西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態——微課設計與制作

唐 敏　宋云艷（長春職業技術學院，吉林　長春　130033）

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西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態
——微課設計與制作

唐 敏宋云艷
（長春職業技術學院，吉林長春130033）

摘要：微課，因其短小精悍、資源多樣、實施靈活等特點，逐漸被更多的學生和老師喜愛。本文以《現場總線技術及應用》課程中的西門子S7-300PLC單站的硬件組態進行微課的設計與制作，取得了較好的教學效果。

關鍵詞：微課；現場總線；西門子S7-300PLC；硬件組態

微課是按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環節而開展教與學活動的各種教學資源有機組合。微課通常圍繞某一個知識點展開，突出重點、指向明確，在較短的時間內充分利用各種教學資源展開教學，往往會達到比傳統課堂教學更好的學習效果。本文以《現場總線技術及應用》課程中的西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態為例，說明微課的設計與制作。

表1　模塊的型號和訂貨號

1 微課的選題

制作出一堂優秀的微課，其決定作用的是微課內容的選擇與設計。在微課選題時側重于課程教學的重點和難點。《現場總線技術及應用》課程是機電一體化專業的一門專業課。其中Profibus現場總線，它作為一種典型的現場總線，廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等各個領域。一般情況下，Profibus現場總線的主站多為西門子S7-300系列的PLC，為了完成Profibus現場總線控制系統的構建，首先要對西門子S7-300PLC單站進行硬件組態。而S7-300PLC單站硬件組態作為課程學習的一個重點內容，要求學生能夠掌握硬件組態方法，并從中領悟出它的實際應用意義，這也是筆者在微課設計時重點思考的問題。學習該內容之前，學生已經學習了PLC可編程控制器、Profibus現場總線通信協議等知識。

2 教學過程設計

2.1 問題引入

為了更好的掌握S7-300PLC的硬件組態方法，首先了解S7-300PLC的硬件結構。S7-300PLC的硬件結構與S7-200PLC不同，S7-200為整體式的PLC，而S7-300為模塊式PLC，各種模塊相互獨立，安裝在固定的機架上，構成一個完整的PLC系統。具體結構如圖1所示。

在PPT課件中制作了S7-300PLC各模塊在機架安裝過程的動畫，生動展示了硬件的安裝過程，并在動畫中強調了PS電源模塊和IM接口模塊是可選的。通過這個設計讓學生建立起對S7-300PLC硬件結構的一個感性認識。

那么，為什么要對S7-300PLC進行硬件組態以及硬件的組態環境。這個問題是通過卡通動畫模仿師生間的交流過程。強調像S7-200這種小型的PLC，只要把硬件安裝在機架上，就可以直接使用，而對于S7-300這種大中型的PLC必須事先對它進行組態，才能夠正常使用。組態過程是通過STEP7軟件完成的，STEP7用于所有西門子部件進行硬件和通信連接組態、參數設置和編程。在STEP7軟件完成硬件組態后，要將組態結果下載到PLC中。

2.2 硬件組態過程

本文要組態的S7-300PLC系統由一個電源模塊，CPU模塊和一個信號模塊組成。各模塊的型號和訂貨號見表1。

通過這個環節設計，讓學生明確組態任務。

指出在組態時，要依據模塊的型號和訂貨號進行組態。如CPU模塊，它的型號是CPU325-2DP，其中2DP是指它帶有2個Profibus- DP接口。型號的信息不是唯一的，很多模塊可以有相同的型號，接下來要看它的訂貨號，訂貨號是唯一的。因此組態時要依據模塊的型號和貨號進行硬件組態。

打開STEP7軟件完成硬件組態過程，首先新建一個項目，在新建的項目上單擊右鍵，插入simatic300站點，下一步對它進行硬件組態。雙擊硬件，進入組態環境。組態的第一步一定是先插入機架，因為所有模塊都要安裝在這個機架上，之后依次組態電源模塊、CPU模塊和信號模塊，并編譯和保存。組態的演示過程是通過錄制屏幕的方式完成的。組態結果如圖2所示。

2.3 驗證組態結果

通過編寫一個按鈕控制指示燈的程序，驗證組態結果是否正確。讓學生掌握在沒有實際硬件的條件下，驗證組態結果的方法。

西門子S7-300PLC軟件自帶仿真器PLCSIM，打開仿真器，將組態編譯后的系統數據塊和程序塊OB1一起下載到PLC仿真器中。如圖4所示。

在仿真器界面，將CPU的模式置為運行狀態，其中“SF”為硬件故障指示燈。如果“SF”閃爍，說明組態有錯誤。如果SF不閃，說明組態是正確的，當按下按鈕I0.0 ，這時指示燈Q0.0 有信號，說明組態是正確的。

2.4 知識拓展

對于Profibus-DP總線，如果它上面掛有兩臺西門子S7-300PLC，其中一個作為主站，另一個作為從站。如圖5所示。那如何實現這兩臺PLC之間的通信？請學生思考問題，并激發學生繼續學習的興趣。

3 微課的制作

3.1 教學準備

在錄制微課之前，要做好充分的教學準備，包括詳細的教案設計、Flash動畫、課件、教具等。另外還要籌備相應的錄制工具，如電腦、攝像機、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教學過程，錄屏軟件選用的是 Camtasia Studio7，講解與錄制同步進行，在錄制過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 微課的應用

制作好的微課，要上傳到相應的網站平臺，同時要確保作品正常播放展示。本文介紹的西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態微課作品，參加了2015年微課教學比賽，作品已經上傳到全國高校微課教學比賽網站，可供學習和參考。在實際應用中，教師要對作品不斷反思與修改，做到精益求精。

結語

在新媒體的刺激下，微課作為一種新的教學資源應運而生。它具有主體突出、資源多樣、短小精悍、結構獨立的特點，這使得微課具有較好的應用前景。但是不是所有的教學內容都適合微課教學，微課也不能夠代替傳統的課堂教學。教師在制作微課時，要慎重考慮教學內容、教學方式是否適合于微課教學。在教學過程中，教師應不斷嘗試和反思，制作出一堂精彩的微課以全面提高教學質量。

參考文獻

[1]胡鐵生.“微課”：區域教育信息資源發展新趨勢[J].電化教育研究，2011（10）：61-65.

[2]郭瓊.現場總線技術及其應用[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]林瑩，劉景夏，張兆東，胡冰新，王娜.“零輸入響應”微課教學設計與實踐[J].中國電子教育學會高教分會2014年學術年會論文集，2014：92-94.

中圖分類號：G71

文獻標識碼：A