西门子6ES221-1BF22-0XA8大量现货

PLC通信的任务就是将地理位置不同的PLC、计算机、各种现场设备等，通过通信介质连接起来，按照规定的通信协议，以某种特定的通信方式率地完成数据的传送、交换和处理。

1．并行通信与串行通信

    数据通信主要有并行通信和串行通信两种方式。

并行通信是以字节或字为单位的方式，除了8根或16根数据线、一根公共线外，还需要数据通信联络用的控制线。并行通信的传送速度快，但是传输线的根数多，成本高，一般用于近距离的数据传送。并行通信一般用于PLC的内部，如PLC内部元件之间、PLC主机与扩展模块之间或近距离智能模块之间的数据通信。

串行通信是以二进制的位（bit）为单位的方式，每次只传送一位，除了地线外，在一个方向上只需要一根数据线，这根线既作为数据线又作为通信联络控制线，数据和联络信号在这根线上按位进行传送。串行通信需要的信号线少，较少的只需要两三根线，适用于距离较远的场合。计算机和PLC都备有通用的串行通信接口，工业控制中一般使用串行通信。串行通信多用于PLC与计算机之间、多台PLC之间的数据通信。

在串行通信中，传输速率常用比特率（每秒传送的二进制位数）来表示，其单位是比特/秒（bit/s）或bps。传输速率是评价通信速度的重要指标。常用的标准传输速率有300、600、1200、2400、4800、9600和19200bps等。不同的串行通信的传输速率差别较大，有的只有数百bps，有的可达100Mbps。

    2．单工通信与双工通信

串行通信按信息在设备间的传送方向又分为单工、双工两种方式。

单工通信方式只能沿单一方向发送或接收数据。双工通信方式的信息可沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。

双工方式又分为全双工和半双工两种方式。数据的发送和接别由两根或两组不同的数据线传送，通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息，这种传送方式称为全双工方式；用同一根线或同一组线接收和发送数据，通信的双方在同一时刻只能发送数据或接收数据，这种传送方式称为半双工方式。在PLC通信中常采用半双工和全双工通信。

3．异步通信与同步通信

    在串行通信中，通信的速率与时钟脉冲有关，接收方和发送方的传送速率应相同，但是实际的发送速率与接收速率之间总是有一些微小的差别，如果不采取一定的措施，在连续传送大量的信息时，将会因积累误差造成错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，需要使发送和接收同步。按同步方式的不同，可将串行通信分为异步通信和同步通信。

发送的数据字符由一个起始位、7~8个数据位、l个奇偶校验位（可以没有）和停止位（1位、1.5或2位）组成。通信双方需要对所采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后，将它作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。由于一个字符中包含的位数不多，即使发送方和接收方的收发频率略有不同，也不会因两台机器之间的时钟周期的误差积累而导致错位。异步通信传送附加的非有效信息较多，它的传输效率较低，一般用于低速通信，PLC一般使用异步通信。

同步通信以字节为单位（一个字节由8位二进制数组成），每次传送l~2个同步字符、若干个数据字节和校验字符。同步字符起联络作用，用它来通知接收方开始接收数据。在同步通信中，发送方和接收方要保持完全的同步，这意味着发送方和接收方应使用同一时钟脉冲。在近距离通信时，可以在传输线中设置一根时钟信号线。在远距离通信时，可以在数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方完全相同的接收时钟信号。由于同步通信方式不需要在每个数据字符中加起始位、停止位和奇偶校验位，只需要在数据块（往往很长）之前加一两个同步字符，所以传输效，但是对硬件的要求较高，一般用于高速通信。

4. 基带传输与频带传输

基带传输是按照数字信号原有的波形（以脉冲形式）在信道上直接传输，它要求信道具有较宽的通频带。基带传输不需要调制解调，设备花费少，适用于较小范围的。基带传输时，通常对数字信号进行一定的编码，常用数据编码方法有非归零码NRZ、曼彻斯特编码和差动曼彻斯特编码等。后两种编码不含直流分量、包含时钟脉冲、便于双方自同步，所以应用广泛。

频带传输是一种采用调制解调技术的传输形式。发送端采用调制手段，对数字信号进行某种变换，将代表数据的二进制“1”和“0”，变换成具有一定频带范围的模拟信号，以适应在模拟信道上传输；接收端通过解调手段进行相反变换，把模拟的调制信号复原为“1”或“0”。常用的调制方法有频率调制、振幅调制和相位调制。具有调制、解调功能的装置称为调制解调器，即Modem。频带传输较复杂，传送距离较远，若通过市话系统配备Modem，则传送距离可不受限制。

PLC通信中，基带传输和频带传输两种传输形式都有采用，但多采用基带传输。

5.其他通讯方式

1.自由口通讯一般是指RS232的串行通讯方式，其通讯距离较短，速率较慢，一般在现场的某些仪表会采用这种方式，比较典型的是西门子的PC-PPI通讯；

2.总线一般指RS485的串行通讯方式，其通讯距离和速率要远高于RS232通讯方式，一般现场的PLC或变频器等设备用此协议较多，比较典型的是西门子的Profibus-DP，Modicon的Modbus等；

3.以太网采用的是国际通用的以太网通讯协议，具备相当高的速率，但其问题是设备成本较前两种方法要高很多，因此没有总线方式普及。

随着计算机硬件、软件的快速发展，特别是网络技术的快速发展，*工控厂家及系统集成商都大力开发以太网产品，关注PLC的直接上网问题。现在国际上**的PLC厂家产品均能够实现直接上网，如施耐德公司全线的Quantum系列、Premium系列等、通用电气公司GE90-70系列、GE90-30系列、VersaMAX系列等、西门子公司的有关PLC、罗克韦尔PLC的有关系列控制器等。

采用直接上网的结构，必须妥善解决PLC直接上网后智能设备的接入问题。采用直接上网的结构，坚持分层分布（单元）式的结构原则，就是要达到与LCU有关的各种数据采集和控制都必须由LCU来实现的目标。现在，LCU一般都需要与一定数量的智能设备进行通讯。在有工控机结构的LCU结构中，通讯实现是比较容易的，通讯的方式也比较灵活。但在采用PLC直接上网的结构后，就必须考虑各种PLC产品特性对接入LCU智能设备的影响。PLC与工控机相比，通讯接口少，方式比较少。LCU智能设备接入问题，解决的总的方法有两种，一种是直接或经转换接入PLC，一种是直接接入以太网。由于各种PLC产品分别产于不同的公司，它们的特性也各不相同，因此实现智能设备接入PLC的方法有多种多样。在比较国外主要PLC产品特性基础上，在满足分层分布（单元）式的结构原则前提条件下，对智能设备接入LCU的方法进行分析对比，从它们的特性中，力图找出共性的方法，侧重于通讯速率、实现方式、是否需要编程、接入智能设备的数量、是否易于维护等方面。

1、直接接入PLC

每种PLC  CPU上的串口或一般通讯模块的串口所支持的普遍方式是从（Slave）方式，即使它支持主（Master）方 式，相应通讯协议也是专有协议,不是开放的协议。对于一些PLC如GE90系列PLC，它有一种模块，该模块通讯方式为主方式，可以使用不同通讯协议编程，与智能设备通讯，这是解决方法之一。这种方法智能设备与PLC的数据交换的速率是串口的速率，智能设备采集的数据可以在PLC控制流程中使用。设备通讯协议一致且数量不多时，比较适合这种方式。因为智能设备多，总的通讯速度就会较慢，通讯协议不一致，就会占用该模块较多内存。

2、通过现场总线直接接入PLC

对于部分PLC，一些智能设备可以通过现场总线直接接入PLC。这种方式较好，因为现场总线的方式，其可靠性、速率与直接插入PLC机箱的模块是相同的，而且接入的地点比较灵活，距离可以比较远。这种方式不需要编程，可以接入较多设备，非常方便，是一种很好的方法。

3、间接接入PLC

直接接入PLC的方法不具有普遍性，不是每一种PLC都可以实现的。下面两种方法可以在更大范围使用。尤其是经串口接入PLC的方法，是一种普遍的方法。

1.经串口转换接入PLC

PLC一般具有丰富的通讯模块可供选择，多数PLC的CPU模块具有一到两个串口。由于这些串口多支持从（Slave）方式通用协议，智能设备也多为从方式，两者通讯不能实现。有些串口虽支持主（Master）的通讯方式，但通讯协议多为不公开的专有协议，智能串口设备很少能支持这些协议。因此，解决方法之一是采用一种装置，它一侧接入PLC串口，另一侧接入智能设备。该装置起协议转换作用，而且它对两侧都可以是主方式。这种方式可以接入较多串口设备。这是一种很有前途的、比较经济的方式，可以适用每一种PLC产品。

2.经转换接入现场总线进入PLC

为了解决PLC串口从方式不能直接接入PLC的问题，有些PLC厂家如施耐德，它开发一种网桥装置，一边接串口设备，一边接PLC的现场总线MB+。它有两种，一种支持同一种开放的协议如MODBUS，不需编程，另一种支持各个串口协议可以不同，但需要编程。

4、串口设备经转换（不经PLC）上网

几种方法都直接或间接通过PLC接入智能设备。现在，通过一种串口以太网转换器装置，它的一侧接入串口设备，另一侧接入局域以太网。串口设备侧不需任何改变，上位系统直接采集串口设备的信号。这样一个LCU需要有几个IP地址。这种方式可以接入大量的智能设备。

5、智能设备直接接入以太网

随着时间的推移，越来越多的设备将可以直接上网，因此可以采取智能设备直接上网的方式,速率可以达到10Mbps或100Mbps，将会很有应用前景。但一个LCU需要有几个IP地址。

（1）PLC直接上网的LCU结构优于经过工控机上网LCU结构；因为LCU整体可靠性得到提高；

（2）智能设备以直接接入PLC现地总线方式从比较好，因为应用简单、速率快等，在可以选择直接接入现场总线的设备时，尽量采用这种方式。

（3）智能设备经串口转换接入PLC方式，是一种较优的方法，它虽然与PLC产品有关，但可以在每种PLC产品上使用，接入智能设备数量也较多，经济性能也较好。

（4）智能设备经串口转换上网方式和智能设备直接上网方式是很有应用前景的两种方式。因为这两种方法都与具体的PLC产品无关，是一种具有普遍意义的方法，值得引起注意。

随着微电子技术的飞速发展，PLC已成为现代工业控制的标准设备，其应用几乎覆盖了所有工业控制系统，所以PLC课程应时而生，高校开设的《电气控制与PLC控制技术》 的高教版教材，根据学校的学分制课程管理制度的规定，约20课时/学分。本课程共4学分，80 学时，适用于高校机电与数控专业、电子信息专业。

一、研究的背景

职业教育在现阶段碰到了一些困难，困难的表现和症结主要表现在办学的三个环节上：难，办学条件跟不上，毕业生就业困难。随着社会发展，国家经济发展对人才的要求提高了，人民对教育需求提高了，所以导致了难，其实这是社会进步、发展过程中带来的；在办学条件上，有的学校受到经费及师资条件的限制；现在很多单位用人要高学历，社会上失业、待业的人又多，导致职中毕业生就业难，国家又在扩大高校，普高也在不断的发展和壮大，家长总想自己的子女上普高，进大学，取得更高的学历，不得已求之才读职高。面对这样严峻的形式，我们能做些什么呢？仔细思考一下，问题的症结还是在我们自己，这就是职业教育办学的某些方面与我国社会、经济、教育发展的现状不相适应。例如，职业技术学校办学模式比较单一，缺乏职前职后的沟通；专业设置和教学内容与经济和技术发展有所脱节；课程在相当程度上还是终结性的，服务于学生**次就业，使学生缺乏发展和应变能力；学校的运作机制有时也没有转到市场经济的机制上来等。从哲学上讲，发展不只是数量的增加，还包括质量的提高。这里有挑战，同时也存在机遇，我们要趁此机会进行专业调整，深化改革，提高教育质量。为了适应时代的要求，我校组织了学分制调研组，进行了大量的市场调查工作，如去了万宝集团、深圳信恒机械厂等地，以了解市场对人才的需求；去了广州市交通运输学校、广州电子信息技术学校等学分制改革比较成功的学校借鉴经验，为我校学分制的推行做了大量的准备工作。

二、学生学业成绩评价的理论依据

 1、建构主义理论：建构主义理论是认知心理学的基础上发展起来的一种现代学习理论，该理论认为，知识并不是对现实世界的**表征，在不同情境中，需要重新建构。学生在学习中是主动的建构者，而不是事实信息的记录者，在知识形成及转化过程中，教师和学生在互动中建构知识及能力。教师在课堂上主要是根据教学要求设计问题，引导讨论，从旁激发，支持并适时介入学生的学习。2、多元智能理论：每一个个体都同时拥有相对独立的八种智能，但每个人在各种智能上存在差异。因此在教学及评价过程中要承认个体差异，重视因材施工教；重视学生个性的发展；关注学生成长历程；注重学生实践能力的培养。3、发展性学生评价的基本特征：根据培养目标，并在实施中制订明确的阶段性目标，然后促成学生达成目标，重视学展的过程评价，评价关注学展的全面性，评价的方法多元化，关注个体差异，注重学生个人在评价中的作用。 

三、研究教材，设定教学的阶段目标

国委关于印发《关于编写实训教材的原则意见》的通知明确规定：１．要以岗位规范的要求和岗位生产、工作的需要为依据确定教材内容。２．贯彻以培养工作能力和生产技能为重点的原则。３．规范性和灵活性相统一的原则。４．坚持实际、实用、实效的原则。根据国委相关要求，通过认真阅读教材，结合对市场的调研，依据学生们的认知规律，我对教材进行了认真的处理：教材分为两个部分，即电器部分和PLC部分。本课程的教学目的是让学生熟悉电气控制系统的基本控制电路，具有电气控制系统分析和设计的基本能力；掌握可编程控制器原理及编程方法，具备一定的PLC程序设计和PLC应用能力。 本课程的**特征是理论教学与实际训练并重，要求理论必须与操作密切结合，强调技术应用和自主设计。学生分别在电气控制实训室、PLC实训室做与理论教学同步展开的实训项目。根据教学大纲的要求，

四、《电气控制与PLC技术》学科教学的开展

 1、教学内容的选定：本教学计划通过了学校机电教研组的审核，并开展了两年多的教学，效果比较理想。该课程因技能训练的可操作性强，所以整个教学过程都在实验室里进行。根据教学计划的要求，相当于把本课程分为23个阶段目标。其中19、20两个阶段目标难度稍大，可以作为学生选修的内容，其他的阶段目标可以作为必修的内容，当然教师可以根据专业方向及课时的多少灵活决定必修和选修的内容。每一个阶段目标为2至5课时不等。2、学生的分组：每学期初，教师可根据学校场地的情况进行分组，如每2个一台PLC，每人一块电力拖动接线板，每组四人，并选定一位认真负责的学生作为小组长。小组长主要督促本组同学的技能训练及工作页的完成，组织本组同学进行日常学业完成情况的自评与互评，促进本组成员在学习中互相交流、达到本组成员能力不断提高的目的，对个别违纪的学生进行监督等，并配合教师记录一学期学生完成各项教学任务的情况。3、课堂教学的开展：本课程在学校排课时尽可能做到几节课连堂，以保证教学的连续性，在每节课或每个阶段目标开始之前，教师要进行合理的讲授，如以“用PLC设计三路抢答器”为例，教师先说明三路抢答器的要求：“在主持人宣布开始抢答后，三个组开始抢答，谁先压下按钮谁先答题，答题后主持人按复位按钮使电路复位，然后进入下一题的抢答”。教师接下来介绍梯形图、指令、上机操作、接线图。 对于这个阶段目标，教师一节课可以讲解完，余下的两节课的时间学生可以根据自己的学习能力建构不同的学习任务，教师可以把学生要掌握的和可以去学习的任务板书在黑板上：a、I/O分配表；b、三路抢答器的PLC接线；c、程序的编写及输入；d、抢答操作；e、改变输入或输出端进行编程和接线；f、练习程序的插入或删除；g、用*二种方法设计三路抢答器；h、在上述基础上改进电路，使其变为四路或五路抢答器……上述a、b、c、d是所有学生都必须学会的，而d、e、f、g、h等是学生有选择进行自主学习的内容。教师只要稍微从知识的横向或纵向结构仔细思考一下，就可以为学生设计出很多有价值的问题来。在这样一种学习氛围的影响下，学生的思维得到了充分的锻炼，经过一定时期的学习，大部分学生就能学会这样一种思维模式，开始能为自己设计学习的问题了。在学生自主学习的过程中，教师起到引导、激发学生学习的作用。学生可以自主同学生交流，也可以与教师探讨。使教学在互动、活跃中进行。在课堂上，教师能体会到学生个体的智能差异，做到了课堂内的“分层教学”，学习能力差的学生可以先学习基本的内容，然后再根据自己的能力有选择的学习；对于能力较强的学生，教师安排了较多的选学内容，使其能充分的利用课堂的时间来学习、思考、自主设计。PLC学科具有很强的基础性，后面的知识是建立在所学的内容的基础上的，如了解了三路抢答器的接线，其它电路的接线也就大同小异了，只是所接的输入和输出点数不同罢了；如PLC软件的使用，通过多次操作后，便会慢慢熟练起来……  在完成教学任务时，开始可能会比较慢，但随着学生知识的积累，操作能力的提高，后面的阶段目标将会非常顺利的达成，教学效果将会更理想。

五、学生学业成绩的评价

《电气控制与PLC控制技术》学生学业成绩评价按教学计划的要求，对学生的较低能力目标是：完成21个以上阶段目标的学习，熟悉电气识图、电气控制线路的分析和设计，有较好的实践操作能力，具备基本的程序的设计、PLC接线、上机编程、操作的能力。为了保证教学目标的实现，根据学生实际情况对学生学业进行了以下几方面的评价：1、阶段目标的完成情况：在开学初，教师制定学生小组学业评价表，并交小组长，方便在每个阶段目标完成后进行记录和评价，同时负责本组同学课外作业完成情况的记录。2、一个学期共组织四次小测验：测验的内容包括应知和应会两部分，以检测学生每一段的学习情况，培养学生独立设计电路、应用知识解决实践问题的能力。3、期中期末考试(实操与理论知识相结合)：综合检验学生对知识的了解，以加强学生综合运用知识的能力。4、科技论文：在教师下让学生根据所学的电器与PLC知识写一篇科技小论文，课题名称:“如PLC技术在×××上的应用”利用课外时间完成，学期末上交。5、其它：考勤:因学校的实训楼与教学楼有一定的距离,学生常有迟到现象,所以将考勤作为对学生评价的一部分。安全规范操作：培养学生良好的操作习惯，如工具的规范使用，工作场地清洁的维护，安全用电常识等。课堂表现：对**的违纪行为进行记录，如学生上课睡觉、越位、打游戏、看小说、听MP3、聊天等。

在两年电器与PLC技术的教学过程中，本人认真按教学计划实施教学，引入学生小组管理，创设师生平等情境；让学生自主建构知识体系，重视学生个性发展，发挥学生创新、合作精神，激发学生的潜能；学生不再是简单的学会知识、技能的接受者，而是学会学习、学会创造的主人；使发展性课堂教学评价得到了较好的体现。