朱會東

(阜新高等?？茖W(xué)校 機械系， 遼寧　阜新　123000)

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仿真軟件在《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程中的應(yīng)用

朱會東

(阜新高等?？茖W(xué)校 機械系， 遼寧阜新123000)

《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程是高職學(xué)校機電類專業(yè)重要的專業(yè)課程，學(xué)好本門課程為學(xué)生今后從事機電行業(yè)打下重要的知識基礎(chǔ)。針對當(dāng)前PLC教學(xué)中存在學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、教學(xué)內(nèi)容單調(diào)、直觀性差、學(xué)生理解困難等問題，在理論教學(xué)中引入一種仿真軟件，通過交通信號燈控制實例，系統(tǒng)的演示并講解一個完整項目的完成過程：I/O分配、硬件接線、程序編制、線路連接、程序?qū)懭?、仿真運行等。通過仿真軟件的應(yīng)用，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使枯燥難學(xué)的課程變得形象生動，從而改善了教學(xué)效果。

可編程控制器；仿真軟件；PLC

PLC又稱可編程序控制器，它是以計算機技術(shù)為核心的通用工業(yè)自動化裝置，具有可靠性較高、使用靈活方便、編程簡單易學(xué)等特點[1]，在工業(yè)自動化控制、機電一體化控制以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級等諸多方面得到了廣泛應(yīng)用[2]?！禤LC應(yīng)用技術(shù)》這門課程知識覆蓋面廣，產(chǎn)品更新發(fā)展快，實踐應(yīng)用性強，已成為工科高職院校機電類專業(yè)的一門綜合性、實踐性很強的重要專業(yè)課程[3]。

1　以往PLC教學(xué)中存在的問題

1.1課程內(nèi)容抽象枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)困難

《PLC應(yīng)用技術(shù)》是一門極為重要的專業(yè)課程，其特點是內(nèi)容抽象，理論性強，編制程序枯燥。對于一個完整的控制項目，學(xué)生首先要根據(jù)控制對象的要求進行系統(tǒng)分析，然后進行I/O分配、硬件接線、程序編制、線路連接、程序?qū)懭?、調(diào)試運行等，這就要求學(xué)生既要具備一定的理論基礎(chǔ)知識，又要具備PLC程序編制、調(diào)試等相關(guān)的動手能力。如果教師只是單調(diào)地進行理論講解，學(xué)生不易理解和掌握，這樣就會使學(xué)生慢慢地失去了學(xué)習(xí)這門課的興趣和信心。

1.2理論教學(xué)進度遠遠快于實踐教學(xué)進度，使理論與實踐脫節(jié)

以往的教學(xué)方式主要是以教師為主導(dǎo)的對學(xué)生進行灌輸式理論教學(xué)，多數(shù)任課教師都是按教材理論章節(jié)內(nèi)容安排順序進行講解，在理論課上將PLC所有指令講完后，再講解PLC的語言編程方法，然后再讓學(xué)生進行相關(guān)實訓(xùn)，這就造成理論教學(xué)與實踐教學(xué)脫節(jié)。

1.3實訓(xùn)設(shè)備配備不足，學(xué)生動手實踐不夠

PLC實訓(xùn)裝置價格昂貴，當(dāng)前學(xué)校資金短缺，僅有的PLC實訓(xùn)裝置數(shù)目無法滿足激增的學(xué)生人數(shù)，更談不上人手一臺設(shè)備。另外，只要是涉及到硬件實訓(xùn)，就會存在著實訓(xùn)裝置的故障維修和材料耗損問題，在一定程度上又增加了維修成本。

基于上述教學(xué)過程中存在的問題，筆者嘗試對《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程的教學(xué)方式進行探索。通過一個學(xué)期的教學(xué)實踐與探索，筆者在教學(xué)過程中應(yīng)用了一種由幾所合作院校自主開發(fā)制作的仿真軟件，該軟件的應(yīng)用可以輕松愉快地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)PLC，使得教學(xué)效果有了明顯提高。

2　仿真軟件的教學(xué)特點

應(yīng)用仿真軟件教學(xué)不僅是一種新興的教學(xué)方法，也是理論和實踐相結(jié)合的新興教學(xué)手段，這既是一種教學(xué)理念的提升，也是未來智能化教育的基礎(chǔ)[4]。仿真軟件的特點主要有以下幾個方面：

1)軟件界面配備了大量逼真的動畫，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)PLC的興趣。每個實訓(xùn)項目開始都引入了與之相關(guān)的動畫界面，從而將學(xué)生帶入了學(xué)習(xí)情境，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)PLC課程的興趣。以交通信號燈控制項目為例說明，在點擊進入本項目后，立即出現(xiàn)了一個仿真信號燈的交通路口，隨著信號燈的交替變換，行人和汽車行之有序地通過馬路，這就很快引起學(xué)生想急切知道信號燈是如何利用PLC控制的，從而激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。

2)實訓(xùn)項目設(shè)計環(huán)節(jié)完整，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握。每個實訓(xùn)項目根據(jù)控制對象的要求設(shè)置了I/O分配、硬件接線、程序編制、線路連接、程序?qū)懭?、調(diào)試運行等環(huán)節(jié)，通過各個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生清楚地知道了一個項目完成的詳細過程，了解了每個設(shè)計環(huán)節(jié)的具體實現(xiàn)，使抽象的教學(xué)內(nèi)容變得形象具體。

3)軟件具有操作提示，有利于學(xué)生突破PLC的學(xué)習(xí)難點問題。在PLC的教學(xué)中，重點是學(xué)會軟件編程，難點是梯形圖的繪制。利用該軟件有利于學(xué)生突破學(xué)習(xí)難點，輕松掌握重點。在每一個項目的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，都給出了詳細的操作提示，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)控制要求進行編制簡單的梯形圖，當(dāng)輸入錯誤，會出現(xiàn)錯誤提示，最終讓學(xué)生正確編寫出梯形圖。

4)模擬PLC仿真運行，有助于學(xué)生理解PLC的結(jié)構(gòu)和工作原理。學(xué)好PLC課程，除了熟練掌握軟件編程外，還應(yīng)該具備程序?qū)懭?、仿真運行和調(diào)試能力。對于PLC初學(xué)者，往往在程序?qū)懭牒头抡嬲{(diào)試過程中出現(xiàn)諸多問題。本軟件具備了模擬PLC仿真調(diào)試等各個功能，學(xué)生可在各個實訓(xùn)項目的模擬場景中根據(jù)系統(tǒng)控制要求進行編程，繪制梯形圖，寫入程序，以及對PLC程序進行仿真調(diào)試運行等操作，在仿真運行中隨時觀察運行結(jié)果與系統(tǒng)設(shè)計要求是否相符。另外，在運行中隨時可監(jiān)控到各個元件與程序的運行狀態(tài)和工作過程。

5)節(jié)省實訓(xùn)資金投入。在PLC課程教學(xué)中引入仿真軟件，實現(xiàn)了將設(shè)備投入大的實訓(xùn)項目搬到計算機中完成，從而減少了材料損耗和設(shè)備維修成本。

3　仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用舉例

下面以《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程中 “交通信號燈控制”這一項目為例，介紹該仿真軟件在其中的應(yīng)用來說明教學(xué)過程。

3.1教師講解分析

1)系統(tǒng)控制要求分析。了解系統(tǒng)的控制要求，并對控制要求進行分析，從而確定系統(tǒng)控制的設(shè)計方案。

2)I/O分配。依據(jù)系統(tǒng)控制要求，分清哪些是系統(tǒng)的輸入，哪些是系統(tǒng)的輸出，各有多少個點，然后進行I/O分配。

3)程序編制。根據(jù)系統(tǒng)控制要求，結(jié)合I/O分配表，進行系統(tǒng)程序編制。

4)硬件組成。 根據(jù)系統(tǒng)控制要求，設(shè)計系統(tǒng)的硬件組成圖。

5)連接線路。根據(jù)硬件組成圖對系統(tǒng)線路進行連接。

6)程序?qū)懭搿⒕帉懞玫某绦驅(qū)懭隤LC。

7)仿真運行。對PLC進行調(diào)試，待程序調(diào)試成功，進行系統(tǒng)仿真運行。

對于以上七個環(huán)節(jié)的演示講解，授課教師都可以在仿真軟件上來實現(xiàn)，該軟件演示界面效果圖如圖1所示，只要點擊軟件右側(cè)的控制要求、I/O分配、程序編制、電路組成、線路連接、程序?qū)懭?、仿真運行等環(huán)節(jié)，就會進入相應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容。從圖1可以看出，該仿真軟件界面良好，仿真軟件上的PLC模塊、空氣開關(guān)、按鈕、繼電器、指示燈等元器件和實際元件的結(jié)構(gòu)外形相似，讓學(xué)生有種身臨實際情境的感覺，極大地增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極主動性。

3.2學(xué)生動手操作練習(xí)

讓學(xué)生親自動手進行整個實訓(xùn)項目的完整設(shè)計訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，尤其對于學(xué)生學(xué)習(xí)軟件編程、程序?qū)懭牒蛙浖{(diào)試這些重難點進行反復(fù)練習(xí)，以便學(xué)生熟練掌握PLC軟件的使用方法，也有助于學(xué)生加深對PLC理論知識的理解。圖2是仿真軟件中PLC的模擬編程界面，其功能十分強大，與實際PLC基本一致。圖3是仿真軟件仿真運行界面，從圖3中可以看到，交通信號燈的動畫場景與實際現(xiàn)場基本相似，仿真運行結(jié)果的動畫展示，使學(xué)生充分體驗到了一個實訓(xùn)項目設(shè)計成功的喜悅之情。

4　結(jié)束語

仿真教學(xué)已經(jīng)成為一種受到教師所喜愛的新興的輔助教學(xué)手段，將仿真軟件應(yīng)用于PLC課程教學(xué)中，突破了PLC課程傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使理論教學(xué)和實踐教學(xué)有機結(jié)合，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)PLC課程的興趣，改善了教學(xué)質(zhì)量，并在一定程度上克服了PLC實訓(xùn)硬件設(shè)備的限制[5]。實踐證明，該仿真軟件的應(yīng)用可作為PLC項目式教學(xué)的有效途徑，幫助師生更好地完成PLC課程的教學(xué)任務(wù)。當(dāng)然，也要注意到仿真軟件的輔助作用和工程實際能力之間存在一定的差距，兩者要相互結(jié)合，相輔相成，不能完全以仿真軟件來代替PLC實訓(xùn)操作課[6]。

[1]孫振強.可編程控制器原理及應(yīng)用教程(第2版)[M].北京: 清華大學(xué)出版社,2008.

[2]姜坤.淺談PLC仿真軟件在PLC 教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子世界,2012(4):167-168.

[3]田彩云.PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中的作用[J].湖北廣播電視大學(xué)學(xué)報,2010(5):3-5.

[4]趙雙蘭.仿真學(xué)習(xí)軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè),2010(2):70-71.

[5]楊進.談PLC 仿真學(xué)習(xí)軟件在PLC 教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究, 2007(5):171-172.

[6]李杰臣, 劉瓊. PLC 軟件仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[J].成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2006, 22(1):25- 27.

Application of Simulation Software inPLCApplicationTechnologyCourse

ZHU Hui-dong

(Mechanical Department of Fuxin Higher Vocational School, Fuxin 123000, Liaoning, China)

PLCApplicationTechnologyis an important professional course in vocational schools, and learning this course well lays an important foundation of knowledge for the students in mechanical and electrical industry in the future. In view of the existing problems in current PLC teaching such as students’ learning interest being not high, monotonous teaching content, students’ poor visual understanding of difficult problems, a simulation software is introduced in the theoretical teaching. Through traffic lights control instance, system of presentation and interpretation of the project of a complete process: the I/O allocation, hardware, programming, wiring, wiring program writing, the simulation running, etc. The application of simulation software greatly improves the students’ interest in learning, making dull difficult subject vivid, thus improves the teaching effect.

programmable controller; simulation software; PLC

2016-02-29

朱會東(1979-)，男，遼寧阜新人，阜新高等?？茖W(xué)校機械系講師，碩士，研究方向為機電工程。

TP273-42

B

1008-9446(2016)04-0080-03