電氣控制與PLC課程多媒體教學中組態軟件的應用分析

劉曉燕

摘要：本文對組態軟件在電氣控制與PLC課程多媒體教學中的應用進行了分析，對課件的制作、教學課件進行了說明，以促使組態軟件的有效運用。

關鍵詞：PLC；電氣控制；組態軟件

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）06-0200-02

職業院校中，在數控技術、機電一體化等專業中都開設了電氣控制與PLC課程。對于該課程而言，其專業性非常強，對PLC原理、繼電器、電器原理等相關知識都有所涉及，而產生的問題也是非常抽象的，難以理解。運用傳統的教學方法，并不能有效促使教學效果的形成，這樣學生對知識的理解就比較困難。但通過組態軟件的利用，可以節省教學時間，對學生的學習積極性具有較好的促進作用，并且能夠較好地表現知識的實際內容和原理，能夠促使良好教學效果的進一步實現。

一、多媒體課件制作中組態軟件的應用

多媒體教學課件的制作是多媒體教學的關鍵內容，而多媒體課件的軟件制作形式包括Flash、Power Point等。就一般的課程而言，運用Power Point軟件進行制作，就可以達到較好的教學效果，且實用簡單，不過動態仿真方面，有些內容就會有所缺乏。但通過Flash的運用，可以達到動態仿真的教學效果，然而這類軟件對使用水平具有較高的要求。作為一種工控軟件，組態軟件的用戶能夠依據應用對象和控制任務的各項要求，在各功能模塊的靈活配置和組合下，對用戶應用軟件進行構成。組態軟件的使用比較簡便，而非計算機專業的教師能夠依據教學的需要對符合自身教學風格的教學軟件進行制作和設計。在組態軟件的利用過程中，所提供的功能包括視頻輸出、程序編寫、動畫連接、圖形繪制、文字錄入等，所以，對組態軟件進行使用，可對電氣原理圖進行繪制，同時可以利用命令語言編程、動畫連接完成電氣控制系統仿真演示，對多媒體課件制作的需要滿足具有重要的作用。

二、組態軟件的仿真原理

在電氣控制與PLC課程多媒體教學中，使用組態軟件，對電氣控制系統仿真的有效實現是其最為主要的優勢。組態軟件是針對工控而設計的一種工具軟件，可通過上位機串口，監控下位機，以促使數據的有效交換。為此，使用組態軟件對課件進行制作，一方面能夠對PLC系統輸入設備進行仿真，另一方面還可以全真模擬被控對象以及輸出設備，而這也是其他多媒體軟件不能夠達到的功能，對傳統實物實驗中發生的困難具有較好的解決效果。此外，在沒有電器實物的情況下，通過組態軟件的使用，可以促使電氣控制系統仿真的實現。在電氣控制系統仿真的作用下，對學生理解電氣控制原理的效果非常有利，可促使課堂教學質量的良好提高。控制電路、主電路為電氣控制電路的兩個重要部分，PLC與繼電器-接觸器的控制系統的主電路相一致，而控制電路存在著一定的差異。依據不同的作用與功能，控制電路可分為控制部分、輸出部分、輸入部分。其中控制部分針對輸入部分的信息采集，可以進行邏輯運算和判斷，同時對輸出部分發出調整指令，形成一個閉環、循環的工作方式。傳統的接觸器、繼電器控制中，接觸器的輔助觸點、繼電器的輔助觸點、導線和線圈組成硬接線能夠對控制部分的邏輯進行實現。核心系統為PLC，主要執行軟邏輯程序。借助組態軟件的使用，實現控制系統的仿真，能夠利用圖形動畫連接將輸入信息提供給仿真系統，文字、外觀、圖形色彩等形式的變化能夠對輸出狀態的改變進行反映，對被控對象的運行狀態非常有利。而控制部分邏輯功能的實現，在組態軟件的使用過程中，用戶定義命令語言可以促使應用程序的有效驅動。畫面、事件、程序的命令語言是命令語言的主要部分。C語言與語法類似，其詞法非常完備，具備一定的數學函數、運算符等。一般程序語言定義的變量與使用的數據變量有所不同，可以來自于組態軟件內部。另外，時間驅動能力是組態軟件的重要功能，PLC循環掃描工作的原理與此種工作方式較為相似。為此，運用組態軟件的命令語言，促使邏輯運算的有效實現，同時借助畫面動畫連接實時顯示數據的變量，即使不具備電氣設備和PLC，也可在組態軟件中對動態仿真模擬進行實施。

三、課件制作的步驟

1.依據電氣控制原理，在變量定義的過程中，要對以下一些內容進行關注。內存離散型為變量類型的重要定義，對邏輯運算進行運用，并不對其他設備進行數據的交換。對變量的初始開關狀態進行選擇，默認狀態為關。繼電器所屬觸點與接觸器的定義應為同一變量，電器驅動部分狀態對其開關初始狀態進行決定。依據需求對輔助變量進行定義，促使特殊功能的實現。與PLC進行數據交換時，I/O離散型應為輸入變量的類型，對相應設備進行連接。

2.畫面編輯與設計。仿真的圖形界面包括被控對象、梯形圖、PLC接線圖、電氣原理圖。運用組態軟件可對多個畫面進行圖形界面的設計。各種圖形符號能夠組成課件圖形界面，梯形圖指令、電氣符號可反復進行使用。利用工具箱中的繪圖工具進行繪制形成的損耗比較大，若對圖庫中已制作成型的圖素進行運用，就會降低繪制的難度，可促使工作效率的有效提高。可對低壓電器庫進行建設，對常見的電氣符號進行存放，而梯形圖指令符號的存放可通過梯形圖庫來實現，對設計中運用的其他圖形符號進行存放，可借助輔助圖庫。通過動態仿真的使用，對電氣控制線路的工作狀態進行顯示，作為圖庫精靈，對電氣控制系統工作狀態的反映就要達到非常直觀，這對電氣控制原理的闡述非常有效。與此同時，對圖片、視頻、文本等內容進行添加，可豐富界面的內容。

3.動畫連接。對部分圖形而言，需要進行動態顯示，這些對象就要對動畫連接進行設置，這樣一來，依據變量的變化，就能夠促使一定動作的有效產生。對于控制系統的輸入部分來講，繼電器、開關、按鈕共同組成圖形對象，在仿真狀態下，當命令發出后才能促使其實現，這就必須對控制面板、按鈕進行相應的設置，操作按鈕并對系統輸入信息進行提供。

4.邏輯運算的實現。電氣控制系統在仿真狀態下，控制電路、主電路具備一定的邏輯關系。通過事件命令語言、程序命令語言的運用，可促使邏輯運算的有效實現。如果時間響應的要求并不高，提高對組態軟件的掃描周期、基準頻率，就能夠滿足電氣控制仿真的需求。線圈斷電、通電可對控制電路的工作狀況進行反映，通過電動機的運轉，可對主電路的工作狀態進行反映，對于后臺的應用程序而言，電動機運轉狀態、線圈變量的邏輯表達式是重要的組成部分。

5.調試和運行。組態軟件系統的運行配置、運行調試程序的正確與否，必須通過輸入命令按鈕的操作來實現，對PLC梯形圖軟元件狀態動作、電氣控制系統各電器狀態動作進行觀察，確保電動機的有效運轉。

在電氣控制與PLC課程中，對組態軟件進行應用，結合圖片、視頻、聲音、文字等功能，可對完善的多媒體課件進行有效的設計，在實驗、教學中進行運用，能夠促進教學效率和質量的提高。

參考文獻：

[1]張順星，張玉潔.組態軟件在電氣控制與PLC教學中的應用[J].中國現代教育裝備，2009，（13）.

[2]袁清萍.高職《電氣控制與PLC技術》的教學改革初探[J].銅陵職業技術學院學報，2009，8（1）.

[3]朱建紅.組態軟件在PLC電氣控制實訓教學中的應用[J].中國科技信息，2008，（6）.

[4]金盛愛，王偉.PLC仿真軟件在機床電氣控制與PLC課程設計中的應用[J].遼寧高職學報，2008，10（10）.

[5]卓民.PLC課程采用組態軟件等新手段的教改探討[J].計算機光盤軟件與應用，2010，（14）.