探討三菱PLC仿真軟件教學效果

朱峰剛，賈聃

（新疆工程學院，新疆烏魯木齊，830023）

1 當前PLC實驗教學存在的問題

基于PLC實驗教學調研分析發現，當前PLC課程實驗教學存在以下幾點問題：

（1）PLC實驗教學較為傳統，且只能進行課內基礎實驗教學。在實驗教學過程中，通常采用實驗箱方式進行，導致學生對電器輸出控制信號認識不足，控制程序執行不完善。

（2）課內基礎實驗教學存在不直觀的缺點，學生輸入并執行程序后，只能觀察到二極管被點亮，不利于學生程序運行判斷能力的提升。

（3）PLC理論知識較為抽象，學生理解難度大，具體教學實踐存在學生鉆研不深入、知識理解不深刻等問題，無法達到預期教學效果與教學目標。

（4）實驗教學過程不靈活，且學生學習的PLC型號與實驗實際使用的PLC型號不同，不利于學生知識訓練和創新能力培養。

（5）PLC實訓臺應用不廣泛，且數量有限，無法保證實訓課程的全面性和深入性，出現實訓課程實施問題、書本知識固化問題、實訓課程教學不精準等問題。

2 仿真軟件教學優勢分析

仿真軟件（Simulation Software）是專用于仿真的計算機軟件。仿真軟件在PLC課程中的應用可以幫助學生更直觀、更全面地了解PLC理論知識和PLC指令系統，以提升學生獨立編程能力。同時，PLC課程注重對學生工程經驗的培養，應用仿真軟件開展PLC教學，可以通過梯形圖編輯、仿真控制，幫助學生提升問題分析能力和解決能力，最終實現學生技術能力及素養提升。具體而言，仿真軟件教學優勢體現在以下幾方面：

（1）具有較高的安全性。PLC實驗教學過程中，上電實訓會用到較大電壓。若學生操作不規范，極易出現安全隱患。通過仿真軟件的應用，學生可以對上電過程進行模擬，在有效保障學生人身安全的基礎上，不斷提高學生操作的規范性和精準性，有利于學生技術能力發展。

（2）具有較高的靈活性。PLC實驗教學實踐過程中會應用到一些特殊設備，且這些設備的應用具有較高要求。為保證實驗順利進行，教師通常應用固定化模塊和編程思維，引導學生進行學習，不利于學生思維延伸和發展。通過仿真軟件的應用，學生可以在軟件程序中對每個器件進行調試，有效提高了實驗教學的靈活性，有利于學生在器件的靈活應用中，全面理解和掌握PLC知識，并獲得技術能力提升。

（3）節約實驗教學成本。傳統實驗教學中，實訓臺的應用需要購買相應教學模塊，且應及時維護和更換相應器件，給院校帶來較大的實驗教學投入壓力。通過仿真軟件的應用，可以實現學生自由編寫程序，在節約實驗教學成本的基礎上，滿足學生不同設備與功能編程需求。

（4）軟件功能豐富。仿真軟件界面功能豐富，在PLC實驗教學中的應用，可以為學生提供實訓室無法模擬的工作場景，有利于提高學生的學習針對性和全面性，幫助不同學習能力的學生開展有效學習。

3 三菱PLC仿真軟件教學案例

3.1 三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件介紹

三菱FX—TRN—BEG—C是針對PLC系列設計的仿真軟件，該軟件可以實現梯形圖繪制及梯形圖程序自動轉換。同時，三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件的使用門檻低，操作簡便，軟件圖像逼真，具備監控功能，可以將梯形圖程序轉換后，模擬寫入到PLC主機，從而實現PLC控制現場設備的仿真運行。應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件，進行梯形邏輯編程及虛擬制造單元實時控制，可以完成PLC仿真教學內容。在此過程中，軟件用戶可以動態、實時了解設備運行情況，且可以通過模擬結果分析，找出完善編程的切入點，有利于不同學習階段的學生選擇適宜的學習內容，為學生編程及其他專業技術能力提升提供助力。

3.2 三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件教學舉例

為深化應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件開展PLC教學實踐活動，應先明確仿真軟件應用的切入點，具體有以下幾點：

第一，針對學生對PLC理論知識理解不透徹的問題，教師可以引導學生應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件，通過實際操作練習學習和內化PLC理論知識。需要注意的是，教師應密切關注學生的實際操作情況，若存在操作偏差等問題，及時指導和引導學生進行正確操作練習，以有效提高學生PLC理論知識能力和技術操作能力。

第二，針對教師布置的實踐任務問題，教師可以引導學生利用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件進行實踐訓練，并讓學生對實踐結果進行思考，以提升學生實踐訓練深度性，激發學生深度學習的積極性。同時，教師可以引導學生自由選擇實訓練習，以幫助學生及時查缺補漏，完善自身知識體系。

第三，針對學生知識應用能力培養問題，教師可以引導學生在三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件中，選擇典型程序進行仿真訓練，以強化學生對基礎知識的掌握，實現學生知識應用能力提升。

第四，針對學生PLC編程思路問題，教師可以引導學生應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件執行實踐任務，并引導學生對實踐效果等進行分析和探討，以進一步優化學生的編程思路，提升學生編程能力。

為有針對性的探索三菱PLC仿真教學效果，分別以電機正反轉、自動門控制系統設計為例進行介紹。

（1）電機正反轉教學案例

應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件進行電機正反轉教學，軟件控制要求如下：

第一，按動電機正轉按鈕，使電機正轉，同時正轉指示燈亮起；

第二，按動電機停止按鈕，使電機停止運行；

第三，按動電機反轉按鈕，使電機反轉，同時正指示燈燈亮起；

第四，按動電機停止按鈕，使電機停止運行。

為保證學會充分掌握課程知識，理解并內化難點，教師應在教學實踐中，應用工程項目實踐教學法，將工程項目分成若干子系統，且保證各系統的難度逐層遞增，確保學生在完成工程項目任務中充分理解電機正反轉控制要求，并學會思考如何應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件解決此類問題。另外，教師應引導學生有針對性的利用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件，對程序進行編寫和結果演示，以達到控制要求。

梯形圖編寫：

應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件，在梯形圖編寫狀態下輸入程序并轉換，最后時限相應控制功能，具體如圖1所示。

圖1 梯形圖編寫

仿真控制界面：三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件的控制界面主要包括現場仿真區、編程區、模擬控制室等。

通過實驗分析，學生理解并掌握了電動機正轉與反轉相關知識，可以通過不停止的操作，直接實現點擊正轉與反轉。這有效幫助學生明確了控制的重點與難點，進一步提高了學生的知識理解能力和應用能力。

（2）自動門控制系統設計教學案例

應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件進行自動門控制系統設計教學，設計要求如下：

①當汽車到達門前，門可以自動打開；

②當汽車離開門，門可以自動關閉；

③當上限為“開”的狀態時，門不會再打開；

④當下限為“開”的狀態時，門不會再關閉；

⑤當汽車行駛至檢測范圍內，且汽車位置位于入口傳感器、出口傳感器相應位置時，門不會再關閉；

⑥自動門中，蜂鳴器動作為拉響；

⑦當汽車行駛至監測范圍內，且汽車位置位于入口傳感器、出口傳感器響應位置時，燈亮起；

⑧可以實現門開關的手動控制。

梯形圖編寫：在梯形圖編輯狀態下，輸入相應程序并對其進行轉換，最后寫入三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件中，實現控制功能，具體如圖2所示。

圖2 梯形圖編寫

仿真控制界面：三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件的仿真界面包括編程區、現場仿真區等；仿真動畫區域由位置傳感器、車、自動門等組成。應用仿真軟件可以模擬汽車行駛到門入口、出口等位置的實時狀態，并通過相應按鈕、指示燈操作，實現控制程序的啟動和應用。

通過仿真實驗分析，學生理解并掌握了自動門控制設計相關知識，并通過不間斷的操作，實現自動門的控制，有效幫助了學生明確自動門設計及控制的重點與難點，為提高學生的知識應用能力、創新能力和思維能力奠定基礎。

3.3 三菱PLC仿真軟件教學效果

通過三菱PLC仿真軟件的應用，有效提升了教學實效，對學生綜合能力發展起到推動作用，具體體現在以下幾點：

（1）明顯提升了學生的學習積極性。在應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件過程中，學生可以根據軟件中的任務要求，對程序進行自主編寫，并通過仿真實驗，驗證程序編寫的正確性和優化切入點。若在程序編寫過程中遇到困難，學生可以查詢資料或向教師請教，在保證仿真實驗順利性的基礎上，提高學生學習的主動性和積極性，為學生知識能力和實踐能力發展提供助力。

（2）提升了實驗學習的安全性。傳統教學實踐中，教師需要在教學實踐開始前安排學生做好應急保護，避免學生接錯線路，導致觸電等事故。應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件進行實驗訓練，無需應用實訓臺進行實驗訓練，在降低對實訓臺配置要求的同時，有效保證了學生的安全。

（3）提高學習便利性，節約學習成本。應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件開展學習實踐活動，學生只需要通過電腦操作學習即可，有效提升了學習便利性，節約了實訓臺等教育投入成本。

（4）提升了學生的學習效率。學生應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件進行編程和實驗學習，無需插接線。同時，學生可以在軟件內直接進行程序操作，減少了設備接線的時間損耗，有效提升了學生的知識學習效率與質量。

（5）有利于提升學生的創新思維能力。應用三菱FX—TRN—BEG—C仿真軟件進行實驗學習，可以提高實驗學習的直觀性、全面性，有助于學生將理論知識內化為實踐能力和職業技能，且在不同實驗流程嘗試中，學生的知識體系得到完善，創新思維能力得到提升。