唐 敏　宋云艷（長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林　長(zhǎng)春　130033）

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西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態(tài)
——微課設(shè)計(jì)與制作

唐 敏宋云艷
（長(zhǎng)春職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130033）

摘要：微課，因其短小精悍、資源多樣、實(shí)施靈活等特點(diǎn)，逐漸被更多的學(xué)生和老師喜愛(ài)。本文以《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》課程中的西門子S7-300PLC單站的硬件組態(tài)進(jìn)行微課的設(shè)計(jì)與制作，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：微課；現(xiàn)場(chǎng)總線；西門子S7-300PLC；硬件組態(tài)

微課是按照新課程標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)實(shí)踐要求，以教學(xué)視頻為主要載體，反映教師在課堂教學(xué)過(guò)程中針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)而開(kāi)展教與學(xué)活動(dòng)的各種教學(xué)資源有機(jī)組合。微課通常圍繞某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)，突出重點(diǎn)、指向明確，在較短的時(shí)間內(nèi)充分利用各種教學(xué)資源展開(kāi)教學(xué)，往往會(huì)達(dá)到比傳統(tǒng)課堂教學(xué)更好的學(xué)習(xí)效果。本文以《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》課程中的西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態(tài)為例，說(shuō)明微課的設(shè)計(jì)與制作。

表1　模塊的型號(hào)和訂貨號(hào)

1 微課的選題

制作出一堂優(yōu)秀的微課，其決定作用的是微課內(nèi)容的選擇與設(shè)計(jì)。在微課選題時(shí)側(cè)重于課程教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)?！冬F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》課程是機(jī)電一體化專業(yè)的一門專業(yè)課。其中Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線，它作為一種典型的現(xiàn)場(chǎng)總線，廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等各個(gè)領(lǐng)域。一般情況下，Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的主站多為西門子S7-300系列的PLC，為了完成Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的構(gòu)建，首先要對(duì)西門子S7-300PLC單站進(jìn)行硬件組態(tài)。而S7-300PLC單站硬件組態(tài)作為課程學(xué)習(xí)的一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，要求學(xué)生能夠掌握硬件組態(tài)方法，并從中領(lǐng)悟出它的實(shí)際應(yīng)用意義，這也是筆者在微課設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)思考的問(wèn)題。學(xué)習(xí)該內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了PLC可編程控制器、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議等知識(shí)。

2 教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

2.1 問(wèn)題引入

為了更好的掌握S7-300PLC的硬件組態(tài)方法，首先了解S7-300PLC的硬件結(jié)構(gòu)。S7-300PLC的硬件結(jié)構(gòu)與S7-200PLC不同，S7-200為整體式的PLC，而S7-300為模塊式PLC，各種模塊相互獨(dú)立，安裝在固定的機(jī)架上，構(gòu)成一個(gè)完整的PLC系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在PPT課件中制作了S7-300PLC各模塊在機(jī)架安裝過(guò)程的動(dòng)畫，生動(dòng)展示了硬件的安裝過(guò)程，并在動(dòng)畫中強(qiáng)調(diào)了PS電源模塊和IM接口模塊是可選的。通過(guò)這個(gè)設(shè)計(jì)讓學(xué)生建立起對(duì)S7-300PLC硬件結(jié)構(gòu)的一個(gè)感性認(rèn)識(shí)。

那么，為什么要對(duì)S7-300PLC進(jìn)行硬件組態(tài)以及硬件的組態(tài)環(huán)境。這個(gè)問(wèn)題是通過(guò)卡通動(dòng)畫模仿師生間的交流過(guò)程。強(qiáng)調(diào)像S7-200這種小型的PLC，只要把硬件安裝在機(jī)架上，就可以直接使用，而對(duì)于S7-300這種大中型的PLC必須事先對(duì)它進(jìn)行組態(tài)，才能夠正常使用。組態(tài)過(guò)程是通過(guò)STEP7軟件完成的，STEP7用于所有西門子部件進(jìn)行硬件和通信連接組態(tài)、參數(shù)設(shè)置和編程。在STEP7軟件完成硬件組態(tài)后，要將組態(tài)結(jié)果下載到PLC中。

2.2 硬件組態(tài)過(guò)程

本文要組態(tài)的S7-300PLC系統(tǒng)由一個(gè)電源模塊，CPU模塊和一個(gè)信號(hào)模塊組成。各模塊的型號(hào)和訂貨號(hào)見(jiàn)表1。

通過(guò)這個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，讓學(xué)生明確組態(tài)任務(wù)。

指出在組態(tài)時(shí)，要依據(jù)模塊的型號(hào)和訂貨號(hào)進(jìn)行組態(tài)。如CPU模塊，它的型號(hào)是CPU325-2DP，其中2DP是指它帶有2個(gè)Profibus- DP接口。型號(hào)的信息不是唯一的，很多模塊可以有相同的型號(hào)，接下來(lái)要看它的訂貨號(hào)，訂貨號(hào)是唯一的。因此組態(tài)時(shí)要依據(jù)模塊的型號(hào)和貨號(hào)進(jìn)行硬件組態(tài)。

打開(kāi)STEP7軟件完成硬件組態(tài)過(guò)程，首先新建一個(gè)項(xiàng)目，在新建的項(xiàng)目上單擊右鍵，插入simatic300站點(diǎn)，下一步對(duì)它進(jìn)行硬件組態(tài)。雙擊硬件，進(jìn)入組態(tài)環(huán)境。組態(tài)的第一步一定是先插入機(jī)架，因?yàn)樗心K都要安裝在這個(gè)機(jī)架上，之后依次組態(tài)電源模塊、CPU模塊和信號(hào)模塊，并編譯和保存。組態(tài)的演示過(guò)程是通過(guò)錄制屏幕的方式完成的。組態(tài)結(jié)果如圖2所示。

2.3 驗(yàn)證組態(tài)結(jié)果

通過(guò)編寫一個(gè)按鈕控制指示燈的程序，驗(yàn)證組態(tài)結(jié)果是否正確。讓學(xué)生掌握在沒(méi)有實(shí)際硬件的條件下，驗(yàn)證組態(tài)結(jié)果的方法。

西門子S7-300PLC軟件自帶仿真器PLCSIM，打開(kāi)仿真器，將組態(tài)編譯后的系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊和程序塊OB1一起下載到PLC仿真器中。如圖4所示。

在仿真器界面，將CPU的模式置為運(yùn)行狀態(tài)，其中“SF”為硬件故障指示燈。如果“SF”閃爍，說(shuō)明組態(tài)有錯(cuò)誤。如果SF不閃，說(shuō)明組態(tài)是正確的，當(dāng)按下按鈕I0.0 ，這時(shí)指示燈Q0.0 有信號(hào)，說(shuō)明組態(tài)是正確的。

2.4 知識(shí)拓展

對(duì)于Profibus-DP總線，如果它上面掛有兩臺(tái)西門子S7-300PLC，其中一個(gè)作為主站，另一個(gè)作為從站。如圖5所示。那如何實(shí)現(xiàn)這兩臺(tái)PLC之間的通信？請(qǐng)學(xué)生思考問(wèn)題，并激發(fā)學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣。

3 微課的制作

3.1 教學(xué)準(zhǔn)備

在錄制微課之前，要做好充分的教學(xué)準(zhǔn)備，包括詳細(xì)的教案設(shè)計(jì)、Flash動(dòng)畫、課件、教具等。另外還要籌備相應(yīng)的錄制工具，如電腦、攝像機(jī)、錄屏軟件、視頻編輯軟件等。

3.2 微課視頻制作

本次微課采用錄屏的方式錄制整個(gè)教學(xué)過(guò)程，錄屏軟件選用的是 Camtasia Studio7，講解與錄制同步進(jìn)行，在錄制過(guò)程中注意聲音與畫面要一致。視頻的后期加工采用的是繪聲繪影軟件，主要包括片頭、片尾、字幕、提示性畫面以及畫面之間的切換等。

3.3 微課的應(yīng)用

制作好的微課，要上傳到相應(yīng)的網(wǎng)站平臺(tái)，同時(shí)要確保作品正常播放展示。本文介紹的西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態(tài)微課作品，參加了2015年微課教學(xué)比賽，作品已經(jīng)上傳到全國(guó)高校微課教學(xué)比賽網(wǎng)站，可供學(xué)習(xí)和參考。在實(shí)際應(yīng)用中，教師要對(duì)作品不斷反思與修改，做到精益求精。

結(jié)語(yǔ)

在新媒體的刺激下，微課作為一種新的教學(xué)資源應(yīng)運(yùn)而生。它具有主體突出、資源多樣、短小精悍、結(jié)構(gòu)獨(dú)立的特點(diǎn)，這使得微課具有較好的應(yīng)用前景。但是不是所有的教學(xué)內(nèi)容都適合微課教學(xué)，微課也不能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的課堂教學(xué)。教師在制作微課時(shí)，要慎重考慮教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式是否適合于微課教學(xué)。在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)不斷嘗試和反思，制作出一堂精彩的微課以全面提高教學(xué)質(zhì)量。

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中圖分類號(hào)：G71

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A