1、建立與控制技術的聯系技術資源通過在實驗課中學習的自動化和控制技術，我們知道可編程序的邏 輯控制器在自動化和控制技術中占據著非常重要的地位。介紹毫無疑問，自動化和控制技術在通信和信息技術中占據中非常重要的 地位。通過光譜，商業和工業也在廣泛的應用通信和信息技術 - 從產品的設 計，定型，生產，分配到運送給客戶，整個過程都要應用這些技術。在機 器人學和控制技術中，通信和信息技術是一個共同的元素。就像看到的課程資料和在技術課中的活動性的內容，我們知道這些內 容都是現代技術的反映，并且這些技術就在我們身邊。因此，典型的實驗 室和學習機構都包含對商業和工業乃至這個社會和周圍的環境都有沖擊的 材料和設備。

2、環顧中學技術項目內容中的機器人，自動化，和控制技術領 域，我們發現自動化，控制和機器人技術比比皆是。可編程邏輯控制器通 常也稱為PLCs或者可編程控制器，可編程邏輯控制器的例子見圖1可編程邏輯控制器在商業和工業應用中用來控制處理器和機器。他們是專業化的電腦，有輸入，處理，輸出，模型如圖 2 所示。這些 控制器不是為文字處理，擴展紙張，或者游戲而設計的，而是為了設計出 能控制機器和工業處理的電腦而設計的。 PLCS作為控制器使機器能夠自動 化是通過以下的程序指令集來操作的。可編程控制器監視輸入，根據可編 程指令步驟來做出決定，然后控制輸出設備。從歷史的觀點來看，在引入可編程控制器之前，很多控制操

3、作都是通 過控制繼電器和接觸器共同合作來完成的。在這種方式下，就會設計出控 制電路。電工們會選擇一些單一的電器，機械，組件組合在一起，讓它們 執行邏輯功能。這個完成的控制電路設計可能用來控制某些機器或者處理器。但是，這個控制電路是固定的，如果后繼的控制中有變化，那么這個 控制器電路就要重新設計。今天，利用可編程控制器的靈活性，可以很容 易的去重新配置控制器的功能。還有一些電線設計的需要，但是這些是直 接和輸入輸出設備相關的了，然而在很多情況下，重新編程PLC 是唯一的要求。可編程控制器為工程師，自動化專家，和最終用戶提供了很多好處。 可編程邏輯控制器在外形上是很小的，但是卻可以在很大的范圍中使

4、用。 因為他們的可編程能力，他們能夠容易且快速的適應系統的改變。大部分 的可編程控制器都集成了診斷的功能，這使得很容易的解決和修復系統中 的問題，最終達到減少死機的時間。可編程控制器和個人電腦是相似的， 因為他們在控制其它設備和系統上顯得非常靈活。在輸入控制和處理方面， 一些可編程控制器只是包括一線或者二線的顯示屏，而有些可能含有彩色 的圖像觸摸屏。可編程控制器的價格是在 100 美元到 1000美元之間。對于 自動化和控制系統來說，可編程控制器就像是建造房子的磚塊一樣。 熟悉技術的共性談論LEGC是件非常重要的，其包含一個小型的計算器或者是微型控 制器，稱為RCX機器人命令系統，或者稱為“

5、RCX有三個觸摸式的輸入 端，光感應器和三個電力控制或者光控制的輸出端。 一個控制板包含一個LCD圖示，那里面顯示了 5個單獨裝載程序的哪一個 是活動的，一個ON-OFF開關，一個程序模式開關，一個啟動和停止所選程 序的運行按鈕。顯示屏為每一個輸入端口和輸出端口顯示了讀感應器。在 程序執行的過程中，端口的狀態在 LCD上是由顯示的。圖3顯示了一個和 工業可編程控制器可比的 RCX微型控制器的外觀。可編程控制器顯示了和 輸入輸出端口狀態相似的信息。 伴隨 MindStorms 機器人學發明系統的軟件 是圖表密集的多媒體體驗并且包含了一個指導，訓練的模式和一個高級模 式去建立RCX和用程序來驅動它

6、。RCX是用LEGO's RCX編碼的。這是一種 面向對象的編程語言，那些對象稱為圖塊。可編程邏輯控制器使用了給予 窗口的編程軟件，該軟件是面向可視化的，并且應用了該圖形化軟件接口 的“拖放”功能。這種編程思想稱為“階梯邏輯”。這種編程思想是基于 用繼電器開始的思想，這種繼電器有兩條電軌道，在這兩條軌道之間有繼 電器，接觸器，開關和時鐘等設備。一個可編程控制器程序可被認為是一個或多個用來完成某個任務的PLC指令。很多和LEGO RC控制器一起工作的相同的程序，就是那些為改 變狀態而掃描輸入的指令和根據指令進行輸出操作的指令。輸入和輸出可 能是分離的或者可模擬的。分離的輸入時數字化的有

7、1和 0 狀態 可模擬的輸入和輸出可能有不同的輸入或者輸出水平。一個模擬輸入 的例子是向溫度中成比例的輸入電壓或者改變電壓。圖 4 說明了一個模擬 的操作圖和邏輯圖。操作圖顯示了一個打向 ON的輸入開關，下一步圖解說 明了打開一個加熱器的開關。看其相應的階梯邏輯圖，我們會發現開關， 加熱器和發動機的符號。 階梯上的每一條線代表了在階梯邏輯上的一個 “梯 級”。每一個梯級會有一個輸入和一個輸出，并且是從左到右讀取的，然 后依次的降低階梯，在控制器處理器中定義這樣一個操作。可編程控制器的應用可編程控制器被應用在需要機器和處理自動化序列的大部分應用程 序中。可編程控制器的工業中的應用如控制馬達、焊接

8、的過程、電梯、溫 度控制、試驗過程、食物和產品烘烤和烹調機器 ,甚而土豆 （炸薯條） 切割 機這些都是很普通。裝瓶 , 包裝機 , 和傳動機是可編程控制器的尖端應用。 機器人系統經常在他們的自動化設計中集成可編程控制器。根據尖端水平 和處理的需要，可編程控制器轉變成一個非常復雜的網絡控制器可能需要 簡單程序化幾步，其中要用到 ON-OFF空制和材料放置的位置或者范圍，在 HVAC管理系統中可能會有這些復雜的網絡控制器。 一個出色的可編程空制器的例子是自動汽車清洗系統。圖 5 顯示了“客戶 控制臺”，在這里客戶可以選擇清洗周期的類型。這里客戶可以選擇普通 的, 豪華, 或豪華光澤洗滌周期和選擇當

9、場免費漂洗 . 好多種選擇阿 . 此外， 該系統還接受現金，多種信用卡，并且可以有 1，5，10 美元的賬單。我們 可以在美國附近的每個鎮上發現汽車被自動清洗，此時，我們會想，這個 自動汽車清洗機是怎樣操作的呢？一臺簡單的自動汽車清洗機是這樣可能 要執行以下一些步驟：. 為自動汽車清洗讀指令. 插入現金或者信用卡到客戶控制臺入口. 把汽車推向前到合適清洗循環的位置直到紅燈亮為止，等待 5 秒鐘。. 開始從輪胎到輪胎的清洗循環程序. 開始 31 分鐘的去垢清洗循環 （ 從前到后，到上，到旁邊 ）. 清洗循環 5 秒鐘后開始漂洗循環，執行兩次漂洗循環. 開始 30 秒鐘的當場免費漂洗循環. 打開吹

10、風機吹干汽車， 1 分鐘吹干. 汽車清洗完成。顯示綠燈告訴客戶退出清洗機在過去 , 類似的自動化處理使用例如接力 , 轉轍器, 凸輪和定時馬達等 電動機械的系統完成 . 這樣的系統是硬布線的，而且不容易更新，所以難以 提供多種類型的在自動服務。連接應用在象LEG笳 RoboLab這樣的技術教育實驗室中的可編程硬件和 應用在工業上的可編程硬件的理論有著驚人的相似之處。這里要介紹的是 應用在商業和工業中的可編程邏輯控制器的概念。可編程序的技術不僅在 工廠門會有，而且在壁角洗車器和地方汽水裝瓶廠也有。在教育控制和機器人技術工作中得到的技能和知識能夠在課堂中的硬件和 應用在工業上的控制技術建立聯系。作

11、為技術教師，在技術實驗室中教授解決問題和思考問題的能力是整 個教育活動中的一個重要部分。通過把課堂上學習的技術和現實世界中的 經驗相關，那么他們之間的聯系就會建立起來了。應用到可編程控制器的 計劃和設計系統需要的技能和那些工程師使用的用來建立自動化系統的技 能是相似的，這些技能是我們在實驗室中學到的。有各種不同牌子的可編 程控制器。每一個公司都有互相竟爭得產品，而且有著相似的程序處理過 程。然而，必須說明他們只是普通的系統，當買這些牌子的控制器的時候， 我們必須要用到該公司的編程軟件，電纜等等。有必要考慮一個可編程控 制器的家族，比如控制器，價格，軟件成本，需求的電纜或者接口。 一些合適的 P

12、LC 培訓者能在編程，操作自動化和控制實驗，測試可編程控 制器上提供經驗。圖 6 顯示了一位學生在一系列的實驗中與一位外籍 PLC 培訓者學習可編程控制器的過程。通常，PLC培訓者在上可編程控制器和應 用程序課程的時候要帶有培訓教材，教學軟件，實驗版，模具，可編程控 制控制器這些材料。綜述 通信和信息技術是隨著控制和自動化技術一起發展的。今天我們會在 我們從來沒有懷疑過的地方看到自動化技術，比如本地洗車機或汽水裝瓶 廠。當我們在技術實驗室里學習自動化和控制技術的時候，我們應該明確 可編程控制器在自動化和控制技術上起著主要的作用。可編程控制器可用 于控制機床進行簡單的開關控制甚至尖端銑床.可編程

13、控制器或者PLCs是 用階梯邏輯來編程的，在里面輸入輸出是可以辨認出來的，在程序執行過 程中，那些動作的發生就是在輸入狀態下的。當可編程控制器是計算器的 時候，他們是非常尖端的計算器，他們是可靠的計算器，是為了控制的目 的而設計的，不是為了文字處理而設計的。作為一名技術教師，我們能夠介紹可編程的概念比如擁有低價格系統比如LEGO發明系統的PLC技術，使用真實的可編程硬件就像這里描述的硬 件，或者雇用一個PLC培訓者。重要的是自動化和控制技術的設計和結構 需要認真的思考和問題解決得能力，而且在低價的教育設備和工業可編程 硬件之間也有著普遍的聯系。圖解：圖 2，一個可編程控制器有一個在開關和感應器

14、之間建立聯系的輸入 和一個中央處理器和輸出。對于ON_OFF或者合適的輸入信號，可編程控制器的輸入可能是模擬信號或 者數字信號 .對于控制馬達 ,水泵,加熱器來說 ,輸出信號可能直接是指示器 , 顯示燈.圖解:圖 4. 是一個控制電路和相同電路的階梯邏輯控制程序圖解 .階梯編程 只是一種編寫邏輯控制器的符號方式 , 不需要有更深入的編程知識 .PLC 編 程是應用階梯邏輯編程技術來完成的 , 該技術是應用符號來代表輸入 , 輸出 , 設備和邏輯狀態的，比如AND和OR和exclusive OR,NAN和NOR不同品牌 的控制器會為它們的符號選用唯一的標簽系統 .圖片（黑和白）: 圖 1.可編程

15、控制器有多種不同的尺寸和配置 .有些可 編程控制器是有著完整的單元和含有普通的輸入和輸出電路的，這些電路 是連接開關傳感器和裝載燈的， 比如像這里提到的模擬單元 Allen-Bradley SLC50葉樣的小發動機。SLC500由一組貨架、供電、過程、輸入和輸出單 元構成。這種模數設計在如何應用 PLC中提供了很大的靈活性。 圖像（黑和白）: 圖 3. RCX 單片機為輸入輸出端口和控制按鈕之間提供了方 便的存取和連接，很像工業的可編程控制器，軟件指令被下載到RCX控制器上以便為掃描輸入端口和控制輸出端口提供指令。在RCX上的連接器的設計就和標準的磚塊的模數設計是一樣的，這樣就很 容易連接發動機和傳感器，但是可編程控制器在連接輸入