在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器（PLC）作為核心控制單元，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、電力、化工等行業(yè)。企業(yè)對(duì)掌握PLC編程與系統(tǒng)調(diào)試能力的技術(shù)人才需求持續(xù)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)理論教學(xué)難以滿足實(shí)踐技能培養(yǎng)要求。本實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目以“理論+實(shí)操”為導(dǎo)向，結(jié)合典型工業(yè)場(chǎng)景，設(shè)計(jì)分層遞進(jìn)的實(shí)訓(xùn)任務(wù)，助力學(xué)員構(gòu)建從PLC基礎(chǔ)認(rèn)知到綜合應(yīng)用的能力體系，為職業(yè)發(fā)展或工程實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。一、實(shí)訓(xùn)目標(biāo)（一）知識(shí)目標(biāo)理解PLC的工作原理、硬件結(jié)構(gòu)與I/O模塊特性，掌握“掃描周期”“I/O刷新”等核心概念；熟練操作主流PLC編程軟件（如西門(mén)子TIAPortal、三菱GXWorks3），規(guī)范使用梯形圖（LAD）、語(yǔ)句表（STL）等編程方式；精通PLC基本指令（觸點(diǎn)、線圈、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器）與功能指令（數(shù)據(jù)處理、通信指令）的應(yīng)用邏輯，能結(jié)合場(chǎng)景選擇指令組合。（二）能力目標(biāo)獨(dú)立完成PLC控制系統(tǒng)的I/O分配、程序設(shè)計(jì)、硬件接線與調(diào)試，解決電機(jī)控制、物料搬運(yùn)等典型工業(yè)問(wèn)題；具備PLC系統(tǒng)故障排查與優(yōu)化能力，能通過(guò)“在線監(jiān)控”“強(qiáng)制輸出”等功能定位程序邏輯或硬件接線故障；提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作與工程文檔撰寫(xiě)能力，在小組項(xiàng)目中高效分工，輸出規(guī)范的《設(shè)計(jì)方案》《實(shí)訓(xùn)報(bào)告》。二、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與模塊設(shè)計(jì)模塊一：PLC基礎(chǔ)認(rèn)知與環(huán)境搭建任務(wù)1：PLC硬件系統(tǒng)深度認(rèn)知學(xué)員分組拆解PLC主機(jī)與擴(kuò)展模塊，通過(guò)放大鏡觀察輸入輸出端子的引腳結(jié)構(gòu)，用萬(wàn)用表測(cè)量不同工況下（如輸入點(diǎn)接光電傳感器、輸出點(diǎn)接繼電器）的電壓與電流變化，繪制硬件特性曲線，理解“光電隔離”“電磁兼容”等設(shè)計(jì)對(duì)工業(yè)環(huán)境的適配性。任務(wù)2：編程環(huán)境部署與仿真安裝對(duì)應(yīng)品牌的PLC編程軟件（如西門(mén)子TIAPortalV17、三菱GXWorks3），配置編程設(shè)備與PLC的通信參數(shù)（以太網(wǎng)/串口）；搭建軟件仿真環(huán)境（如S7-PLCSIM、GXSimulator），模擬“電機(jī)啟?！薄盁艄忾W爍”等簡(jiǎn)單邏輯，驗(yàn)證程序在“仿真→硬件”轉(zhuǎn)換中的兼容性。模塊二：編程基礎(chǔ)與指令應(yīng)用任務(wù)1：基本邏輯控制編程以“電機(jī)啟停控制”為載體，設(shè)計(jì)I/O地址分配表（如啟動(dòng)按鈕I0.0、停止按鈕I0.1、接觸器線圈Q0.0），用梯形圖編寫(xiě)“啟保停”程序；通過(guò)硬件接線+軟件監(jiān)控，驗(yàn)證“按下啟動(dòng)→電機(jī)運(yùn)行，按下停止→電機(jī)停止”的邏輯，分析“自鎖”“互鎖”環(huán)節(jié)對(duì)安全控制的作用。任務(wù)2：定時(shí)器與計(jì)數(shù)器應(yīng)用針對(duì)“燈光閃爍（亮2秒、滅3秒）”“產(chǎn)品計(jì)數(shù)打包（每10個(gè)觸發(fā)打包）”場(chǎng)景，學(xué)習(xí)TON、TOF、CTU等指令的參數(shù)設(shè)置與時(shí)序邏輯；通過(guò)監(jiān)控定時(shí)器當(dāng)前值、計(jì)數(shù)器累計(jì)值，優(yōu)化程序精度（如閃爍頻率誤差≤0.1秒），總結(jié)“定時(shí)器級(jí)聯(lián)”“計(jì)數(shù)器復(fù)位”的工程技巧。模塊三：典型工業(yè)控制場(chǎng)景實(shí)訓(xùn)任務(wù)1：電機(jī)復(fù)雜控制圍繞“電機(jī)正反轉(zhuǎn)+星三角降壓?jiǎn)?dòng)”需求，分析控制流程（正轉(zhuǎn)時(shí)星型啟動(dòng)→延時(shí)切換為三角型運(yùn)行，含過(guò)載保護(hù)）；設(shè)計(jì)硬件接線圖（主電路、控制電路），編寫(xiě)梯形圖程序（含互鎖、時(shí)間繼電器邏輯）；在實(shí)訓(xùn)臺(tái)完成接線與調(diào)試，解決“正反轉(zhuǎn)切換短路”“星三角切換時(shí)序錯(cuò)誤”等典型問(wèn)題，輸出《故障排查手冊(cè)》。任務(wù)2：物料搬運(yùn)與分揀模擬自動(dòng)化生產(chǎn)線的“傳送帶+分揀”場(chǎng)景：傳送帶由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，光電傳感器檢測(cè)物料，金屬物料觸發(fā)推料氣缸分揀；設(shè)計(jì)I/O分配（傳感器I0.2、氣缸電磁閥Q0.1），編寫(xiě)“物料到達(dá)→傳送帶暫?！屏稀鷤魉蛶е貑ⅰ钡某绦?；優(yōu)化傳感器檢測(cè)靈敏度，解決“誤檢”“漏檢”問(wèn)題，錄制調(diào)試過(guò)程視頻用于復(fù)盤(pán)。模塊四：綜合項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)——小型自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)控制項(xiàng)目需求系統(tǒng)包含“入庫(kù)傳送帶→提升機(jī)→貨架存儲(chǔ)→出庫(kù)傳送帶”，需實(shí)現(xiàn)：①入庫(kù)時(shí)，物料經(jīng)傳送帶輸送至提升機(jī)，提升機(jī)根據(jù)貨架空位自動(dòng)選層，到位后推送至貨架；②出庫(kù)時(shí)，根據(jù)訂單指令調(diào)取物料，經(jīng)出庫(kù)傳送帶送至指定區(qū)域。實(shí)施步驟1.小組分工：硬件組負(fù)責(zé)傳感器（光電、接近開(kāi)關(guān)）、氣缸、電機(jī)的接線；編程組完成I/O分配、程序架構(gòu)設(shè)計(jì)（含狀態(tài)轉(zhuǎn)移、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)邏輯）；文檔組記錄設(shè)計(jì)思路與調(diào)試日志。2.程序開(kāi)發(fā)：采用順序功能圖（SFC）或結(jié)構(gòu)化文本（ST）優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)“入庫(kù)-存儲(chǔ)-出庫(kù)”的流程控制，預(yù)留“訂單優(yōu)先級(jí)”“故障報(bào)警”等擴(kuò)展功能接口。3.聯(lián)調(diào)優(yōu)化：通過(guò)監(jiān)控“提升機(jī)位置”“物料數(shù)量”等數(shù)據(jù)，調(diào)試PLC與觸摸屏的Modbus通信，解決“多設(shè)備沖突”“數(shù)據(jù)傳輸延遲”等問(wèn)題，輸出《系統(tǒng)優(yōu)化報(bào)告》。4.成果展示：小組匯報(bào)項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路、程序邏輯與調(diào)試過(guò)程，接受教師與其他小組的質(zhì)詢，評(píng)選“最佳創(chuàng)新方案”。三、實(shí)訓(xùn)設(shè)備與資源（一）硬件資源PLC主機(jī)：西門(mén)子S____/1500、三菱FX5U（各5套）；模塊：數(shù)字量I/O模塊、模擬量輸入輸出模塊（各10塊）；實(shí)訓(xùn)臺(tái)：電機(jī)控制實(shí)訓(xùn)臺(tái)（含三相異步電機(jī)、接觸器、熱繼電器）、氣動(dòng)實(shí)訓(xùn)裝置（氣缸、電磁閥、氣源處理單元）；傳感器：光電、接近、壓力傳感器（各20個(gè)）；觸摸屏：西門(mén)子KTP700、威綸通MT8071iE（各5臺(tái)）。（二）軟件資源編程軟件：TIAPortalV17、GXWorks3；仿真軟件：S7-PLCSIM、GXSimulator、LogixPro；組態(tài)軟件：WinCC、MCGS。（三）輔助資源實(shí)訓(xùn)手冊(cè)：含典型案例、故障庫(kù)、接線規(guī)范；案例庫(kù)：企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目（如汽車(chē)焊接生產(chǎn)線、飲料灌裝線控制程序）；在線資源：中國(guó)工控網(wǎng)、西門(mén)子工業(yè)支持中心技術(shù)文檔。四、實(shí)施步驟（一）準(zhǔn)備階段（1天）設(shè)備檢查：確認(rèn)PLC、傳感器、實(shí)訓(xùn)臺(tái)等設(shè)備完好，補(bǔ)充耗材（如接線端子、熱縮管）；資料發(fā)放：《PLC實(shí)訓(xùn)手冊(cè)》《項(xiàng)目任務(wù)書(shū)》《安全規(guī)范》；分組分工：4-5人/組，明確“硬件工程師”“程序員”“調(diào)試員”“文檔專(zhuān)員”角色。（二）理論導(dǎo)入（2天）案例教學(xué)：結(jié)合“電機(jī)控制”“物料分揀”案例，講解PLC掃描周期、I/O刷新機(jī)制、程序設(shè)計(jì)規(guī)范；（三）模塊實(shí)訓(xùn)（7天）分層訓(xùn)練：按“基礎(chǔ)認(rèn)知→編程基礎(chǔ)→典型場(chǎng)景→綜合項(xiàng)目”推進(jìn)，每模塊結(jié)束后進(jìn)行“小考核”（如30分鐘內(nèi)完成“電機(jī)正反轉(zhuǎn)”程序編寫(xiě)）；巡回指導(dǎo)：教師記錄典型問(wèn)題（如“定時(shí)器線圈未斷電導(dǎo)致計(jì)時(shí)錯(cuò)誤”），每日復(fù)盤(pán)共性問(wèn)題，輸出《實(shí)訓(xùn)問(wèn)題集》。（四）項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)（5天）需求分析：小組自主拆解“倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)”需求，繪制系統(tǒng)流程圖；方案設(shè)計(jì)：輸出《硬件接線圖》《程序架構(gòu)圖》，經(jīng)教師評(píng)審后實(shí)施；調(diào)試優(yōu)化：教師提供“問(wèn)題庫(kù)”（如“提升機(jī)位置傳感器故障”），鍛煉故障排查能力，輸出《調(diào)試日志》。（五）總結(jié)考核（2天）成果提交：小組提交《實(shí)訓(xùn)報(bào)告》（含設(shè)計(jì)方案、程序清單、調(diào)試日志）；項(xiàng)目答辯：演示系統(tǒng)功能，回答“程序優(yōu)化思路”“故障排查方法”等問(wèn)題；綜合評(píng)分：結(jié)合過(guò)程表現(xiàn)（30%）、實(shí)操成果（40%）、項(xiàng)目成果（30%），評(píng)選“優(yōu)秀實(shí)訓(xùn)小組”。五、考核評(píng)價(jià)體系（一）過(guò)程性評(píng)價(jià)（30%）出勤情況（10%）：記錄遲到、早退、缺勤次數(shù)，單次缺勤扣3分；課堂參與度（10%）：根據(jù)案例討論、問(wèn)題提出、方案優(yōu)化的貢獻(xiàn)度評(píng)分，創(chuàng)新性建議額外加分；實(shí)操規(guī)范性（10%）：檢查接線工藝（線號(hào)清晰、端子緊固）、軟件操作日志（程序版本管理、故障記錄），違規(guī)操作每次扣2分。（二）實(shí)操考核（40%）程序編寫(xiě)（20%）：給定“燈光閃爍+計(jì)數(shù)打包”需求，30分鐘內(nèi)完成梯形圖設(shè)計(jì)，邏輯正確得滿分，語(yǔ)法錯(cuò)誤每處扣3分；故障排查（20%）：在“電機(jī)不轉(zhuǎn)”“氣缸動(dòng)作異?！钡裙收蠄?chǎng)景中，15分鐘內(nèi)定位并解決問(wèn)題，每超時(shí)1分鐘扣2分。（三）項(xiàng)目成果（30%）方案設(shè)計(jì)（10%）：硬件接線圖、程序架構(gòu)圖的合理性，接口預(yù)留、擴(kuò)展性設(shè)計(jì)；程序質(zhì)量（10%）：穩(wěn)定性（連續(xù)運(yùn)行2小時(shí)無(wú)故障）、創(chuàng)新性（如采用通信功能擴(kuò)展）；報(bào)告與答辯（10%）：報(bào)告完整性（含需求分析、設(shè)計(jì)思路、調(diào)試過(guò)程）、答辯表現(xiàn)（邏輯清晰、問(wèn)題回答準(zhǔn)確）。六、安全與管理規(guī)范（一）電氣安全斷電操作：所有硬件接線必須斷電，懸掛“禁止合閘”警示牌，接線前用萬(wàn)用表檢測(cè)電源電壓（確認(rèn)0V）；絕緣防護(hù)：電機(jī)控制實(shí)訓(xùn)中佩戴500V絕緣手套，嚴(yán)禁觸碰接觸器主觸點(diǎn)（電壓≥380V）；接地檢測(cè)：實(shí)訓(xùn)臺(tái)接地電阻每周檢測(cè)，確?！?Ω，避免靜電損壞PLC模塊。（二）設(shè)備使用硬件保護(hù)：PLC主機(jī)、模塊輕拿輕放，避免劇烈震動(dòng)；傳感器、氣缸等精密部件定期校準(zhǔn)，嚴(yán)禁超量程使用；（三）實(shí)訓(xùn)紀(jì)律工位管理：工具使用后歸位，保持工位整潔，嚴(yán)禁在實(shí)訓(xùn)臺(tái)飲食；協(xié)作規(guī)范：小組分工明確，嚴(yán)禁“一人操作、多人圍觀”，調(diào)試時(shí)需有人監(jiān)護(hù)。（四）應(yīng)急預(yù)案急救措施：配備急救箱與滅火器，觸電時(shí)立即切斷電源，采用“胸外按壓+人工呼吸”急救；故障上報(bào)：設(shè)備故障時(shí)立即上報(bào)教師，嚴(yán)禁私自拆機(jī)維修，記錄故障現(xiàn)象（如“PLC指示燈閃爍異常”）