王曉燕

摘 要 可編程控制器是工業(yè)環(huán)境中必不可少的設(shè)備，因此PLC課程是現(xiàn)在高職院校的一門廣泛開展的專業(yè)課。但由于其理論抽象性強(qiáng)，使得課程在教授過程中需要實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相應(yīng)的輔助。這就需要我們建立仿真性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境來使課程直觀化。本文以此為目的比較了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室和仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)，以運(yùn)料小車為例，講解了仿真的建立過程。

關(guān)鍵詞 PLC 實(shí)驗(yàn) 仿真 教學(xué)研究

中圖分類號(hào)：TP273-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

PLC是一種工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用的可編程控制器，在其內(nèi)部存儲(chǔ)程序和指令，并通過邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)和計(jì)數(shù)等方法來控制各類的工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)流程。PLC以其可靠性高，編程直觀，適應(yīng)性好，普遍性強(qiáng)等特點(diǎn)而廣受歡迎，應(yīng)用范圍不斷增長(zhǎng)，目前，許多高校多個(gè)專業(yè)都將PLC作為專業(yè)課或拓展課來學(xué)習(xí)。但普遍存在的問題是，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容單一，重復(fù)性高，不利于學(xué)生思維的擴(kuò)展。因此我們利用實(shí)驗(yàn)輔助系統(tǒng)來提高教學(xué)效率，并針對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行了深入的研究。

0概述

一個(gè)好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)具備以下特點(diǎn)：第一，盡量使實(shí)驗(yàn)環(huán)境與教學(xué)模塊相吻合，包含所學(xué)的知識(shí)；第二，能實(shí)時(shí)觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論；第三，存在進(jìn)一步拓展的可能性。目前存在的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)步驟具體如下：①根據(jù)題目選出與輸入信號(hào)數(shù)量一致的按鈕作為PLC的輸入量，連接到輸入端子上；②選出與輸出信號(hào)數(shù)量一致的彩燈作為PLC的輸出量，連接到輸出端子上；將此實(shí)驗(yàn)所對(duì)應(yīng)的程序輸入與實(shí)驗(yàn)臺(tái)相連的電腦中，傳送到PLC中通過觀察彩燈的狀態(tài)來進(jìn)行程序調(diào)試，指導(dǎo)輸出信號(hào)的狀態(tài)與實(shí)驗(yàn)要求相一致。盡量選擇與實(shí)驗(yàn)環(huán)境匹配的模塊，在模塊中連接輸出信號(hào)和輸出信號(hào)。這種實(shí)驗(yàn)室的缺陷在于，第一，多種輸入信號(hào)只能用同一種開關(guān)按鈕代替，多種輸出信號(hào)只能用彩燈代替，直觀性較差；第二，精確度不夠精細(xì)，例如限位開關(guān)動(dòng)作瞬間對(duì)輸出信號(hào)造成的影響，實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)無法體現(xiàn)；第三，模塊較單一，比較適合完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，針對(duì)以上實(shí)驗(yàn)室不足，在教學(xué)中引用宇龍仿真軟件進(jìn)行輔助。

1仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

系統(tǒng)應(yīng)用分為兩個(gè)層次：

（1）根據(jù)具體所需模擬的裝置建立模擬裝置模型進(jìn)行PLC實(shí)驗(yàn)。用戶可以從元件庫(kù)中選出所需要的元件，將它們放置在構(gòu)建窗口的合適位置。通過定義個(gè)元件的基本特征（如常開/常閉），元件間的相互關(guān)系（如上/下限位）以及與PLC輸入/輸出端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，用戶可以建立所需模擬實(shí)驗(yàn)裝置，并且可以隨時(shí)修改。當(dāng)PLC有輸入信號(hào)或輸出信號(hào)時(shí)，該系統(tǒng)會(huì)根據(jù)PLC信號(hào)的含義顯示運(yùn)動(dòng)部件的位置變化及開關(guān)部件的狀態(tài)的變化。

（2）利用已有模擬裝置模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該軟件的控制對(duì)象庫(kù)中已存入多個(gè)PLC教學(xué)中常用的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景模型，例如運(yùn)料小車、洗衣機(jī)、混料罐及十字路口交通燈等。針對(duì)這些模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，有很強(qiáng)的直觀性，且能很大程度提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。下面以運(yùn)料小車為例，模擬實(shí)驗(yàn)的具體步驟如下：首先定義模型中輸入/輸出元件對(duì)應(yīng)的PLC端口號(hào)，例如將啟動(dòng)按鈕接入PLC的輸入端子X3上，停止按鈕接入輸入端子X10上，前進(jìn)繼電器線圈接入輸入端子Y0上等等。然后進(jìn)行元件和端口的連線，并對(duì)PLC進(jìn)行編程，完成以上步驟后就可以進(jìn)行模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

如果系統(tǒng)的動(dòng)作與預(yù)期要求不符或需要改變動(dòng)作過程，則可修改PLC程序，直至系統(tǒng)動(dòng)作滿足要求為止。模擬實(shí)驗(yàn)過程中，每個(gè)元器件的狀態(tài)都會(huì)顯示在PLC的輸入/輸出端子指示燈上，如在圖中狀態(tài)，當(dāng)小車碰到甲限位開關(guān)時(shí)，PLC輸入端指示燈X1點(diǎn)亮，小車執(zhí)行甲裝料動(dòng)作，PLC輸出端指示燈Y2點(diǎn)亮。

2小結(jié)

系統(tǒng)使用結(jié)果表明，將仿真技術(shù)引入PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加了實(shí)驗(yàn)過程中的直觀性，教學(xué)效果明顯增強(qiáng)，今后將進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)的元件庫(kù)進(jìn)行擴(kuò)展，使系統(tǒng)的適用性增強(qiáng)。