康永澤

（長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430200）

基于PLC和三菱觸摸屏軟件的教學(xué)應(yīng)用

康永澤

（長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430200）

針對三菱PLC仿真軟件GX Developer不具備良好的仿真界面的缺陷，文章提出利用觸摸屏仿真軟件GT Designer 3實(shí)現(xiàn)友好仿真界面的教學(xué)方法，能較好地觀察PLC的動(dòng)態(tài)控制過程，加深學(xué)生對PLC的理解，提高其學(xué)習(xí)興趣。

PLC；觸摸屏；仿真；教學(xué)

1　概述

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是PLC教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，通常用三菱仿真軟件GX Developer實(shí)現(xiàn)開關(guān)量驗(yàn)證，缺乏直觀性。在工控領(lǐng)域，觸摸屏與PLC組成的控制系統(tǒng)已得到了廣泛應(yīng)用，借助觸摸屏仿真軟件的圖像功能，直觀地模擬被控對象，可以達(dá)到形象生動(dòng)的實(shí)驗(yàn)效果，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。

GT Designer 3是三菱公司用于觸摸屏產(chǎn)品的組態(tài)軟件，它包含了程序編輯、下載、調(diào)試、在線仿真和離線仿真功能。其中，離線仿真功能極大方便了教師授課。基于PLC的組態(tài)軟件仿真教學(xué)，直觀且貼近實(shí)際，能更好地調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提高教學(xué)的效果。如圖1所示，本文以乒乓球比賽計(jì)分系統(tǒng)為例，介紹PLC和三菱觸摸屏軟件的簡單應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)PLC的仿真可視化效果，相信能引起學(xué)生的高度興趣。

圖1 乒乓球構(gòu)思界面

2　畫面構(gòu)思與設(shè)計(jì)

利用GT Designer 3，構(gòu)思畫面的必要信息：比賽名稱、比賽隊(duì)伍以及得分等。也可根據(jù)自己的理解，添加相關(guān)比賽信息。畫面應(yīng)簡潔直觀，易于操作和修改。

對畫面設(shè)計(jì)過程中對文字、操作區(qū)域、色彩采用一致性的原則，一致性的原則主要包含以下2個(gè)方面：（1）對于字體、形狀及顏色的設(shè)定必須采用和國際行業(yè)或者是國家行業(yè)相一致的通用標(biāo)準(zhǔn)；（2）為了使界面更加漂亮，字體、形狀、顏色必須自成一體，不同設(shè)備中相同的設(shè)計(jì)狀態(tài)必須保持顏色一致，這樣在觀看界面時(shí)才能感到舒適，并且提高界面細(xì)節(jié)美工層次。而對于工業(yè)環(huán)境下的運(yùn)行工作人員來說，界面一致性可以降低他們在工作過程中操作失誤的發(fā)生率。

畫面設(shè)計(jì)時(shí)，主要從命令方式、錯(cuò)誤信息處理方式、用戶求助機(jī)制、系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間等4方面進(jìn)行考慮。交互系統(tǒng)中出現(xiàn)問題最多的是系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長，除了響應(yīng)時(shí)間外，不同命令的響應(yīng)時(shí)間差別較大，用戶也難以接受；用戶求助機(jī)制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導(dǎo)致用戶求助某項(xiàng)指南而不得不瀏覽大量無關(guān)信息；錯(cuò)誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準(zhǔn)確的術(shù)語描述，同時(shí)還應(yīng)盡可能提供一些有關(guān)錯(cuò)誤恢復(fù)的建議。此外，顯示出錯(cuò)信息時(shí)，若再輔以聽覺（鈴聲）、視覺（專用顏色）刺激，則效果更佳；命令方式最好是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。

3　對象功能設(shè)置

3.1 數(shù)據(jù)顯示功能

數(shù)據(jù)顯示功能能實(shí)時(shí)顯示PLC的數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以以數(shù)字、數(shù)據(jù)列表、ASCII字符及時(shí)鐘等顯示，分別單擊這些按鈕會出現(xiàn)該功能的屬性設(shè)置窗口，設(shè)置完畢按“OK”鍵，然后將光標(biāo)指向編輯區(qū)，單擊鼠標(biāo)即生成該對象，可以隨意拖動(dòng)對象到任意需要的位置。

3.2 信息顯示功能

信息顯示功能可以顯示PLC相對應(yīng)的注釋和出錯(cuò)信息，包括注釋，報(bào)警記錄和報(bào)警列表。按編輯工具欄或工具選項(xiàng)板中對應(yīng)的按鈕，即彈出注釋設(shè)置窗口，設(shè)置好屬性后按“OK”鍵即可。

3.3 動(dòng)畫顯示功能

顯示與軟元件相對應(yīng)的零件/屏幕，顯示的顏色可以通過其屬性來設(shè)置，同時(shí)，可以根據(jù)軟元件的On/Off狀態(tài)來顯示不同顏色，以示區(qū)別。

3.4 圖表顯示功能

可以顯示采集到PLC軟元件的值，并將其以圖表的形式顯示。單擊圖形對象工具欄的圖標(biāo)，設(shè)置好軟元件及其他屬性后按“OK”鍵，然后將光標(biāo)指向編輯區(qū)，單擊鼠標(biāo)即生成圖表對象。

3.5 觸摸按鍵功能

觸摸鍵在被觸摸時(shí)，能夠改變位元件的開關(guān)狀態(tài)，字元件的值，也可以實(shí)現(xiàn)畫面跳轉(zhuǎn)。添加觸摸鍵須按編輯對象工具欄中的按鈕，設(shè)置好軟元件參數(shù)、屬性或跳轉(zhuǎn)頁面后點(diǎn)“OK”鍵，然后將其放置到希望的位置即可。

3.6 數(shù)據(jù)輸入功能

數(shù)據(jù)輸入功能，可以將任意數(shù)字和ASCII碼輸入到軟元件中。操作方法和屬性設(shè)置與上述相同。

3.7 其他功能

其他功能包括硬復(fù)制功能、系統(tǒng)信息功能、條形碼功能、時(shí)間動(dòng)作功能，此外還具有屏幕調(diào)用功能、安全設(shè)置功能等。

4　程序設(shè)計(jì)

各項(xiàng)參數(shù)說明如圖2所示。圖2所示為M1的基本設(shè)置，加1操作，M2的設(shè)置與M1相同。

圖2 M1，M2設(shè)置

M3，M4：修改（也可變化為減1操作）；如圖3所示，M3，M4的設(shè)置與M1相同。

圖3 M3，M4修改設(shè)置界面

D0～D6：數(shù)據(jù)顯示。D0設(shè)置如圖4所示，D2，D4，D6的格式與D0相同。

GX Developer 環(huán)境下，PLC控制程序的編寫要充分考慮實(shí)際計(jì)分情況，每局的勝負(fù)為11分制。對于10平之后的勝負(fù)判斷，設(shè)計(jì)程序時(shí)要精心安排，不可出現(xiàn)遺漏現(xiàn)象。實(shí)訓(xùn)的時(shí)候，可要求學(xué)生設(shè)計(jì)出程序后，由其他同學(xué)進(jìn)行操作，并爭取其操作具有方便性、實(shí)用性，以進(jìn)一步完善設(shè)計(jì)。參考程序如圖5所示。

圖4 D0參數(shù)設(shè)置

圖5 參考程序

5　仿真運(yùn)行

在啟動(dòng)GT Designer3仿真前，須先在GX Developer中編輯好PLC程序并開啟邏輯測試功能，根據(jù)仿真結(jié)果，進(jìn)一步優(yōu)化程序或增加其他畫面功能，使畫面更符合觀眾需求。

利用本文介紹的方法，還可設(shè)計(jì)出搶答器、石頭剪刀布勝負(fù)自動(dòng)判決系統(tǒng)，在觸摸屏軟件中創(chuàng)造出多種“電氣設(shè)備”，有效地激發(fā)學(xué)生的設(shè)計(jì)興趣與創(chuàng)新思維。

從基于PLC和觸摸屏仿真軟件的應(yīng)用可以看出，該系統(tǒng)運(yùn)行正常，其界面直觀，解決了教學(xué)資源投入不足的問題，具有簡單易學(xué)，可視性好，維護(hù)方便，能快速構(gòu)造各種“設(shè)備”等突出特點(diǎn)，易于開發(fā)出具有針對性的教學(xué)仿真系統(tǒng)，更好地為實(shí)踐教學(xué)服務(wù)。

［1］黃中玉.PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，2009.

［2］王建.觸摸屏實(shí)用技術(shù)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

Application of teaching based on PLC and Mitsubishi touch screen software

Kang Yongze
（Changjiang Institute of Technology， Wuhan 430200， China）

Aiming at the shortage that Mitsubishi PLC simulation software GX developer does not have a good simulation interface， the touch screen simulation software GT Designer 3 is used to realize friendly simulation interface as the teaching method in this paper， which is better to observe the dynamic control process of PLC and deepen students'understanding of PLC， furthermore improving their interest in this course.

PLC； touch screen； simulation； teaching

康永澤（1971— ），男，湖北仙桃，副教授；研究方向：PLC和機(jī)器人智能控制研究。