2　實(shí)驗(yàn)設(shè)備的考慮
　　PLC品種繁多，功能不同，而且價(jià)格也比較昂貴，我們在組建實(shí)驗(yàn)室時(shí)首先要考慮做實(shí)驗(yàn)的對象以及對課程的要求程度，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
2．1　PLC主機(jī)的選型
2．1．1　模擬I／O點(diǎn)和模擬實(shí)驗(yàn)
　　采用兼有數(shù)字和模擬量點(diǎn)的PLC裝置通常用作比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，像過程控制、各種控制算法的驗(yàn)證等。如同方的TVT-2000B2過程控制教學(xué)裝置和TVT-90C1PLC訓(xùn)練裝置。此類設(shè)備多選用功能較強(qiáng)的PLC主機(jī)（如松下公司的FP1系列）設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。所以價(jià)格比較高，一般都在萬元以上。TVT-90C1PLC訓(xùn)練裝置（臺式結(jié)構(gòu)）含模擬量模塊4個(gè)A／D轉(zhuǎn)換器、2個(gè)D／A轉(zhuǎn)換器，TVT-90C6　PLC訓(xùn)練裝置（臺式結(jié)構(gòu)）含模擬量模塊2個(gè)A／D轉(zhuǎn)換器、1個(gè)D／A轉(zhuǎn)換器。
　　特別要注意的是有些稱為“可編程控制實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置”的設(shè)備并不含有模擬量實(shí)驗(yàn)的功能，所謂“模擬”僅僅是指真實(shí)對象的模仿（如用發(fā)光二極管表示電機(jī)的起停）。但是同方生產(chǎn)的機(jī)械手模型、電梯模型、立體倉庫模型等則是真實(shí)系統(tǒng)的縮微模型。
　　目前絕大部分稱為“PLC實(shí)驗(yàn)”裝置或箱子的設(shè)備都只有數(shù)字I／O點(diǎn)，而且實(shí)驗(yàn)方式多為模擬的。一般是用發(fā)光管或數(shù)碼管表示輸出輸入的狀態(tài)。比較“逼真”的則采用平面顯示器（箭頭、發(fā)光帶等）。如電梯控制實(shí)驗(yàn)，通常是以圖形表示樓層，用發(fā)光管或平面顯示器表示轎箱的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和位置。
2．1．2　PLC主機(jī)型號
　　目前進(jìn)入我國的PLC種類比較多，如歐姆龍、三菱、西門子等，每一個(gè)廠家的產(chǎn)品中又有眾多系列產(chǎn)品。所以為設(shè)備的選型帶來麻煩。實(shí)驗(yàn)裝置采用何種型號的PLC最主要的因素要取決于教材內(nèi)容，另外要考慮價(jià)格因素。
　　如果要求投資較少，讓學(xué)生對PLC有一個(gè)基本的認(rèn)識和了解，可以選擇主機(jī)為整體型PLC（如天煌THPLC型采用三菱FX系列的FX0s-20MR主機(jī)、瑞新RXPLC的主機(jī)采用FX1N-24主機(jī)、同方的TVT-90A型采用松下FP1-C24主機(jī)等）的設(shè)備。整體型PLC結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、價(jià)格便宜。但是整體型PLC有使用不夠靈活、I／O點(diǎn)數(shù)固定、不易維修等缺點(diǎn)。如果要求實(shí)驗(yàn)方便、靈活，并滿足不同層次學(xué)生學(xué)習(xí)，可以選擇模塊式PLC設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但其造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2．1．3　I／O點(diǎn)數(shù)和RAM的容量
　　I／O口數(shù)量是確定實(shí)驗(yàn)規(guī)模的的主要因素，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)所用到的I／O數(shù)量來估算。一般實(shí)驗(yàn)設(shè)備是基于I／O點(diǎn)數(shù)在120點(diǎn)以下的小型PLC（如三菱的F1，F(xiàn)2和FX0等，歐姆龍SP20系列，西門子的S5-95,S5-200，松下的FP1系列等）設(shè)計(jì)的。同方的TVT-90型主機(jī)為松下FP1-C24，輸入點(diǎn)數(shù)為16點(diǎn)、輸出點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)；TVT-90C型輸入輸出點(diǎn)數(shù)為30-40點(diǎn)；瑞新RXPLC的主機(jī)為三菱公司的FX1N-24MR，輸入點(diǎn)數(shù)為14點(diǎn)、輸出點(diǎn)數(shù)為10點(diǎn)，繼電器輸出。天煌THPLC型主機(jī)采用三菱的FXOS-20MR可編程序控 制器的實(shí)驗(yàn)設(shè)備I／O點(diǎn)數(shù)為20點(diǎn)，繼電器輸出。
　　I／O部分的價(jià)格約占PLC價(jià)格的一半以上，其成本較高，所以應(yīng)在選型時(shí)給予足夠的重視。如果在設(shè)備選購后發(fā)生I／O口數(shù)量不夠，也可以采用擴(kuò)展的I／O口。所以在設(shè)備選購時(shí)，了解所選設(shè)備的PLC是否有I／O擴(kuò)充能力也是很必要的，為以后可能的I／O口擴(kuò)展提供便利。如瑞新的RXPLC設(shè)備具有擴(kuò)展I／O口功能，24點(diǎn)的PLC可擴(kuò)展至128點(diǎn)I／O。
　　PLC主機(jī)輸出口類型按照負(fù)載使用的電源不同分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流輸出模塊，按照輸出開關(guān)器件的種類不同可分為繼電器、晶體管、可控硅3種。晶體管輸出方式的結(jié)構(gòu)是由CPU發(fā)出的控制信號經(jīng)反相器和光電耦合器使晶體管導(dǎo)通，由晶體管控制I／O的通斷，從而使相應(yīng)的負(fù)載接通，只適用于直流負(fù)載?？煽毓栎敵龇绞絼t利用可控硅作開關(guān)器件，只適合于交流負(fù)載。繼電器輸出方式是利用繼電器的接點(diǎn)來控制輸出回路的通斷，可帶直流負(fù)載或交流負(fù)載。
　　PLC的RAM存儲容量是一定的，必要時(shí)要考慮E2PROM的選配。選擇存儲器容量時(shí)，一般可按實(shí)際需要的25％考慮余量。當(dāng)要求存儲容量大而RAM空間不夠時(shí)，可以選擇帶E2PROM的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。瑞新實(shí)驗(yàn)設(shè)備（主機(jī)為三菱FX1N-24MR）程序容量為8000步，浙江天煌實(shí)驗(yàn)設(shè)備（主機(jī)型號為三菱FX0S 20MR）程序容量為800步，清華同方實(shí)驗(yàn)設(shè)備（主機(jī)型號為松下FP1-C24）程序容量為2700多步。但采用E2PROM時(shí)，由于全部E2PROM的程序作為一個(gè)整體運(yùn)行，所以E2PROM中的程序并不能分成多個(gè)實(shí)驗(yàn)各自占用一塊隨意選擇其中一個(gè)使用，而是一次只能運(yùn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)程序。
2．2　PLC實(shí)驗(yàn)裝置（箱）的選型
2．2．1　編程輸入方式
　　通常有手持編程器和PC機(jī)編程2種方式。PC編程的特點(diǎn)是輸入界面友好、閱讀和修改程序比較方便。現(xiàn)場的作業(yè)為方便起見常常采用手持編程器編程方式。如果實(shí)驗(yàn)內(nèi)容想要覆蓋此種方式，或者實(shí)驗(yàn)室的布局不考慮PC機(jī)的配置，則必須配手持編程器。杭州天煌公司和許昌瑞新公司實(shí)驗(yàn)設(shè)備有日本三菱FX-20P-E型手持編程器為可選件。
2．2．2　安全性
　　在設(shè)備選型時(shí)，安全性也必須作為重要問題加以考慮。PLC的工作電壓一般為220 V或380 V，輸入輸出模塊電壓有些是PLC提供的、有些是用戶提供的，由于PLC種類不同，這些電壓也有所不同。在選型時(shí)必須搞清I／O端子電壓是否安全、端子是否容易被學(xué)生觸及等問題。實(shí)際上如上所述，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備絕大部分是對真實(shí)系統(tǒng)模擬的方式進(jìn)行的，所以有些設(shè)備廠家為了安全，將所有輸出、輸入端子（除了PLC自用的市電電壓）改用設(shè)備廠專門附加的低壓電源（24 V以下），這樣即使帶電操作也不會有問題。
　　設(shè)備的選購一定要選擇安全性考慮比較好、提供可靠的人身安全保護(hù)體系的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，一般公司像清華同方、浙江天煌、許昌瑞新都考慮較好。其中有些產(chǎn)品考慮得更周到一些，如采用隔離變壓器；實(shí)驗(yàn)部分加過流斷電保護(hù)等措施。
2．2．3　負(fù)載能力
　　通常的實(shí)驗(yàn)用發(fā)光二極管作為輸入輸出指示，負(fù)載較輕。但對比較實(shí)際的控制實(shí)驗(yàn)（如實(shí)際的行程開關(guān)、限位開關(guān)輸入，過程控制和控制實(shí)際的電動(dòng)機(jī)等）時(shí)，對PLC輸入輸出端子的帶負(fù)載能力就要提出要求，同方TVT-90A箱式PLC學(xué)習(xí)機(jī)、TVT-90C臺式PLC學(xué)習(xí)機(jī)輸出繼電器允許電流（純電阻負(fù)載）2 A（250 V，AC）；瑞新的PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備輸出繼電器允許電流（純電阻負(fù)載）為2 A（250 V，AC）。
2．2．4　可測試性
　　一般的PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備在主機(jī)面板上可以看見輸入輸出狀態(tài)，但有些則因顯示器件過小或設(shè)計(jì)不合理而不顯著。設(shè)備選型應(yīng)考慮實(shí)驗(yàn)的可觀性和可測試性。有些實(shí)驗(yàn)裝置面板布置比較合理，裝有邏輯筆或小電 壓表可供實(shí)驗(yàn)者隨時(shí)測試輸入輸出的邏輯狀態(tài)，對各電路的導(dǎo)通、截止一目了然。瑞新PLC實(shí)驗(yàn)裝置面板布置了小測試儀，使用比較方便。
　　在對PLC編程時(shí)，如果采用PC編程，必須了解編 程軟件界面。當(dāng)今，PLC種類很多，其編程軟件也很多，編程軟件有基于DOS操作系統(tǒng)的，也有基于bbbbbbs操作系統(tǒng)的，通?；赽bbbbbs操作系統(tǒng)的軟件界面較友好，給學(xué)生學(xué)習(xí)帶來很大方便。瑞新PLC采用基于bbbbbbs操作系統(tǒng)的編程軟件Fxgp。有些編程軟件是漢化的，會有某些學(xué)校有使用漢化軟件的要求。
2．2．5　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是設(shè)備選型的重要依據(jù)。一般設(shè)備廠家會提供相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，這樣會減少實(shí)驗(yàn)教師的工作量。但是帶來的問題是必須在選型時(shí)考慮指導(dǎo)書中實(shí)驗(yàn)的安排是否合理。首先指導(dǎo)書應(yīng)符合知識的循序漸進(jìn)方式，開始安排一些簡單的實(shí)驗(yàn)，然后隨著課程學(xué)習(xí)的深入，一步一步深入。如瑞新RXPLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備中安排了基本指令的練習(xí)、驗(yàn)機(jī)程序、電機(jī)正反轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)、模擬交通燈實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)控制運(yùn)料小車實(shí)驗(yàn)、自動(dòng)售貨機(jī)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械手控制實(shí)驗(yàn)、電梯模擬實(shí)驗(yàn)一系列漸進(jìn)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生做完以后會感覺收獲很大。天煌PLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)基本指令編程練習(xí)、裝配流水線的模擬控制、LED數(shù)碼顯示控制、五相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的模擬控制、十字路口交通燈控制、液體混合裝置控制的模擬、電梯控制系統(tǒng)的模擬、機(jī)械手動(dòng)作的模擬、四節(jié)傳送帶的模擬等系列實(shí)驗(yàn)也是不錯(cuò)的安排。
　　PLC中也有一些特別重要的指令（像步進(jìn)順控指令）和軟元件（定時(shí)器、計(jì)數(shù)器）功能，這些指令和軟元件應(yīng)用非常廣泛，可以設(shè)計(jì)一些專門針對他們的實(shí)驗(yàn)，選擇針對性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。還可根據(jù)各專業(yè)的特點(diǎn)選擇具有新穎性、實(shí)用性、獨(dú)特性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)裝置，盡量使實(shí)驗(yàn)內(nèi)容新而不深?yuàn)W、實(shí)用而不難做。基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)像交通燈實(shí)驗(yàn)、七段碼顯示實(shí)驗(yàn)；化工類的2種液體自動(dòng)混合實(shí)驗(yàn)；機(jī)械類的自動(dòng)成型機(jī)實(shí)驗(yàn)等，這樣提高了學(xué)生的興趣從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。同方由?shí)驗(yàn)屏和實(shí)驗(yàn)板箱組成。實(shí)驗(yàn)屏由主機(jī)（PLC）、數(shù)字量接口單元板及鋁鐵結(jié)構(gòu)的框架組成，采用鋁型材滑道結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)板放在滑道上移動(dòng)方便，可根據(jù)需要構(gòu)成不同實(shí)驗(yàn)線路，完成不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多而又比較靈活，可根據(jù)需要選擇。

3　實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的其他考慮
　　在設(shè)備計(jì)劃時(shí)需要考慮實(shí)驗(yàn)室空間等因素，如果實(shí)驗(yàn)室空間較大，可選用臺式裝置（如天煌公司的THPLC－A型、THPLC－B型可編程控制實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，瑞新公司的RXPLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備，同方公司的TVT-90C，TVT-90E型PLC訓(xùn)練裝置等）。臺式裝置比較方便學(xué)生實(shí)驗(yàn)的接線和測試，觀察程序運(yùn)行也較直觀，但較笨重；如果實(shí)驗(yàn)室空間較小則可選用箱式結(jié)構(gòu)（如天煌公司的THPLC-1型、THPLC-2型可編程控制模擬實(shí)驗(yàn)箱，同方的TVT-90A型PLC學(xué)習(xí)機(jī)等），其靈活性好、移動(dòng)方便。
　　 選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí)，還有如下幾點(diǎn)供考慮。
　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備主要由PLC主機(jī)、工作電源、實(shí)驗(yàn)面板及顯示部分組成，教師希望通過實(shí)驗(yàn)掌握PLC主機(jī)的編程、電路的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)工作等技能。但是如果所有實(shí)驗(yàn)完成后，學(xué)生對PLC形狀尚不知道，顯然是有欠缺的。如果選擇PLC布置在面板上的設(shè)備就可以避免這一問題，也可通過主機(jī)上的指示來觀察工作狀態(tài)。
　　如今PLC種類很多，指令和功能各不相同，實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中也各有千秋，僅僅對一種PLC了解和運(yùn)用遠(yuǎn)不能適應(yīng)社會的要求，選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí)若PLC主機(jī)能替換成別的機(jī)型對學(xué)生拓寬知識面有很大幫助。瑞新RXPLC實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以用其他類型相似的PLC來替換，其PLC放在面板上，端子、輸入輸出指示很直觀，觀察方便。
　　在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書起的作用很大，一本好的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書可以指導(dǎo)學(xué)生順利完成各種實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對這門課程的了解，使學(xué)生對這門課程知識體系有系統(tǒng)的認(rèn)識。在選擇實(shí)驗(yàn)設(shè)備時(shí)，一定要注意他的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，看指導(dǎo)書介紹是否全面、內(nèi)容是否具體詳細(xì)、是否滿足課程要求、語言是否精煉等。
　　另外，如果需要安排比較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)，如真實(shí)的電梯模型實(shí)驗(yàn)、利用PLC組網(wǎng)和實(shí)現(xiàn)過程控制等更加接近實(shí)際的實(shí)驗(yàn)，可考慮同方的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，他已設(shè)計(jì)出TVT-2000E組合式多層電梯模型、TVT-2000B2過程控制教學(xué)裝置、TVT-2000A2臺立體倉庫聯(lián)網(wǎng)模型、TVT-99B材料分揀裝置等實(shí)驗(yàn)設(shè)備比較接近實(shí)際。

4　結(jié)　語
　　PLC課程是自動(dòng)控制類專業(yè)的重要課程，PLC實(shí)驗(yàn)室建設(shè)又是教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分。隨著國家對教育投入的加大，很多學(xué)校有新建實(shí)驗(yàn)室的任務(wù)。由于PLC型號和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的種類繁多，新實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備有很大的選擇余地，另一方面則可能很難決策。本文提供一些設(shè)備選型時(shí)應(yīng)該考慮的一些問題和參考方案，希望通過選擇合適的實(shí)驗(yàn)設(shè)備為PLC實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供參考，使得實(shí)驗(yàn)不僅僅是課堂教學(xué)的輔助，而是學(xué)生掌握知識和技能的必要手段。