基于西門子S7—200PLC的仿真器在教學中的應用

摘 要：根據當前PLC教學中的實際情況，引入XK-KDF型PLC控制對象仿真器，介紹了使用方法和教學體會。對提高教學效果，培養學生的開發能力提供參考借鑒。

關鍵詞：S7-200；PLC實踐；XK-KDF型PLC仿真器

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 22-0000-01

可編程控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller），在電氣自動化、電子技術專業是一門必修課，PLC器件本身在工業系統具有非常廣泛的應用，自動化程度高，工作可靠壽命長，安裝調試修改方便。要求學生具有微處理器、邏輯電路、編程語言、繼電器控制電路等相關知識，綜合性較強。

S7-200系列PLC由西門子公司出品，盡管型號不屬于主流產品，但其基本原理、結構特點適合課堂教學，大多可編程序控制器的教材采用該系列產品。

一、本課程教學存在的問題

（一）學生基礎知識較差

高職院校的學生雖然都是高中畢業或相當于高中畢業水平，在升入高職后也開設了一些相關課程，但學生的實際知識水平普遍較低。雖然許多學校做過相關的精品課程，但是跟實際的學生關系不大，學生的學習意愿、學習能力、學習興趣普遍不足，學生根本不看精品課程，盡管老師付出很多汗水，但是效果不大。

（二）缺乏動手實驗能力

由于沒有工作經歷，高職學生習慣于從書本到書本，沒見過相關控制設備和實際的控制效果，沒機會動手也不敢動手。

（三）實踐設備缺乏

由于學校的經費總是不足，相關實驗設備不能提供。致使學生學習了PLC的編程方法和理論知識之后，無法到實驗設備上驗證，很多程序編寫后無法驗證是否正確。這阻礙了學生對PLC理論知識的理解和鞏固，抑制了他們創新思維能力的發展。

二、引用XK-KDF型PLC控制對象仿真器

XK-KDF型PLC控制對象仿真器是由山東星科智能科技有限公司開發的，適用于西門子S7-200系列PLC和三菱FX系列PLC的學習與實訓。XK-KDF型PLC控制對象仿真器由PLC核心單元、開關量輸入單元、繼電器型開關量輸出單元、系列模擬負載、基于三維技術的虛擬負載及接口單元等組成。裝置體積小、功能強、攜帶方便，是PLC學習與實訓的極佳教具。

XK-KDF型PLC控制對象仿真器機配備了編程軟件，與西門子提供的V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9編程軟件一致，而且還更簡潔、更易上手。另外，廠家還配備了實驗指導書和光盤。

XK-KDF型PLC控制對象仿真器完全是低壓電源，對學生的安全有保證。

三、XK-KDF型PLC控制對象仿真器的使用

在教學中首先應介紹S7-200系列PLC的基本組成、工作原理、輸入輸出和S7-200系列PLC內部元器件。

（一）硬件連接

每臺XK-KDF型PLC控制對象仿真器需要與電腦配合，用于編程和傳遞數據，要求實驗室配備電腦，也可以幾個同學用一臺電腦。

將XK-KDF型PLC控制對象仿真器的編程軟件安裝到計算機，用串口數據線將電腦和XK-KDF型PLC控制對象仿真器連接，還要運行驅動程序。需要說明的是，XK-KDF型PLC控制對象仿真器有模擬負載和虛擬負載兩種運行模式，虛擬負載可以再電腦上顯示運行的平面動畫。模擬負載是用串口轉換成USB口與電腦連接，虛擬負載是USB口直接連接。連接后還要在電腦設備管理器中查看端口號是否匹配。

根據具體的實訓內容，按電路圖用連接軟線連接輸入端口、輸出端口、電源端口、開關端口、公共端端口。

（二）軟件使用

運行SK-PLC編譯軟件，編寫或打開現有的程序文件后，將狀態調到編程狀態，用通訊菜單將程序下載到XK-KDF型PLC控制對象仿真器，顯示下載成功后再將狀態調到運行狀態。

硬件和軟件都調試安裝成功后，啟動按鈕觀察效果。

四、使用XK-KDF型PLC控制對象仿真器取得的效果

教學實踐證明，使用XK-KDF型PLC控制對象仿真器實踐教學是切實可行的，并且已取得良好的教學效果。具體體現在以下幾個方面：

（一）學生對PLC課程的興趣明顯提高

因為使用XK-KDF型PLC控制對象仿真器可以直觀生動地顯示執行程序結果，使抽象的程序形象化，看得見摸得著。學生在計算機上利用簡單的編程軟件就能完成程序的調試與運行，自己對程序做的每一點修改都能導致運行結果的變更，有些實驗內容像交通燈控制、數碼顯示等經典實驗的成功，使學生非常有成就感，這種感覺促使學生的學習由被動變為主動。

（二）學生具備了動手編程能力

當學生學習了基本的編程指令，具備一定的編程能力后，教師可適當運用任務驅動教學法，即布置給學生一個明確的編程任務，放手讓學生自己去想方法、查指令、編程序，讓他們在編程軟件的輔助下反復地查找程序漏洞、觀察運行結果，反復修改，直至運行結果達到預期的任務目標。在做這些工作的過程中，對學生的編程能力是一個極好的鍛煉與提高。學生對PLC理論知識的掌握更牢固。

（三）學習優秀的同學參加相關大賽取得優異的成績

除了實驗指導書上指定的實驗外，有能力的同學可以利用XK-KDF型PLC控制對象仿真器開發新的項目，參加相關的技能大賽，舉一反三，取得優異成績。

總之，XK-KDF型PLC控制對象仿真器應用到PLC的實踐教學中，不僅解決了學生普遍存在的各種實際問題，而且還能使優秀學生脫穎而出。這對培養學生創新思維能力、軟件綜合設計開發能力具有重要意義，可為學生以后的工作就業奠定良好的基礎。為了培養具有綜合素質的技術型人才，高職院校對XK-KDF型PLC控制對象仿真器硬件實驗設備的投資是很有效果的。

參考文獻：

[1]孫平.可編程控制器原理及應用[M].北京：高等教育出版社，2003.

[2]張文明.可編程控制器及網絡控制技術[M].北京：中國鐵道出版社，2012.

[作者簡介]邱省林（1959.06-），信息工程系，副教授，從事機電設備等方向的研究和教學工作。