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潯之漫 智控技術(shù)有限公司  上海詩(shī)慕自動(dòng)化設(shè)備有限公司
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．PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)
PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn),，以O(shè)SI作為參考模型的,。PROFIBUS-DP定義了第1、2層和用戶接口,。第3到7層未加描述,。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為,。PROFIBUS-FMS定義了第1、2,、7層,，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FMS）和低層接口（LLI）。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù),；LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第2層訪問(wèn)接口,。PROFIBUS-PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外,，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī),。根據(jù)IEC1157-2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本質(zhì)安全性,，而且可通過(guò)總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電,。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)。

培養(yǎng)高級(jí)PLC應(yīng)用人才的關(guān)鍵是自主學(xué)習(xí)

可編程控制器（PLC）具有結(jié)構(gòu)靈巧,，硬件配置靈活方便,、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng),，易學(xué)易用的特點(diǎn),，已作為普遍的自動(dòng)化控制器件廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)?！禤LC原理及應(yīng)用》課程已成為工科院校一門(mén)覆蓋面較廣的專業(yè)課,，作為學(xué)校如何培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型PLC人才，這成為社會(huì),、學(xué)校,、教師與家長(zhǎng)關(guān)注的焦點(diǎn),。根據(jù)多年的教學(xué)實(shí)踐，就影響PLC人才培養(yǎng)的各個(gè)因素的提高與協(xié)同,，我提出以下幾點(diǎn)建議以供參考： 

    一,、教學(xué)與實(shí)習(xí)設(shè)備投入。在PLC課程的實(shí)踐教學(xué)中,，應(yīng)把機(jī)械,、電工、電子,、液壓,、氣動(dòng)和計(jì)算機(jī)等知識(shí)與PLC技術(shù)進(jìn)行有機(jī)地聯(lián)系，擴(kuò)大實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)課時(shí)的比重,，逐步加大學(xué)校相關(guān)設(shè)備的投入,，建立較為完備的PLC技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)室，從而為“PLC仿真項(xiàng)目開(kāi)發(fā)”的實(shí)訓(xùn)教學(xué)創(chuàng)造良好條件,。教學(xué)實(shí)踐證明,，只有通過(guò)PLC仿真項(xiàng)目方面的實(shí)訓(xùn)，讓學(xué)生親自編程,、實(shí)際接線和仿真調(diào)試,，并對(duì)運(yùn)行過(guò)程中所遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析和改進(jìn)，才能真正培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和綜合職業(yè)能力,，真正實(shí)現(xiàn)學(xué)生畢業(yè)后在PLC技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域“*上崗”的終教學(xué)目標(biāo),。 

    二、理論,、實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)教學(xué),。任何課程教學(xué)活動(dòng)的首要任務(wù)都是激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同樣在PLC教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的興趣并不難,，重要的是讓學(xué)生不斷地提高,，不斷地體驗(yàn)到成功的喜悅，這樣才能始終保持其濃厚的興趣,。

     1,、理論課的首要任務(wù)是讓學(xué)生明確PLC是什么？PLC能做什么,？怎么做,？教師可以通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單、形象實(shí)例（如：電機(jī)的長(zhǎng)動(dòng)控制）的完整講解,、操作與演示,，先讓學(xué)生了解PLC控制系統(tǒng)包括主電路與控制電路，PLC的外部硬件連線與內(nèi)部軟件編程兩個(gè)基本的環(huán)節(jié)僅僅充當(dāng)控制電路部分,，讓學(xué)生整體了解PLC控制系統(tǒng)的構(gòu)成與工作過(guò)程,，再以此為基礎(chǔ)進(jìn)行外部硬件連線與內(nèi)部軟件編程兩個(gè)基本環(huán)節(jié)的深入講解,，這樣便于學(xué)生對(duì)比繼電接觸器控制系統(tǒng)對(duì)本課程的整體把握，明確課程的中心任務(wù),，有了目標(biāo)也就有了學(xué)習(xí)的動(dòng)力,。 

    理論課教學(xué)過(guò)程中要使用多媒體教學(xué)手段，利用多種計(jì)算機(jī)技術(shù)制作以PPT為主體的電子課件,，借助多媒體技術(shù),，用生動(dòng)豐富的畫(huà)面和美妙動(dòng)聽(tīng)的音樂(lè)效果吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,，同時(shí)可以提高教學(xué)的效率,。PLC的外部接線（包括主電路接線）首先講原理圖，結(jié)合實(shí)驗(yàn),、實(shí)訓(xùn),、實(shí)習(xí)講解裝配圖與實(shí)際連線圖，要讓學(xué)生體會(huì)課堂上的原理圖,、實(shí)驗(yàn)中的接線與實(shí)訓(xùn),、實(shí)習(xí)中的接線的區(qū)別與聯(lián)系，教會(huì)學(xué)生善于理論聯(lián)系實(shí)踐,，以理論指導(dǎo)實(shí)踐,，以實(shí)踐驗(yàn)證理論。 

當(dāng)前流行的三菱PLC的編程軟件為FXGP_WIN-C與GXDeveloper,，F(xiàn)XGP_WIN-C沒(méi)有仿真功能,，在理論講授中缺乏直觀性,，而GXDeveloper編程軟件加裝GXSimulator6-C后具有仿真功能,，在編程器件、指令與編程實(shí)例的講解中利用仿真可以加強(qiáng)直觀性,，便于學(xué)生的理解,，對(duì)于某些程序的檢驗(yàn)與編寫(xiě)學(xué)生可以不用到實(shí)驗(yàn)室，直接利用學(xué)校機(jī)房結(jié)合軟件的仿真功能完成,，這樣既增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力,，提高了學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)習(xí)的效率,，學(xué)生不用走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室也能使理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)同步進(jìn)行,，大大提高老師的教學(xué)效果以及學(xué)生的理解和接受能力。

    2,、實(shí)驗(yàn),、實(shí)訓(xùn)與上機(jī)課可以采用自主學(xué)習(xí)方式。自主學(xué)習(xí)方式是一種學(xué)習(xí)者在總體教學(xué)目標(biāo)的宏觀調(diào)控下,，在教師的指導(dǎo)下,，根據(jù)自身?xiàng)l件和需要自由地選擇學(xué)習(xí)目標(biāo),，學(xué)習(xí)內(nèi)容和方法，并通過(guò)自我調(diào)控的學(xué)習(xí)活動(dòng)完成具體學(xué)習(xí)目標(biāo)的學(xué)習(xí)方式,。自主學(xué)習(xí)離不開(kāi)教師的適時(shí)指導(dǎo)與評(píng)價(jià),，學(xué)生只有在教師的適時(shí)幫助下，才能不斷地完成一個(gè)又一個(gè)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,，獲得越來(lái)越大的成就感,，增加自己自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，從而保證自主學(xué)習(xí)方式的良性發(fā)展,。教師還必須結(jié)合理論課程的進(jìn)程,，結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備編寫(xiě)由淺入深、逐步遞進(jìn),、面向不同層次學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū),，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供有力的理論支撐。

     3,、綜合實(shí)訓(xùn)是PLC課程重要的一個(gè)環(huán)節(jié),。要安排充足的時(shí)間進(jìn)行，還要提高實(shí)訓(xùn)的效率,，綜合考慮學(xué)生個(gè)體的差異,。在實(shí)訓(xùn)中，遵循能者多勞,，共同提高的原則,，把學(xué)生按個(gè)體差異分組，各組根據(jù)自己的能力情況選擇不同控制要求的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容,，根據(jù)控制要求,，進(jìn)行編程、調(diào)試,，故障診斷與排除,。這種方法較靈活的解決了學(xué)生能力差異存在的相互制約問(wèn)題，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的分工及團(tuán)隊(duì)合作的能力,。 

    三,、成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)機(jī)制。應(yīng)該明確成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)不是教學(xué)行為的終目的,，成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)應(yīng)作為激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)的一種方法,，成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)應(yīng)做到及時(shí)、公正,，具有可操作性,。1、理論成績(jī)?cè)u(píng)定包括筆試成績(jī)、平時(shí)成績(jī)和實(shí)驗(yàn)成績(jī),，筆試成績(jī)通過(guò)開(kāi)卷或閉卷方式,，考核了學(xué)生對(duì)PLC基本知識(shí)的掌握程度；平時(shí)成績(jī)通過(guò)平時(shí)獨(dú)立完成作業(yè)的質(zhì)量,、上課出勤,、課堂上解決問(wèn)題的能力及創(chuàng)新方法等來(lái)評(píng)定；2,、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)應(yīng)能體現(xiàn)出競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制,，根據(jù)不同的任務(wù)要求分兩種情況保證完成質(zhì)量的前提下，根據(jù)完成速度評(píng)定分?jǐn)?shù),；第二,，保證統(tǒng)一時(shí)間的前提下，根據(jù)完成質(zhì)量評(píng)定分?jǐn)?shù),。教師根據(jù)完成質(zhì)量或速度只對(duì)每個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分?jǐn)?shù)評(píng)定,，團(tuán)隊(duì)每個(gè)成員的分?jǐn)?shù)則依據(jù)教師給定分?jǐn)?shù)通過(guò)本團(tuán)隊(duì)民主評(píng)議得分，這樣促進(jìn)團(tuán)隊(duì)內(nèi)每個(gè)成員的積極性與主動(dòng)性,，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí),。 

    四、校內(nèi)學(xué)習(xí)與校外鍛煉,。學(xué)生在學(xué)校所學(xué)的PLC知識(shí)與技能對(duì)比實(shí)際工作崗位中的PLC控制系統(tǒng),，仍具有一定的差異或差距，學(xué)生就業(yè)后在工作崗位中一定會(huì)遇到一些難于解決的難題,，這就需要學(xué)校,、教師仍然要加強(qiáng)對(duì)學(xué)生畢業(yè)工作過(guò)程的指導(dǎo)，把這些問(wèn)題的解決方法做成典型案例對(duì)在校學(xué)生講解,，對(duì)在校生來(lái)說(shuō)也是一種良好經(jīng)驗(yàn)的積累,。學(xué)生就業(yè)后，在工作崗位上應(yīng)不斷地與學(xué)校教師溝通,，不斷地向有經(jīng)驗(yàn)的師傅請(qǐng)教,，才能熟練掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用,。

     總之,，作為學(xué)校只有做到以上若干方面協(xié)同優(yōu)化，才能真正培養(yǎng)出高素質(zhì)應(yīng)用型PLC人才,。

 
2．PROFIBUS的傳輸技術(shù)
PROFIBUS提供了三種數(shù)據(jù)傳輸型式：RS-485傳輸,、IEC1157-2傳輸和光纖傳輸。
 
（1) RS-485傳輸技術(shù)
RS-485傳輸是PROFIB一種傳輸技術(shù),，通常稱之為H2,。RS-485傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-DP與PROFIBUS-FMS。
RS-485傳輸技術(shù)基本特征是：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錇榫€性總線,，兩端有有源的總線終端電阻,；傳輸速率為9.6kbps~12Mbps,；介質(zhì)為屏蔽雙絞電纜，也可取消屏蔽,，取決于環(huán)境條件,；不帶中繼時(shí)每分段可連接32個(gè)站，帶中繼時(shí)可多到127個(gè)站,。RS-485傳輸設(shè)備安裝要點(diǎn)：全部設(shè)備均與總線連接,；每個(gè)分段上多可接32個(gè)站（主站或從站）；每段的頭和尾各有一個(gè)總線終端電阻,，確保操作運(yùn)行不發(fā)生誤差,；兩個(gè)總線終端電阻必須一直有電源；當(dāng)分段站超過(guò)32個(gè)時(shí),，必須使用中繼器用以連接各總線段,，串聯(lián)的中繼器一般不超過(guò)4個(gè)；傳輸速率可選用9.6kbps~12Mbps,，一旦設(shè)備投入運(yùn)行,，全部設(shè)備均需選用同一傳輸速率。電纜大長(zhǎng)度取決于傳輸速率采用RS-485傳輸技術(shù)的PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)使用9針D型插頭,。當(dāng)連接各站時(shí),，應(yīng)確保數(shù)據(jù)線不要擰絞，系統(tǒng)在高電磁發(fā)射環(huán)境下運(yùn)行應(yīng)使用帶屏蔽的電纜,，屏蔽可提高電磁兼容性（EMC）,。如用屏蔽編織線和屏蔽箔，應(yīng)在兩端與保護(hù)接地連接,，并通過(guò)盡可能的大面積屏蔽接線來(lái)復(fù)蓋,，以保持良好的傳導(dǎo)性。
 
（2）IEC1157-2傳輸技術(shù)
IEC1l57-2的傳輸技術(shù)用于PROFIBUS-PA,，能滿足化工和石油化工業(yè)的要求,。它可保持其本質(zhì)安全性，并通過(guò)總線對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電,。IEC1157-2是一種位同步協(xié)議,，可進(jìn)行無(wú)電流的連續(xù)傳輸，通常稱為H1,。
 
（3）光纖傳輸技術(shù)
PROFIBUS系統(tǒng)在電磁干擾很大的環(huán)境下應(yīng)用時(shí),，可使用光纖導(dǎo)體，以增加高速傳輸?shù)木嚯x,?？墒褂脙煞N光纖導(dǎo)體：一種是價(jià)格低廉的塑料纖維導(dǎo)體，供距離小于50m情況下使用；另一種是玻璃纖維導(dǎo)體,，供距離小于1km情況下使用,。許多廠商提供總線插頭可將RS-485信號(hào)轉(zhuǎn)換成光纖導(dǎo)體信號(hào)或?qū)⒐饫w導(dǎo)體信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485信號(hào)。
 
3. PROFIBUS總線存取控制技術(shù)
PROFIBUS-DP,、FMS,、PA均采用一樣的總線存取控制技術(shù)，它是通過(guò)OSI參考模型第2層（數(shù)據(jù)鏈路層）來(lái)實(shí)現(xiàn)的,，它包括保證數(shù)據(jù)可靠性技術(shù)及傳輸協(xié)議和報(bào)文處理,。在PROFIBUS中，第2層稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（FDL,，F(xiàn)ieldbus Data link）,。介質(zhì)存取控制（M A C，   Medium Access Control）具體控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦?，MAC必須確保在任何一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),。PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：

 
1）在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中,，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來(lái)完成通信任務(wù),。
 
2）在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸,。
因此PROFIBUS主站之間采用令牌傳送方式,，主站與從站之間采用主從方式。令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌）,，令牌在所有主站中循環(huán)一周的長(zhǎng)時(shí)間是事先規(guī)定的,。在PROFIBUS中，令牌傳遞僅在各主站之間進(jìn)行,。主站得到總線存取令牌時(shí)可依照主-從通信關(guān)系表與所有從站通信,，向從站發(fā)送或讀取信息，也可依照主-主通信關(guān)系表與所有主站通信,。所以可能有3種系統(tǒng)配置：純主-從系統(tǒng),、純主-主系統(tǒng)和混合系統(tǒng)在總線系統(tǒng)初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán),。在總線運(yùn)行期間,，斷電或損壞的主站必須從環(huán)中排除，新上電的主站必須加入邏輯環(huán)第2層的另一重要工作任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的高度完整性,。PROFIBUS在第2層按照非連接的模式操作,，除提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)邏輯數(shù)據(jù)傳輸外,，還提供多點(diǎn)通信,，包括廣播和選擇廣播功能。

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