西门子6GK7243-1EX01-0XE0产品信息

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逆变器件的介绍：
1.SCR和GTO晶闸管
⑴普通晶闸管SCR 曾称可控硅，它有三个极：阳极，阴极和门极。
SCR的工作特点是，当在门极与阴极间加一个不大的正向电压（G为+，K为—）时，SCR即导通，负载Rl中就有电流流过。导通后，即使取消门极电压，SCR仍保持导通状态。只有当阳极电路的电压为0或负值时，SCR才关断。所以，只需要用一个脉冲信号，就可以控制其导通了，故它常用于可控整流。
作为一种无触点的半导体开关器件，其允许反复导通和关断的次数几乎是无限的，并且导通的控制也十分方便。这是一般的“通-断开关”所望尘莫及的，从而使实现异步电动机的变频调速取得了突破。但由于变频器的逆变电路是在直流电压下工作的，而SCR在直流电压下又不能自行关断，因此，要实现逆变，还必须增加辅助器件和相应的电路来帮助它关断。所以，尽管当时的变频调速装置在个别领域（如风机和泵类负载）已经能够实用，但未能进入大范围的普及应用阶段。
⑵门极关断（GTO）晶闸管 SCR在一段时间内，几乎是能够承受高电压和大电流的唯一半导体器件。因此，针对SCR的缺点，人们很自然地把努力方向引向了如何使晶闸管具有关断能力这一点上，并因此而开发出了门极关断晶闸管。
GTO晶闸管的基本结构和SCR类似，它的三个极也是：阳极（A）、阴极（K）和门极（G）。其图行符号也和SCR相似，只是在门极上加一短线，以示区别。
GTO晶闸管的基本电路和工作特点是：
①在门极G上加正电压或正脉冲（开关S和至位置1）GTO晶闸管即导通。其后，即使撤消控制信号（开关回到位置0），GTO晶闸管仍保持导通。可见，GTO晶闸管的导通过程和SCR的导通过程完全相同。
②如在G、K间加入反向电压或较强的反向脉冲（开关和至位置2），可使GTO晶闸管关断。
用GTO晶闸管作为逆变器件取得了较为满意的结果，但其关断控制较易失败，故仍较复杂，工作频率也不够高。而几乎是与此同时，大功率管（GTR）迅速发展了起来，使GTO晶闸管相形见拙。因此，在大量的中小容量变频器中，GTO晶闸管已基本不用。但其工作电流大，故在大容量变频器中，仍居主要地位

一、概述
ControlNet是近年来推出的面向控制层的实时性现场总线网络，在同一物理层介质链路上提供时间关键性I／O数据和报文数据，包括程序的上载／下载，组态数据和端到端的报文传递等通讯支持，是具有高度确定性、可重复的高速控制和数据采集网络，I／O性能和端到端通讯性能都较传统网络有较大的提高。

二、ControlNet系统原理
ControlNet是基于生产者/消费者模式(Producer／Consumer Model)的网络。ControlNet允许在同一链路上有多个控制器共存，支持输入数据或端到端的多路发送，这就大大的减少了网络上的交通量，提高了网络效率和网络能。
ControlNet是高度确定性、可重复性的网络。ControlNet能预见数据何时能够可靠传输到目标的能力，同时数据的传输时间不受网络节点添加/删除情况或网络繁忙状况而保持恒定的能力。在实际应用中，通过网络组态时选择性设定有计划I/O分组或互锁时间，这些要求能得到更进一步的保证。
生产者/消费者模式允许网络中所有的节点同时获取来自同一数据源的数据。最终，该模式提高了效率，因为数据只发送一次，而与数据使用者(Consumer)的数量无关，并且具有精确的同步性。因为数据将同时到达每一个节点。生产者－消费者模式的优点在于：多个节点可以同时消费(Consume，即读取)来自同一个生产省(Producer，即数据源)所提供的数据。节点间易于同步，可以获得更为精确的系统性能，设备可以实现自主通信，无需系统主站。ControlNet提供了简单、高度确定而且灵活的传输数据方式。ControlNet在执行操作、数据实时监控时不会影响到I／O控制的性能。因此，ControlNet非常适用于一些控制关系有复杂关联、要求控制控制信息同步、协调实时控制、速度要求较高的应用场合。
ControlNet的明显优点是：同一链路上满足I/O数据、实时互锁、端到端报文传输和编程/组态等信息应用的多样要求；是确定性、可重复性的控制网络，适合离散控制和过程控制；同一链路上允许有多个控制器同时共存；输入数据和端到端信息的多路发送支持；可选的介质冗余和本征安全；安装和维护的简单性；网络上节点居于对等地位，可以从任意节点实现网络存取；灵活的拓扑结构（总线型、树型、星型等）和介质选择（同轴电缆、光纤和其它）。

三、可建造ControlNet的设备
1.         ControlLogix，ProcessLogix，FlexLogix系列
1756系列ControlLogix55xx控制器，集成多种控制功能：顺序控制控制、传动控制和过程控制。网络的桥接无需控制器。高速控制平台上的高速。
1757系列ProcessLogix控制器，5兆数据速率的高吞吐量工业网络。使用扩展的诊断方法，维护简单，多点传输(Multicast)特性允许多个控制器共享输入数据，可选的网络冗余，增加可靠性。
1794系列FlexLogix 54xx控制器，面向分布式控制的中小型系统，无与伦比的灵活性，与ControlLogix等同样采用RSLoqix5000编程，多种编程语言支持，就地安装可以扩充多达16个FlexI／0模块，可以安装任何两个可选的ControlNet(可选同轴或者光纤介质)、DeviceNet或者lOOMbpsEtherNet／IP。扩展现场I／O和智能设备，通过ControlNet或者EtherNet／IP，实现对等通讯、数据采集、程序下载或者实时互锁。
2.         PLC与SLC控制器系列
PLC-5可编程控制器内置ControINet通讯,,通过ControINet口，提供高速通讯能力,允许处理器输入中断和可选的定时中断。
SLC扫描器口适配器模块，性能最佳的网络扩展远程I／0解决方案—增强的系统性能适宜于SLC逻辑监视的故障设备的出错诊断列表。
PLC-5热备系统，提供高性能的、确定性的数据传递，控制程序在主控制器和后备控制器中同步执行．包括两种模式的热备操作：同步和异步SLC报文发送模块，程序上传／下载，支持RSView等用户人—机界面软件实现数据。
3.         基于PC的控制器系列
SoftLogix5800系列，RSLogix5000软件编程，PCI格式的通讯卡(DeviceNet扫描器，ControlNet扫描器，EtherNet／IP通讯卡，运动控制卡等)，ISA／EISA总线扫描器卡，IOLinx系列软件。
PCI扫描器卡，能够维护重要的网络规划和组态参数，备份网络上的其他数据，标准的即插即用型本地PCI总线卡，兼容当前所有的吏面计算机和工业终端，ISA／EISA总线扫描器卡双BNC接头，支持介质冗余，通过LED组态指示灯的显示可以观察网络和控制卡的诊断信息SoftLogix5800软件，多个编程选项简化维护和升级工作，多种灵活可选的I／O和网络，多个MMI(人—机界面)选项。
4.         I／0框架型和模块型
FLEXI／0系列，每个适配器可连接多达128点离散I／0或64个模拟通道。可以对故障或是移走的I／0模块进行诊断．独立的部件，可以任意混合使用不同I／0类型，减少了外部接线端子成本，短路保护，本质安全模块。
1771 PLC-5机架I／0，多个控制器和终端能够共享模块输入数据，品种齐全包括各种特殊应用模块。
1746 SLC-500 I／0，可以与PLC5热备系统配合使用，具有节点地址和模块，组态显示，SLC机架供电。
ControlLogix 1756 I／0，无需硬件设置开关  完全的软件逐点组态，可软件逐点组态的浮点数和工程定标，模块自行计算，无需编程，不占用处理器资源，完全带电拔插，减少停机日寸间，适用于ControlLoqix和ProcessLoqix控制器。
1734 Point I／0，2至4点的I／0密度您精打细算，ControlNet适配器支持冗余介质和网络接入口(NAP)，通过Control、DeviceNet、Profibus／DP等适配器灵活扩展，小尺寸，大身手：带电拔插，逐点指示和诊断，多种I／O类型和接线端子，电子模块和接线段子底座可分离设计。

可编程控制器是集计算机技术、自动控制技术、通信技术为一体的新型自动控制装置。由于它可通过软件来变控制过程，而且具有体积小、组装维护方便、编程简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点，已广泛应用于工业控制的各个领域，是现代工业自动化三大支柱之一。随着技工教育的发展，为了适应PLC日益广泛应用形势，近几年，许多技工学校都开设了PLC这门课程。技工学校专业课程在理论要求方面难度不亚于大专院校，而技校层次的学生基础较薄弱，且近年生源素质不断下降，增加了技校教师的教学难度。另一方面，在新技术的专业课教材使用方面，没有成熟、统一的技校配套教材。如何在技工学校教好这门课程？现在笔者结合本人的教学实践，谈谈PLC教学的一些见解。

一、在教学方法上，展开互动式教学

《PLC原理及应用》课程具有多变性、综合性、典型性、实践性和实用性五大教学特点，在教学过程中，既有一般又有特殊，既有新授又有复习，既有理论又有实训，既有工作原理又有编程方法，既有典型单元程序又有复杂实用案例，同时技工学校的学生又是一个学习基础、习惯和动机差异很大的群体。这就决定了我们技工学校的教师一定要根据本课程不同教学内容及其特点，采取不同的教学方法，同时，无论是理论教学还是实践教学，我们教师还要努力做到因材施教，在如何充分调动广大学生学习积极性和发挥广大学生主观能动性上多下功夫。但调查研究发现，目前担任《PLC原理及应用》的很多教师采取的是“一言堂”和“填鸭式”的教学，势必也就造成了“言者津津，听者昏昏”的教学局面。

在《PLC原理及应用》课程教学上，尤其是PLC指令及应用、编程方法和实际应用等教学内容上，最适宜于采取双边互动式教学方法。在教学中，大胆引入“行为引导学”教学方法。为了搞好双边互动式教学，就要求我们教师在备课时把教材上静态的知识转化为课堂上动态的教学信息，并且在教学过程中要想方设法地创造出一个可以实现双边互动式教学的环境和气氛，通过创设情境、巧设疑问、共同讨论、动手实践等多种教学方式，有效地开展双边互动式教学。不仅是老师传授给学生编程方法等，同时学生可以通过老师给出的任务书，从各方面获取资料，充分发挥学生的想象。这样不仅培养了学生的思维能力，而且在完成任务书的同时，不自觉地学会了解决问题的方法，在这过程中还增强了学生之间信息交流。例如：在介绍了一些基本指令后，让每个组的学生自己讨论这些指令能解决的基本电力拖动问题，并动手画有关的图片，有条件的可以用相机拍或者从网上下载与PLC应用有关的机床拖动图片，连成一幅作品，完成后粘贴在班级教室内，供学生参观他们所做的成果。

二、在选择课题上，合理地改革教材

我们知道，用于教学的PLC教材，在编写时一般是按照：基本原理、基本指令、基本应用、基本操作等分成各个独立的章节。编者按照结构严谨性进行编书，教师实施教学时，则要考虑有利于学习者的认知过程而开展教学。这是教材使用者要注意处理好的问题。如果任课老师按照教材的顺序进行教学，就是要将全部基本指令学习完毕，再学习基本应用，基本学习完毕再进行基本操作的学习。这样，在一段期间内学习完所有指令，学生学习后的印象不深刻，容易混淆，到基本应用的学习时，又得重新对所涉及的指令进行学习，效率不高。所有理论学习完后，才进行基本操作，不能互得益障，教学效果不好。

为此，我在PLC教学中采用了课题式单元教学，重新自编教学内容。任课老师通过多种途径搜集了上百个PLC应用实例，并通过筛选、整合成五个单元，每个单元由几个同类实例组成。每个课题以一个应用实例为主题，其内容包括了：应用实例的生产目的，生产条件和生产环境的介绍，用PLC实现控制的线路，所用的基本指令，编程方法、调试应用。由几个应用同类指令的实例课题组合成为一个教学单元，全部教学内容分为五个教学单元。五个单元主题分别是PLC原理、时序控制、计数控制、位置控制和特殊功能综合应用。单元内的课题按照其难易程度安排教学的先后顺序。第一单元有电机的点动控制、电动机的连续控制、电机的正反转控制、电机的手动Y-Δ控制、抢答器控制系统、数学显示控制系统这六个实例作为对PLC工作原理部分的学习（其中也包含几个最简单指令的学习）。第二单元以电机自动Y-Δ降压启动控制、两灯来回闪亮循环控制、多台电机顺序控制、货物传输带控制系统等四个实例为学习对象，学习按时间顺序控制的原理及应用。从以上列举的两个单元可知，任课老师精选设计的每个实例课题有一定的科学性、连贯性，由简到繁、由易到难。单元内的实例都能有效地为该单元核心内容的教学服务。因此说，要改革传统教学为课题式单元教，首要任务是合理地设计好每一个实例课题。这些实例课题既能方便学生的学习，又要包含本课程的所有知识点。

三、在实习过程中，教学方法更新

目前在《PLC原理及应用》课程实践教学上，由于我们教师所编写的实训指导书详尽有余，明明白白，加之所做的实习实训都是“简单验证式”或“机械重复式”方面的项目，在一定程度上为学生“依葫芦画瓣”提供了方便，学生在实习实训时只需要进行程序输入、线路连接等简单操作即可顺利完成。这种实习实训教学方法，目前已被我们教师广泛认可和采用，但至少我认为：没有问题的、不需学生动脑的实习实训是毫无意义的。对于与PLC技术应用密切配合的实习实训教学，教师只有指导学生运用PLC编程方法亲自编程操作，在实习实训中既动手又动脑，既能发现问题又能在教师启发指导下分析问题和解决问题，才能从本质上学好这门课程，从而最终实现本课程在技工学校的教学目标。

首先在编写实习实训指导书时，我们教师应该根据企业对PLC技术人才的需求，结合学校实际设备情况，针对技工学校本课程教学特点和教学目标，在如何引导广大学生在实习实训中既动手又动脑上多下功夫。技工学校是一个学生学习基础、动机和习惯差异很大的群体，因此实习实训教学同样要做到因材施教，采取因人而异的分层教学，即按学生学习能力分组，确定每组不同的实习实训目标，从而使成绩好的和成绩差的学生在实习实训中，都能够得到相应的锻炼和培养。除要求学生在规定时间做完基本的实习实训项目外，还要安排一定量的选修实验项目和研究性课题，让广大学生自主选择，教师现场指导，或者督而不导，从而促使学生自主地分析在实习实训中所遇到的问题，写出实验交教师评判，师生共同找出问题的解决办法。对于大型的实训项目，如电梯、机械手等，还可以采取分工合作的教学形式，将全班同学分成不同的小组，由教师明确各小组在实训中的任务和目标，从而培养广大学生团结协作的职业素质和能力。

四、在巩固教学成果时，吸引学生的兴趣

㈠ 学生学习兴趣浓，学习热情高涨，学习效果有保证。

每个课题以实例为重点，这些实例都是来自我们身边的生活、生产。学生对教学课题感兴趣，认识到所学的东西有用，能解决现实问题，学习热情是自然地高涨起来。兴趣是最好的老师，主要能调动学生的兴趣，学习效果肯定不懒。兴趣是学生主动学习的动力之一，他们对学习的追求往往来源于兴趣。凡是有兴趣的东西，就容易激发学生的学习热情，引起学生的思考，学生若能有兴趣地学，教学就成功了一半。因此在教学中，教师要把握时机，结合教材特点，把兴趣的东西引入课堂，这些东西越接近学生的日常生活，同时又不偏离教材，学生对所学知识就越容易理解，学生学习的兴趣也越浓，从而学生学习的自觉性和主动性也跟着提高。教师积极利用这一点，引导学生主动思维，从开始教师提出问题，激发学生的兴趣，引导学生分析问题，如何解决问题。逐渐地由学生提出问题，自行分析问题到解决问题。这样不但提高了学生学习PLC知识的兴趣，而且还提高了学生的分析问题和解决问题的能力。

㈡ 逐步培养学生解决实际问题的能力。

课题实例来自生产、生活、要处理及注意的有关问题我们都向学生交待清楚，引导学生具体的处理办法、解决方法步骤、方向。通过多个实例的学习、实践与积累，学生能逐渐地提高解决实际问题的能力。

任课老师把PLC技术应用教程分为若干个单元，每个单元中的几个实例都是以某个重点指令的应用为主线。应用程序由简单到复杂。这样，通过一个单元的学习，学生已将该单元的重点指令很深刻地留在脑海中。他们灵活应用指令的能力会逐步增强。课题式教学中通过恰当的引导，就能逐步提高学生的编程能力，应用PLC的能力。

㈢ 提高竞争意识巩固所学知识

我们知道，适度的压力是动力的泉源。为使学生能积极参与，我们任课老师应在教学过程中实行单元过关制度来增强学生学习的适度紧迫感。每个课题教学的最后环节是课题小测验，测试内容与课题大至雷同。一单元结束时进行一次单元综合测验。实施单元过关制度后，学生的学习劲头更足了。曾有这样一个事例：一名学生在单元过关小测后，突然停下正在参与的足球比赛，跑到笔者身边来，求证他刚想到的解题思路是否正确。当他得到肯定的答复时，高兴得手舞足蹈。由此可见，任课老师应通过单元测验，给予学生适度的学习压力，使学生有较大的动力，学习效果好。通过测试来检查学生对课题的掌握情况，以及时地查漏补缺，也是教学工作的环节。

通过以上几个方面的教学改革，可以提高技工学校学生的PLC应用能力，以适应上岗要求。《PLC原理及应用》课程最重要的特点是“综合应用性”，因为一个实用的工业自动化控制系统往往是很复杂的，其中可能包括机、电、液、气等内容，而且还会因行业不同控制要求也有所不同。故在本课程的实践教学中，应把机械、电工、电子、液压、气动和计算机等知识与PLC技术进行有机地联系，扩大实习实训课时的比重，逐步加大学校相关设备的投入，建立较为完备的PLC技术实训室，从而为“PLC项目开发”的实训教学创造良好条件。教学实践证明，只有通过PLC项目方面的实训，让学生亲自编程、实际接线和调试，并对运行过程中所遇到的问题进行分析和改进，才能真正培养学生创新思维和综合职业能力，真正实现学生毕业后在PLC技术应用领域“零距离上岗”的最终教学目标。本文较详细地阐述了作者在电工专业《PLC应用》教学中改革教材，以精选出的实例为重点实施课题教学；丰富教具，运用合适的教学辅助手段，尽量运用直观教学；采用一体化的教学模式，；教学中教师做好引导，调动学生积极参与，发挥学生的主体作用。从而提高学生PLC应用能力，以适应现代社会岗位要求

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