CAM等若干素质技能模块。将这些素质模块全部进行理论与实践教学并进，每一个模块的理论与实践教学由一个老师全部完成。学生在学习每一模块时，先由老师讲解当天所学理论，学生掌握后就直接到车间实验室进行实践练习。经过近几年的试点，我校数控专业学生学习积极性相比以前有很大提高，学习效果也显著改善。
但是随着这几年一体化教学的展开，其中的不足也在教学中显现出来。数控专业学生所学的素质技能模块彼此相对独立，学生由于个人兴趣不同等原因，往往只对其中的几个模块感兴趣，而对剩余的模块提不起学习兴趣，造成学习过程中的偏科。这样一来，使学生全面发展的教学目标便失去了意义。为此，我校机械系的教师以近五年一体化教学中积累的经验为基础，对数控一体化教学进行了一些新的探索与尝试。
我们从学生在技能模块学习中偏科的问题着手，分析学生偏科的原因。归结起来主要是学生个人的兴趣不同和学生学习的积极性不高所致。因此，在假期中，我系老师积极探索，把学生第二学年所学习的若干模块进行了整体规划。以数控车削技术和数控铣削技术两个模块为主线，把钳工技术、电器与PLC、CAD/CAM等模块的内容穿插在数控车削技术与数控铣削技术的学习中。
具体实施的步骤分为：首先，数控专业的学生升入二年级学习后，我系老师在新学期开学第一天对学生进行素质技能模块学习前的动员中国期刊全文数据库。在动员大会上，老师会向学生介绍整个技能模块学习的总目标。总目标的实施依靠具体项目进行落实。具体的项目是由我系老师在假期中经过细致筛选，以数控中级工国家职业标准为考核依据，设计出的由轴类零件和平面轮廓零件组成的配合工件。通过把配合工件的内容分解，其中的知识点主要由学生将要学习的技能模块组成。接下来，学生在进行每个模块学习的第一节课里，专业老师都会向学生详细介绍学生所学模块在整个总体项目中所占的地位，学生所要掌握的知识点，以及如何完成所分配的目标。
在CAD/CAM模块的学习中，老师会把学生要完成的总的配合工件的三维实体造型展示给学生，让他们首先从直观感受到学习完所有模块后所要完成的配合工件的造型。然后，老师会把配合工件的实体造型进行逐步分解，最终分解成学生所要学习CAD/CAM模块中的最基本的知识点，使学生明白，通过从最基本的知识点开始学习，逐步深化，最终才能完成整体的配合工件的实体造型。学生通过对CAD/CAM模块中零件的实体造型有了了解后教育教学论文，在钳工技术的学习中，首先从要完成的配合零件的毛坯入手。老师发给每名学生原始毛坯。学生通过学习钳工技术的划线、錾削、锯削、锉削、钻孔、锪孔、铰孔、攻螺纹、套螺纹、研磨、测量等知识后，对原始毛坯进行加工，以保证在数控车削和数控铣削加工中对毛坯的精度质量要求。得到达到精度要求的毛坯后，学生就开始在数控专业老师的带领下，从数控机床的组成、基本操作、数控程序编制、自动加工和精度控制等知识点开始由浅入深地学习。学生学习数控车削技术和数控铣削技术同时，同步开始电器与PLC的学习。电器与PLC主要包括各种电器元件、控制电路和PLC编程。而这些知识点恰恰涉及数控车床和数控铣床的电器控制部分。在学生学习数控车床、数控铣床操作的同时理解机床动作的原理，使他们不仅知其然而且知其所以然。
学生根据第二学年开始时的总项目介绍，逐步随着一体化教学的进行完成学习任务和目标。由于总目标划分了若干小的模块化目标。当学生由于兴趣或其他原因完不成其中某一模块学习时，就会造成后面的模块学习无法进行，进而影响了整个总体目标的达成。在一体化教学中，教师还引入了团队竞争，把一个教学班的学生分成若干小组。当完成一个基本模块学习实践后，各个小组会进行评比排名。基于以上两点，学生在学习中偏科的现象大大减少，学生的学习积极性相比以往有大幅提高。学生考取两个或多个国家职业资格证书的人数也有大幅提高。
事实证明我校在一体化教学中引入总项目引领各个分项目的一体化教学尝试非常成功。但毕竟只是尝试，肯定存在许多不足需要我们不断改进与完善。只有我们不断改进和完善一体化教学模式，不断适应社会对人才需求的变化，才能为国家培养出更多优秀的高端技能型人才，使我国的装备制造业始终立于国际不败之地。
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