PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中的作用

田彩云

（湖北廣播電視大學(xué)，湖北 武漢 430073）

PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中的作用

田彩云

（湖北廣播電視大學(xué)，湖北 武漢 430073）

自PLC問世以來，以其可靠性高、通用性強(qiáng)和使用簡便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，因此，現(xiàn)在各類學(xué)校電氣、機(jī)電類專業(yè)普遍開設(shè)PLC 及其相關(guān)課程。將仿真軟件引入PLC 教學(xué)中可以提高教學(xué)效果，提高學(xué)生對(duì)于PLC技術(shù)的應(yīng)用水平。

PLC；仿真軟件；教學(xué)；PLC編程；教學(xué)效果

一、PLC課程教學(xué)中存在的問題

1.課程要求高，學(xué)生學(xué)習(xí)有困難。PLC 課程具有信息量大、編程枯燥的特點(diǎn)。在PLC編程過程中學(xué)生要根據(jù)控制要求來確定控制方案，這就要求學(xué)生有一定的理論基礎(chǔ)和自主學(xué)習(xí)意識(shí)，因此導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)這門課有困難。

2.配套實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足，學(xué)生實(shí)踐不夠。一套PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備價(jià)格較高，而很多高職院校的資金又相對(duì)緊張，因此購買的PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備數(shù)量有限，而且近年來相關(guān)專業(yè)招生人數(shù)激增，根本無法保證學(xué)生一人一套。其次只要是做硬件實(shí)訓(xùn)，肯定存在設(shè)備的故障損壞和材料的損耗，這一方面增加了維修維護(hù)成本，另一方面也降低了實(shí)訓(xùn)的開出率。

3.實(shí)踐遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于理論學(xué)習(xí)，抑制學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。按照通常的教學(xué)過程，一般是任課教師按照教材的順序進(jìn)行教學(xué)，就是先將全部基本指令講解完畢，再講解PLC的編程方法，然后再讓學(xué)生去做實(shí)訓(xùn)，實(shí)踐遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于理論。

以上問題在現(xiàn)在的高職院校PLC教學(xué)中還是比較多見，針對(duì)這些問題，筆者經(jīng)過教學(xué)實(shí)踐和探索，認(rèn)為將PLC的仿真軟件應(yīng)用于PLC教學(xué)中是解決這些問題的理想方案。

二、仿真軟件的作用

在教學(xué)中應(yīng)用該軟件主要有以下幾方面作用：

1.模擬真實(shí)的場景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

教育心理學(xué)認(rèn)為，學(xué)習(xí)興趣是學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，是推動(dòng)學(xué)生努力學(xué)習(xí)的強(qiáng)大動(dòng)力。學(xué)生只有對(duì)PLC學(xué)習(xí)有了濃厚的興趣，才會(huì)有求知的欲望，才能勤于思考，才能自主學(xué)習(xí)和有所創(chuàng)新。該軟件利用三維虛擬空間進(jìn)行設(shè)計(jì)，模擬出多種真實(shí)場景，例如 ：交通信號(hào)燈控制、分揀和分配線控制、舞臺(tái)裝置控制、輸送帶控制等，每一個(gè)場景都惟妙惟肖。學(xué)生可以在任意一個(gè)場景中按照控制要求進(jìn)行編程，繪出梯形圖，并對(duì)PLC進(jìn)行仿真運(yùn)行操作，在仿真運(yùn)行中可以觀察運(yùn)行結(jié)果是否符合設(shè)計(jì)要求。這些生動(dòng)的動(dòng)畫模擬程序運(yùn)行結(jié)果，比在教室里枯燥的講述有趣，學(xué)生更樂于接受也更直觀，可幫助學(xué)生更好地理解PLC程序控制作用。相當(dāng)于將“實(shí)訓(xùn)場所”搬入課堂，實(shí)現(xiàn)課堂與實(shí)訓(xùn)場所的相互交融，讓學(xué)生既在學(xué)中練，又在練中學(xué)，正好可以解決PLC課程編程枯燥的問題，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。

2.模擬的被控設(shè)備種類多，是實(shí)際實(shí)訓(xùn)控制對(duì)象的一個(gè)重要的補(bǔ)充

PLC實(shí)訓(xùn)一般都要求有真實(shí)的被控對(duì)象，而真正的被控對(duì)象一般都具有體積大、分量重、價(jià)格昂貴、維護(hù)困難等特點(diǎn)，很難在實(shí)訓(xùn)室配備。現(xiàn)在一般實(shí)訓(xùn)室通常配置了一些相對(duì)簡單的設(shè)備，如： 電動(dòng)機(jī)、交通燈控制板，而像物料分揀系統(tǒng)、舞臺(tái)燈光控制系統(tǒng)這樣的實(shí)訓(xùn)裝置即使有數(shù)量也有限。而該軟件模擬出多種被控設(shè)備，例如 ：自動(dòng)門控制、分揀和分配線控制、舞臺(tái)裝置控制、輸送帶控制等。從教學(xué)意義上來說，即可以克服真實(shí)被控對(duì)象的缺點(diǎn)，又極大地豐富了控制對(duì)象種類，擴(kuò)展了學(xué)生的工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

3.難度漸進(jìn)的課題設(shè)計(jì)，方便因材施教

該軟件設(shè)置了初級(jí)、中級(jí)和高級(jí)多層次的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，各課題之間呈現(xiàn)出漸進(jìn)式的提高，各個(gè)環(huán)節(jié)有數(shù)目不等、難度不同的設(shè)計(jì)題。在教學(xué)過程中教師可以結(jié)合使用的教材以及學(xué)生的基本情況來選擇相應(yīng)難度的課題，對(duì)于PLC編程要求高的專業(yè)可適當(dāng)多選擇幾個(gè)難度高的課題。此外還可以根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況適時(shí)地調(diào)整，當(dāng)學(xué)生學(xué)習(xí)吃力時(shí)只要求完成基本課題任務(wù)，以免學(xué)生失去學(xué)好這門課的信心；學(xué)習(xí)情況較好時(shí)可增加課題任務(wù)，提升學(xué)生的自信。此外，在教學(xué)應(yīng)用中教師可以直接把該軟件給定的控制任務(wù)作為課題，也可以靈活地根據(jù)自己的授課需求借用其模擬場景布置控制任務(wù)，軟件照樣可以仿真運(yùn)行。

4.創(chuàng)建了良好的課后自學(xué)平臺(tái)

在該軟件B、C兩個(gè)單元的基本編程訓(xùn)練中，采用了專家指導(dǎo)式的編程提示，在每一個(gè)程序的學(xué)習(xí)單元中，操作步驟都詳細(xì)明了地列出了，逐步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)編制簡單的梯形圖，對(duì)于程度低的學(xué)生自學(xué)此部分可鞏固基本程序的編程。對(duì)于程度較好的學(xué)生可以選擇適合自己水平的感興趣的課題練習(xí)，該軟件為學(xué)生提供了自我嘗試和滿足好奇心理的平臺(tái)。國論。

三、仿真軟件應(yīng)用在PLC教學(xué)中取得的效果

1.提高了學(xué)生學(xué)習(xí)PLC課程的興趣

由于使用仿真軟件在計(jì)算機(jī)上就可以直觀生動(dòng)地顯示執(zhí)行程序結(jié)果，使抽象的程序得到了形象化的演示。而且學(xué)生對(duì)程序做的每一點(diǎn)改進(jìn)都能導(dǎo)致仿真結(jié)果的變更，這使得學(xué)生很有成就感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)參與意識(shí)。

2.培養(yǎng)了學(xué)生學(xué)習(xí)能力、解決問題能力

當(dāng)學(xué)生掌握了基本的編程指令，具備一定的編程能力后，教師可運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，放手讓學(xué)生自己完成某一個(gè)明確的編程任務(wù)，讓學(xué)生自己去想方法、查指令、編程序，教師只是適時(shí)予以點(diǎn)撥，讓學(xué)生在仿真軟件的輔助下反復(fù)地查找程序漏洞、查看結(jié)果，反復(fù)修改、優(yōu)化程序，直至仿真的結(jié)果達(dá)到預(yù)期的任務(wù)目標(biāo)。在這個(gè)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、解決問題能力及編程能力可以得到很好的鍛煉與提高。

3.充分發(fā)揮了學(xué)生的創(chuàng)新思維

有了仿真軟件來驗(yàn)證程序，學(xué)生不再依賴教師的判定，教師主要起點(diǎn)撥、答疑作用。學(xué)生完全可以按照自己的思路進(jìn)行編程，然后驗(yàn)證正確與否，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。這樣也就最大限度地發(fā)揮了學(xué)生的主體性，使學(xué)生在主動(dòng)探索過程中真正理解PLC控制技術(shù)的知識(shí)，真正掌握根據(jù)生產(chǎn)要求設(shè)計(jì)控制程序的方法，能最大限度地發(fā)揮學(xué)生的想象能力，學(xué)生的創(chuàng)造思維在完成任務(wù)的過程中得到了很好的培養(yǎng)，大大地提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

[1]姜新橋，石建華.可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)[M].華中科技大學(xué)出版社， 2007.

[2]楊進(jìn).談PLC 仿真學(xué)習(xí)軟件在PLC 教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究2007，5.

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