摘要：在PLC教學(xué)中，實踐教學(xué)是極其重要的環(huán)節(jié)，它能大大提高學(xué)生的操作技能和實戰(zhàn)能力。本文論述了采用仿真軟件教學(xué)的作用，就仿真軟件的教學(xué)組織等內(nèi)容進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：仿真軟件；梯形圖；PLC

一、引言

可編程控制器(PLC)是一種以微機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新型自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電——接觸器控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，具有性價比高、可靠性高、編程簡單、使用方便等優(yōu)點。PLC已成為工業(yè)控制的核心，在工業(yè)自動化中具有重要地位，在PLC的教學(xué)中，不僅要進(jìn)行理論知識的學(xué)習(xí)，更需要到實驗室上機(jī)練習(xí)，理論聯(lián)系實際，才能收到好的學(xué)習(xí)效果。因而PLC應(yīng)用技術(shù)是實踐性非常強(qiáng)的一門課程，而購買實驗、實習(xí)設(shè)備需要大量的資金投入。此外，在實驗實習(xí)的管理中，為了避免儀器、設(shè)備損壞，要求學(xué)生要嚴(yán)格按照實驗、實習(xí)指導(dǎo)書的要求去做，也在一定程度上限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、創(chuàng)造性的發(fā)揮。

二、采用仿真軟件教學(xué)的作用

在PLC課程的課堂教學(xué)中，實驗和實習(xí)等實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是非常重要的，最好能推行理論與實踐的一體化教學(xué)模式，而三菱電機(jī)的FX-TRN-BEG-C PLC仿真軟件則為教師和學(xué)生搭建了一個實踐性教學(xué)平臺。該軟件具有三維的虛擬空間設(shè)計，學(xué)生可以控制一個實時制造單元，并對PLC進(jìn)行仿真操作。它可以充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，指導(dǎo)學(xué)生突破學(xué)習(xí)的重點和難點，大幅度提高學(xué)生的實操能力，并實現(xiàn)了分層次教學(xué)。具體而言，它有如下特點： (1) 寓教于樂；(2)實現(xiàn)了分層次教學(xué)；(3) 形象、直觀、易懂；(4)便于開展研究型學(xué)習(xí)；(5) 改善了教師備課和學(xué)生學(xué)習(xí)的條件。

三、仿真軟件的教學(xué)組織

1. 先學(xué)習(xí)基本指令

仿真軟件本身設(shè)有初級、中級、高級三級挑戰(zhàn)，可以按照上述順序循序漸進(jìn)，逐個項目進(jìn)行。在這些項目中，使用基本指令較多。這些基本指令和繼電器——接觸器控制系統(tǒng)的電路圖基本對應(yīng)，容易理解明白，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先學(xué)習(xí)。而對于功能指令的學(xué)習(xí)則應(yīng)當(dāng)在基本指令的學(xué)習(xí)過程中逐步加入，也可以在用基本指令編寫的梯形圖中把某些基本指令換成功能指令，再去比較和體會功能指令的作用。

2. 先學(xué)習(xí)梯形圖編程

PLC的梯形圖與繼電器——接觸器控制系統(tǒng)的電路圖基本相同，因此，用梯形圖編程形象、直觀、易懂，容易上手。在學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)先學(xué)習(xí)基本指令，然后再學(xué)習(xí)功能指令，以做到循序漸進(jìn)。指令表的學(xué)習(xí)則可以在梯形圖的學(xué)習(xí)過程中逐步滲透進(jìn)去，并和梯形圖對照起來學(xué)習(xí)，才比較容易明白。但在學(xué)習(xí)指令表時要跟學(xué)生講明白：在無計算機(jī)或者在現(xiàn)場調(diào)試時無法觀察梯形圖，必須要使用指令表，這樣，學(xué)生在學(xué)習(xí)指令表時才有動力。

3. 注意“雙線圈”操作的問題

在PLC的梯形圖編程過程中，有時會出現(xiàn)“雙線圈”操作的問題，即在梯形圖之中會出現(xiàn)2個以上的輸出繼電器編號，這是初學(xué)者比較容易出現(xiàn)的問題。在梯形圖的編程中出現(xiàn)“雙線圈”后，電路的功能可能會失常，而學(xué)生由于沒有經(jīng)驗，往往還找不到原因。這是教學(xué)中需要注意的問題，應(yīng)作為教學(xué)的重點來講解。

4. 注意PLC中殘留程序的影響

我在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生有時在進(jìn)行程序調(diào)試時工作不正常，卻未發(fā)現(xiàn)梯形圖有錯誤。檢查了其他PLC實驗板之后發(fā)現(xiàn)，這些實驗板在使用之前內(nèi)部都裝有檢驗程序。而學(xué)生在傳送編制好的程序時，步數(shù)選擇的比較少，不足以覆蓋原程序，因而導(dǎo)致學(xué)生編制的程序工作不正常。為防止發(fā)生這樣的問題，應(yīng)在傳送程序之前，使用PLC存儲器清除命令對PLC存儲器進(jìn)行清除。

5. 重點和難點

(1)傳送帶控制類項目。在這些項目中，當(dāng)部件經(jīng)過某些位置時需要停下來，學(xué)生最先想到的是直接串入相應(yīng)的傳感器常閉觸點。但這樣做的結(jié)果往往會出現(xiàn)部件“沖”過去的現(xiàn)象，因為有時部件較小，有時是傳感器的反應(yīng)不是很靈敏。

為了防止出現(xiàn)這種現(xiàn)象，可對項目要求做一些改動，把將傳送帶由開關(guān)驅(qū)動改為由按鈕起動，相應(yīng)的輸出繼電器自鎖控制的線路。這樣，只要部件一遇到傳感器即可將其常閉觸點打開，輸出繼電器斷電，保證了傳送帶正常停下來。

(2)大中小部件的檢測。對于大中小部件的檢測，采用登記的辦法，即對應(yīng)大部件傳感器X0動作，對應(yīng)的登記繼電器采用M0標(biāo)號。對于中小部件采用類似的方法進(jìn)行登記，即當(dāng)X1、X2動作時，對應(yīng)的登記繼電器采用M1、M2標(biāo)號。之所以采用登記的辦法編程，是為了“記住”大中小部件，以便在后面的相應(yīng)位置對大中小部件進(jìn)行處理。

但對中部件進(jìn)行登記時，會受到大部件的干擾。因為大部件通過傳感器時，其中部件的傳感器亦會檢測到大部件，產(chǎn)生誤動作。

為避免誤動作，可將大部件的常閉觸點X0串入到中部件的常開觸點中。這樣，當(dāng)大部件通過傳感器時，中部件傳感器就不會誤動作了(見圖1)。小部件的處理方法和中部件類似。

(3)復(fù)雜的聯(lián)鎖關(guān)系的處理。在有些項目中，聯(lián)鎖關(guān)系比較復(fù)雜，編程費時費力，效率較低，且容易出現(xiàn)返工現(xiàn)象。為了解決這些問題，我們可以采用解耦控制。

所謂解耦控制，“簡單來說，就是對一個互相關(guān)聯(lián)耦合的受控系統(tǒng)，采用某種方法使其變成‘一對一’的控制關(guān)系，即一個受控量只受一個控制量控制而與其他的控制量無關(guān)。”

解耦的方法是，可采用SET、RST命令，或采用狀態(tài)編程法，尤其是狀態(tài)編程法。

現(xiàn)以升降機(jī)控制為例，來說明如何實現(xiàn)解耦控制。

項目中的Y2（升降機(jī)上升輸出繼電器）和Y3（升降機(jī)下降輸出繼電器）受多重聯(lián)鎖控制，在中段位置要停，在上段位置也要停(見圖2)。 若用基本指令編程，則其程序如圖3所示。因篇幅有限，只畫出了上升部分。

從圖中可以看出，Y2受多重聯(lián)鎖控制，編程較難?，F(xiàn)對其進(jìn)行解耦，編制梯形圖如圖4所示。注意：在編程中發(fā)現(xiàn)，步進(jìn)接點指令在該仿真軟件中不能執(zhí)行。因此，改用SET、RST命令來代替步進(jìn)接點命令。

四、結(jié)束語

為了取得好的教學(xué)效果，在采用仿真軟件教學(xué)時，還應(yīng)注意以下問題：

1. 應(yīng)和教材內(nèi)容緊密結(jié)合

在使用仿真軟件教學(xué)時，課本內(nèi)容往往和仿真軟件的內(nèi)容不一致，會出現(xiàn)和課本脫節(jié)的現(xiàn)象。因此，要注意兩者之間的協(xié)調(diào)和配合。這樣，在組織教學(xué)內(nèi)容時，不一定要按照仿真軟件的順序?qū)W習(xí)，以求達(dá)到最佳配合。

2. 要和實踐教學(xué)緊密結(jié)合

仿真軟件雖然很好用，但它畢竟是仿真軟件，和真正的PLC裝置及其實驗、實習(xí)還有一定的差距。因此，還要安排一定的PLC實驗和實習(xí)，讓學(xué)生真刀實槍的訓(xùn)練，才能取得好的學(xué)習(xí)效果。

為了實現(xiàn)上述兩種結(jié)合，我們應(yīng)當(dāng)做好PLC的教學(xué)組織工作。要合理安排教學(xué)內(nèi)容，包括理論課、上機(jī)練習(xí)和實驗實習(xí)課。最好能自編教材，這樣才容易把三者之間有機(jī)地結(jié)合起來。

參考文獻(xiàn)：

[1]周建清.PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[2]梁慧冰，孫炳達(dá).現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，

2002.

（肇慶市工程技術(shù)學(xué)校）