PLC仿真實驗教學研究

王曉燕

摘 要 可編程控制器是工業環境中必不可少的設備，因此PLC課程是現在高職院校的一門廣泛開展的專業課。但由于其理論抽象性強，使得課程在教授過程中需要實驗室進行相應的輔助。這就需要我們建立仿真性強的實驗環境來使課程直觀化。本文以此為目的比較了傳統實驗室和仿真實驗室的教學，以運料小車為例，講解了仿真的建立過程。

關鍵詞 PLC 實驗 仿真 教學研究

中圖分類號：TP273-4 文獻標識碼：A

PLC是一種工業環境下應用的可編程控制器，在其內部存儲程序和指令，并通過邏輯運算，順序控制、定時和計數等方法來控制各類的工業設備和生產流程。PLC以其可靠性高，編程直觀，適應性好，普遍性強等特點而廣受歡迎，應用范圍不斷增長，目前，許多高校多個專業都將PLC作為專業課或拓展課來學習。但普遍存在的問題是，實驗內容單一，重復性高，不利于學生思維的擴展。因此我們利用實驗輔助系統來提高教學效率，并針對此系統進行了深入的研究。

0概述

一個好的實驗教學系統應具備以下特點：第一，盡量使實驗環境與教學模塊相吻合，包含所學的知識；第二，能實時觀察實驗結果，得出實驗結論；第三，存在進一步拓展的可能性。目前存在的實驗室，實驗步驟具體如下：①根據題目選出與輸入信號數量一致的按鈕作為PLC的輸入量，連接到輸入端子上；②選出與輸出信號數量一致的彩燈作為PLC的輸出量，連接到輸出端子上；將此實驗所對應的程序輸入與實驗臺相連的電腦中，傳送到PLC中通過觀察彩燈的狀態來進行程序調試，指導輸出信號的狀態與實驗要求相一致。盡量選擇與實驗環境匹配的模塊，在模塊中連接輸出信號和輸出信號。這種實驗室的缺陷在于，第一，多種輸入信號只能用同一種開關按鈕代替，多種輸出信號只能用彩燈代替，直觀性較差；第二，精確度不夠精細，例如限位開關動作瞬間對輸出信號造成的影響，實驗室系統無法體現；第三，模塊較單一，比較適合完成驗證性實驗，針對以上實驗室不足，在教學中引用宇龍仿真軟件進行輔助。

1仿真實驗平臺

系統應用分為兩個層次：

（1）根據具體所需模擬的裝置建立模擬裝置模型進行PLC實驗。用戶可以從元件庫中選出所需要的元件，將它們放置在構建窗口的合適位置。通過定義個元件的基本特征（如常開/常閉），元件間的相互關系（如上/下限位）以及與PLC輸入/輸出端口的對應關系，用戶可以建立所需模擬實驗裝置，并且可以隨時修改。當PLC有輸入信號或輸出信號時，該系統會根據PLC信號的含義顯示運動部件的位置變化及開關部件的狀態的變化。

（2）利用已有模擬裝置模型進行實驗。該軟件的控制對象庫中已存入多個PLC教學中常用的實驗場景模型，例如運料小車、洗衣機、混料罐及十字路口交通燈等。針對這些模型進行仿真實驗，有很強的直觀性，且能很大程度提高學生的學習積極性。下面以運料小車為例，模擬實驗的具體步驟如下：首先定義模型中輸入/輸出元件對應的PLC端口號，例如將啟動按鈕接入PLC的輸入端子X3上，停止按鈕接入輸入端子X10上，前進繼電器線圈接入輸入端子Y0上等等。然后進行元件和端口的連線，并對PLC進行編程，完成以上步驟后就可以進行模擬系統實驗。

如果系統的動作與預期要求不符或需要改變動作過程，則可修改PLC程序，直至系統動作滿足要求為止。模擬實驗過程中，每個元器件的狀態都會顯示在PLC的輸入/輸出端子指示燈上，如在圖中狀態，當小車碰到甲限位開關時，PLC輸入端指示燈X1點亮，小車執行甲裝料動作，PLC輸出端指示燈Y2點亮。

2小結

系統使用結果表明，將仿真技術引入PLC實驗教學，增加了實驗過程中的直觀性，教學效果明顯增強，今后將進一步對系統的元件庫進行擴展，使系統的適用性增強。