【摘 要】本文以三菱FX2N系列可編程控制器（PLC）為例，介紹了PLC編程軟件SW3D5C-GPPW與模擬仿真軟件FX-TRN在課程教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】模擬仿真 可編程控制器 教學(xué)應(yīng)用

【中圖分類號】G642 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）04-0025-02

可編程控制器（簡稱PLC）是高職機電一體化技術(shù)專業(yè)一門重要的專業(yè)核心課程。長期以來，可編程控制器應(yīng)用技術(shù)課程是由理論教學(xué)、隨堂實驗和課程設(shè)計等環(huán)節(jié)構(gòu)成。由于實驗設(shè)備的缺乏、實驗成本高、存在安全風(fēng)險、調(diào)試不方便等因素，使得整個教學(xué)過程理論與實際嚴(yán)重脫離，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，學(xué)習(xí)效果差。筆者在可編程控制器應(yīng)用技術(shù)教學(xué)過程中，結(jié)合理論教學(xué)的進程，利用PLC的編程和仿真軟件進行模擬仿真教學(xué)，在計算機上進行仿真實驗，增加學(xué)生的感性認(rèn)識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，取得了較好的效果。

一 GPPW模擬軟件課程教學(xué)實施過程

模擬仿真教學(xué)由教師結(jié)合教學(xué)內(nèi)容通過多媒體平臺演示完成后，讓學(xué)生自己動手進行PLC程序的編制與調(diào)試，根據(jù)設(shè)計要求邊設(shè)計，邊調(diào)試，邊分析，邊修改。經(jīng)過一定的訓(xùn)練后，學(xué)生可以在課外參照一定的要求自主完成整個設(shè)計調(diào)試的過程。下面以十字路口紅綠燈的控制系統(tǒng)設(shè)計為例，說明GPPW軟件在可編程控制器教學(xué)中的應(yīng)用。

1.控制要求

首先給出某十字路口紅綠燈示意圖及時序圖。東西向和南北向分別有紅綠黃三色燈，東西向按照紅燈亮7.5s、綠燈亮4s、黃燈閃2.5s，南北向按照綠燈亮5s、黃燈閃2.5s、紅燈亮6.5s的順序依次點亮。

2.分析及設(shè)計

根據(jù)案例要求選擇并行序列步進順控法進行設(shè)計。確定輸入輸出信號，完成I/O分配及外部硬件線路設(shè)計，設(shè)計出紅綠燈控制的功能圖后，我們在GX-Developer軟件中進行SFC程序設(shè)計，如圖1。

3.模擬仿真

完成程序輸入后，啟動梯形圖邏輯測試程序，將程序?qū)懭胩摂MPLC中，并打開相應(yīng)的繼電器內(nèi)存監(jiān)視器。雙擊觸點X000將常開觸點置1，此時步進順控按照流程執(zhí)行，在繼電器內(nèi)存監(jiān)視器中可以直觀地看到步的執(zhí)行及每一步中對應(yīng)的輸出情況，如圖2所示，圖中涂色部分表示其狀態(tài)為“1”，否則表示狀態(tài)為“0”。再雙擊觸點X001使停止觸點有效，則執(zhí)行完本次循環(huán)后程序停止運行。

將模擬仿真測試結(jié)果與控制要求進行比較，如果完全符合實際控制要求則完成程序調(diào)試，如果測試結(jié)果與設(shè)計要求不符，則需對設(shè)計程序進行修改，然后再進行仿真測試，直到符合設(shè)計要求為止。學(xué)生在仿真測試的過程中，自己動手完成整個設(shè)計調(diào)試過程，將看不見、摸不著的控制流程以形象的方式展示在屏幕上，加深了學(xué)生對指令、動作要求及程序執(zhí)行的正確理解，從而提高教學(xué)效果。

二 FX-TRN模擬仿真軟件知識拓展應(yīng)用

FX-TRN軟件是三菱公司為FX系列PLC設(shè)計的模擬仿真訓(xùn)練軟件。該軟件中用三維造型設(shè)計了3D仿真畫面。通過程序設(shè)計、輸入后，調(diào)試過程中有真實的場景模擬，使操作者有類似操控各種自動設(shè)備的感受。

該軟件配備了3個等級、4種難度的挑戰(zhàn)案例，可供學(xué)生循序漸進地提高自己的編程水平，并加深對PLC的認(rèn)識。另外，由于FX-TRN軟件有非常方便詳細(xì)的指導(dǎo)系統(tǒng)，只要是稍有基礎(chǔ)的學(xué)生，按照指導(dǎo)步驟來實施基本上不需要任何其他幫助。因此，我們在可編程控制器的實際教學(xué)中，選擇FX-TRN軟件中的項目作為學(xué)生的課外輔導(dǎo)項目，學(xué)生根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容選擇合適的項目進行自主訓(xùn)練。

圖1 圖2

三 結(jié)束語

1.模擬仿真教學(xué)能將抽象理論形象化、直觀化

實現(xiàn)模擬場景中的仿真運行，可幫助學(xué)生更好地理解PLC的工作原理。要讓學(xué)生對PLC的工作過程有全面的認(rèn)識和了解，除具備一定的編程能力、掌握基本的編程技巧外，還要讓學(xué)生按照實際的控制要求進行仿真運行和調(diào)試，從而找到程序中的不足和漏洞，進行反復(fù)修改，達到優(yōu)化程序、熟悉編程的目的。三菱模擬仿真軟件為我們提供了一個很好的模擬仿真平臺，使我們能夠在教學(xué)過程中隨時提供實驗、演示分析。通過這樣的計算機模擬仿真實驗，把可編程控制器技術(shù)的理論教學(xué)和實驗教學(xué)有機地結(jié)合起來，為可編程控制器的實際運用打下一個良好的基礎(chǔ)，在極大程度上緩解了沒有PLC實驗設(shè)備的困難。 2.模擬仿真教學(xué)能節(jié)約資金，降低實驗風(fēng)險，彌補實驗設(shè)備不足等

使用計算機仿真模擬，具有經(jīng)濟、可靠、實用、安全、靈活、高效率、可多次重復(fù)使用和成本低、風(fēng)險小的優(yōu)點，使學(xué)生突破了實驗室的局限性，避免了實際電路調(diào)試的煩瑣過程，不用反復(fù)拆裝元件，以免損壞元件；整個過程快捷方便，省時省力，把它應(yīng)用到PLC課堂教學(xué)，既避免了實驗儀器的損壞與實驗材料的消耗，降低教學(xué)成本，又能讓學(xué)生完成各種與實際實驗相似的實驗實習(xí)，學(xué)到相關(guān)的專業(yè)知識和專業(yè)技能，為學(xué)校節(jié)省了實驗實習(xí)和設(shè)備維修的費用。

3.實現(xiàn)理論教學(xué)與實驗實踐有機結(jié)合，提高課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果

傳統(tǒng)的PLC教學(xué)，要實現(xiàn)理論與實踐有機結(jié)合同步進行，往往需要的儀器設(shè)備較多。實驗成本高，實驗存在安全風(fēng)險，調(diào)試不方便，實驗效果不明顯，再加上學(xué)校實驗設(shè)備不足等因素的影響，很難做到理論教學(xué)與實驗實踐有機結(jié)合。應(yīng)用仿真實驗，課堂教學(xué)只需把學(xué)生帶到計算機房，教師在進行理論講授的同時，應(yīng)用電腦進行仿真實驗演示給學(xué)生觀察，然后讓學(xué)生在電腦上進行實驗驗證，把理論教學(xué)與實驗實踐有機結(jié)合起來。當(dāng)然，在實際教學(xué)過程中，我們也發(fā)現(xiàn)，類似的模擬仿真軟件在某些特殊指令上仍無法實現(xiàn)仿真測試，其仿真功能還需要進一步的開發(fā)提高。

參考文獻

[1]李艷.仿真軟件在PLC實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].科技資訊，2011（4）：194

[2]王盛.FX-TRN可編程控制仿真軟件在中職PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].中等職業(yè)教育（理論），2008（7）：6～7

[3]鄒燦紅、李斌.GPPW軟件包在可編程控制器技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].湖南稅務(wù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2004（5）

〔責(zé)任編輯：龐遠(yuǎn)燕〕