劉振鵬

摘 要 伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，也相應(yīng)地促進(jìn)了我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在教學(xué)中，也逐漸應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來(lái)提高教學(xué)效果。因此，本文主要針對(duì)電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)進(jìn)行分析，希望通過(guò)本文的探討，能夠進(jìn)一步促進(jìn)我國(guó)教育教學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 電氣控制 PLC應(yīng)用技術(shù) 仿真教學(xué)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

On Electrical Control and PLC Applied Technology

Simulation Teaching Application

LIU Zhenpeng

（Shenzhen Polytechnic， Shenzhen， Guangdong 518000）

Abstract Along with China's social and economic development， but also promoted the development of appropriate science and technology， in teaching， but also gradually applying advanced science and technology to improve teaching effectiveness. Therefore， this paper mainly for electrical controls for analysis and simulation teaching PLC application technology， hopes to explore in this article， to further promote the development of education and teaching.

Key words electrical control； PLC applied technology； stimulation teaching application

1 PLC技術(shù)的使用

PLC仿真技術(shù)在早期的使用中并不受到人們的重視，因?yàn)镻LC仿真技術(shù)表現(xiàn)出的形式較為簡(jiǎn)單，而且仿真目標(biāo)的實(shí)物硬件投資也較小，很多人認(rèn)為這并不是一個(gè)性價(jià)比較高的軟件。①然而，卻有很多公司發(fā)現(xiàn)了PLC技術(shù)的潛力，并將其進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，同時(shí)開(kāi)發(fā)出性能更有效的仿真實(shí)訓(xùn)模塊，例如，三菱公司的FX-TRN-BEG-C仿真軟件模塊，就可很好地將PLC的技術(shù)發(fā)揮出來(lái)。不僅如此，在更多的領(lǐng)域中PLC仿真技術(shù)也得到更好的發(fā)展，它的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、安全性、實(shí)用性、多次重復(fù)使用性以及靈活性等特點(diǎn)，也在許多學(xué)術(shù)界得到更好的應(yīng)用，尤其是對(duì)一些高危險(xiǎn)的實(shí)踐教學(xué)學(xué)科電氣控制教學(xué)來(lái)說(shuō)，更凸顯出它的優(yōu)勢(shì)，僅是通過(guò)PLC電氣控制仿真系統(tǒng)，就能將復(fù)雜多變的電氣系統(tǒng)融會(huì)貫通，并將其作為對(duì)學(xué)生教學(xué)的主要手段，不僅有效提高了電氣控制教學(xué)，對(duì)提高教學(xué)效率、節(jié)省教學(xué)資源、增加實(shí)踐教學(xué)比例也有著重要的意義。②

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路以及構(gòu)成

在當(dāng)今仿真教學(xué)中，有很多都是采用PowerPoint、Flash等編制的仿真教學(xué)軟件，而在這種仿真教學(xué)下卻很難實(shí)現(xiàn)將動(dòng)態(tài)仿真教學(xué)與硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而且，隨著社會(huì)科技的不斷發(fā)展，對(duì)仿真教學(xué)要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的仿真教學(xué)已無(wú)法滿足當(dāng)今教學(xué)的需求。而作為專用工控開(kāi)發(fā)工具——組態(tài)軟件來(lái)說(shuō)，卻能有效滿足當(dāng)今的仿真教學(xué)。組態(tài)軟件是通過(guò)工具模塊來(lái)為用戶提供多種的引用形式，而組態(tài)軟件的操作對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)也是非常簡(jiǎn)單、方便，不要求用戶掌握相關(guān)的編程語(yǔ)言技術(shù)，僅是通過(guò)組態(tài)軟件中自帶的工具就能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，并通過(guò)數(shù)據(jù)組態(tài)、硬件組態(tài)、動(dòng)態(tài)組態(tài)等就可完成應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)。而且，組態(tài)軟件具有良好的二次開(kāi)發(fā)優(yōu)勢(shì)，且具有開(kāi)發(fā)周期短、簡(jiǎn)便、可靠性高、通用性較強(qiáng)等特點(diǎn)，這對(duì)電器控制類的仿真教學(xué)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是最佳的選擇。該系統(tǒng)主要采用PC機(jī)充當(dāng)上位機(jī)，再通過(guò)下位機(jī)觸摸屏、PLC等來(lái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)仿真的功能，而其中的數(shù)據(jù)交換主要是通過(guò)總線聯(lián)接、串口連接等方式來(lái)將上位機(jī)和下位機(jī)進(jìn)行連接。此外，組態(tài)軟件是用純中文翻譯的，這對(duì)我國(guó)的電氣控制教學(xué)來(lái)說(shuō)更是具有一定的方便性，無(wú)需使用者掌握更為專業(yè)的外語(yǔ)技能。在使用該種仿真教學(xué)方法中，針對(duì)電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)教學(xué)中創(chuàng)建的多種仿真模型，如：機(jī)械手、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、物流檢測(cè)線、三角形起動(dòng)控制、簡(jiǎn)易電梯等，對(duì)提升電氣控制類的仿真教學(xué)有著重大的意義。電氣仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具體如圖1所示。

圖1 電氣仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的仿真

傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的仿真技術(shù)，是通過(guò)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真的，在此過(guò)程中需要通過(guò)繼電器、接觸器的硬件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)也不需要編寫(xiě)PLC程序，而只是將PLC作為轉(zhuǎn)換電路的信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與實(shí)驗(yàn)板之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換和連接。根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的要求，要先在MCGS組態(tài)軟件平臺(tái)中創(chuàng)建相應(yīng)的仿真元件圖形，在此之前，可以利用圖像處理軟件將元件圖形進(jìn)行制作處理，這樣可以讓虛擬對(duì)象更具有專業(yè)的色彩度，而且通過(guò)處理后的圖像形象更加逼真。然后再結(jié)合電氣控制系統(tǒng)的要求來(lái)創(chuàng)建相應(yīng)的系統(tǒng)工作原理圖，實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的仿真。電氣控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能就需要在組態(tài)軟件平臺(tái)定義相應(yīng)的變量，并將仿真的畫(huà)面與定義的變量相互連接，這樣才能實(shí)現(xiàn)對(duì)仿真動(dòng)畫(huà)的控制。當(dāng)然，為了確保與下位機(jī)的通信設(shè)備進(jìn)行組態(tài)，還需要對(duì)已安裝好的PLC的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行調(diào)試，以及設(shè)置好相應(yīng)的通信端口參數(shù)，再對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行定義，這樣才能確保組態(tài)軟件能夠得知外部設(shè)備的相應(yīng)狀態(tài)，才能實(shí)現(xiàn)輸出控制信號(hào)傳輸?shù)綄?shí)驗(yàn)板上，有效地將電氣控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)體現(xiàn)出來(lái)。另外，為了更好地實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的操作要求，需要在控制程序中編寫(xiě)控制程序，具體程序要根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)定。將腳本程序調(diào)試無(wú)誤后再進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境，通過(guò)控制面板上的各個(gè)按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)組態(tài)換面的操作，通過(guò)各個(gè)接觸器以及開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)組圖的顯示，完成電氣控制的仿真。

4 PLC電氣控制系統(tǒng)仿真教學(xué)

隨著人們?nèi)藗兩钏降牟粩嗵岣?，?duì)電氣系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高，電氣控制系統(tǒng)包括很多方面，如：照明、機(jī)械、污水處理等，也成為當(dāng)今的教學(xué)中的一個(gè)熱門(mén)學(xué)科。電氣教學(xué)要以實(shí)踐教學(xué)為主體，而有很多學(xué)校卻缺乏這樣的設(shè)備，而且在實(shí)踐中也會(huì)對(duì)學(xué)員帶來(lái)一定的危險(xiǎn)，還會(huì)耗損設(shè)備、材料，這種既耗材、又耗力、還伴有人身健康威脅的實(shí)踐教學(xué)也逐漸被忽視，大多采用理論性教學(xué)，造成電氣控制的教學(xué)水平急劇下降，對(duì)此，非常有必要做出相應(yīng)的策略。而仿真技術(shù)是一種高新技術(shù)，通過(guò)仿真實(shí)踐教學(xué)不僅可以增加學(xué)院的實(shí)踐能力，還不會(huì)消耗設(shè)備和材料，而且還能保障學(xué)員的操作安全，可謂是電氣控制教學(xué)的主要工具。污水排放處理是經(jīng)常用到的一種保護(hù)環(huán)境的方式，這里以污水排放處理為例，通過(guò)PLC電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真教學(xué)。

首先，要根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的要求，在MCGS組態(tài)軟件平臺(tái)上定義相應(yīng)的變量值，以及對(duì)各個(gè)變量進(jìn)行分配，再根據(jù)仿真的課題，就是本節(jié)要提到的污水排放處理系統(tǒng)，通過(guò)專用的圖片制作軟件來(lái)完成仿真圖片的制作，再將制作的仿真圖與仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)這種方式來(lái)完成PLC電氣控制仿真的主窗口，并可通過(guò)用戶窗口直接將仿真圖面顯示出來(lái)。

其次，要通過(guò)組態(tài)的仿真圖形的功能來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC的應(yīng)用，通過(guò)完善設(shè)備組態(tài)，并對(duì)PLC驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行合理的調(diào)試，調(diào)試后再確定PLC應(yīng)用技術(shù)的通信協(xié)議，這樣才能有效避免在使用中由于通信系統(tǒng)的功能而導(dǎo)致仿真控制系統(tǒng)的失控性，開(kāi)通PLC數(shù)據(jù)通道與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接，實(shí)現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能。

最后，可以根據(jù)對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求來(lái)編寫(xiě)PLC控制程序，增加電氣控制系統(tǒng)的仿真性能，并在MCGS組態(tài)軟件平臺(tái)中進(jìn)行策略組態(tài)，實(shí)現(xiàn)最佳的圖片組態(tài)仿真效果。PLC應(yīng)用技術(shù)在使用起來(lái)較為方便，可以直接將PLC程序下載到PLC電氣控制系統(tǒng)中，就可以通過(guò)組態(tài)仿真屏幕上的按鈕對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，同時(shí)也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)板上的按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。③

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)于電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，通過(guò)本文的探討，我們了解到，在應(yīng)用PLC技術(shù)進(jìn)行電氣控制仿真教學(xué)的過(guò)程中，將PLC技術(shù)與電氣控制教學(xué)進(jìn)行有效的聯(lián)系，可以取得更好的教學(xué)效果。

注釋

① 鄒燦紅.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)的應(yīng)用[J].湖北成人教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（1）.

②③羅文.基于MCGS組態(tài)軟件的PLC仿真教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].長(zhǎng)沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（4）.