基于PLC的虛擬實(shí)踐教學(xué)研究

李大明++李雪燕

摘要：在PLC實(shí)踐教學(xué)中，需要一種能直觀的模擬各種的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的方法，同時(shí)還要考慮學(xué)校設(shè)備投入資金有限，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性也需要控制過(guò)程更加形象和生動(dòng)；使用組態(tài)軟件進(jìn)行虛擬實(shí)踐教學(xué)可以設(shè)計(jì)控制對(duì)象的仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了控制對(duì)象實(shí)際運(yùn)行過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真，即節(jié)省了教學(xué)資源，又提高了教學(xué)質(zhì)量，還增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：PLC；組態(tài)；組態(tài)王；虛擬教學(xué)

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）35-0128-02

Research based on PLC of Virtual Practice Teaching

LI Da-ming1， LI Xue-yan2

（1. Wuhan Vocational College of Software and Engineering，Wuhan 430205， China；2. Wuhan University of Science and Technology City College，Wuhan 430083， China）

Abstract ： In PLC teaching practice， need a can intuitive simulate all kinds of methods of industrial field， should also consider school equipment investment co.， LTD.， improve the students' study enthusiasm and the need to control process more image and vivid； Using configuration software for the virtual practice teaching can simulation system for the design of the control object， to realize the control object operation computer simulation of the process， which saved the teaching resources， and improve the teaching quality and also strengthened the students' interest in learning.

Key words：PLC； configuration； kingview； virtual teaching

PLC一種典型的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，在工業(yè)生產(chǎn)中有非常廣泛的應(yīng)用。大部分高等院校均開(kāi)設(shè)有相關(guān)課程，為企業(yè)培養(yǎng)具有PLC相關(guān)技術(shù)知識(shí)和和自動(dòng)化控制能力的人才。但傳統(tǒng)教學(xué)多數(shù)采用自制的較為簡(jiǎn)易的實(shí)驗(yàn)板，用按鈕和燈來(lái)檢驗(yàn)PLC的工作過(guò)程，實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果往往不夠直觀，即不能真實(shí)體現(xiàn)自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，也不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；而且，由于被控對(duì)象只能以燈的點(diǎn)亮與熄滅仿真自動(dòng)化過(guò)程，這是很不直觀的，因此無(wú)法達(dá)到訓(xùn)練學(xué)生現(xiàn)場(chǎng)工作能力的目的。為此，需要一種能直觀的模擬各種的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的方法，同時(shí)還要考慮學(xué)校并非企業(yè)，設(shè)備投入資金有限。在此背景下，將組態(tài)軟件應(yīng)用于PLC的實(shí)踐教學(xué)，具有良好的積極意義。教學(xué)中可以利用計(jì)算機(jī)仿真控制對(duì)象，這樣就會(huì)讓學(xué)生有在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)身臨其境的感覺(jué)，而且可以充分利用現(xiàn)有設(shè)備及資源，開(kāi)展多樣化的程序，即可以提高學(xué)生的PLC興趣，又能充分發(fā)揮學(xué)生綜合理解和應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)的能力。本文以電梯控制系統(tǒng)的組態(tài)仿真項(xiàng)目為例，分析如何應(yīng)用組態(tài)軟件在PLC實(shí)踐教學(xué)中。

因文章篇幅有限，關(guān)于PLC中的程序部分在此省略，PLC的實(shí)踐教學(xué)旨在培養(yǎng)學(xué)生的編程能力，因此，本文只討論組態(tài)軟件在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中的實(shí)踐，而學(xué)生需要根據(jù)已有的組態(tài)設(shè)置，進(jìn)行項(xiàng)目的編程。本文以北京亞控公司的“組態(tài)王”軟件為例進(jìn)行討論，讀者如使用其他組態(tài)軟件，可參考閱讀。

1 組態(tài)軟件系統(tǒng)配置

在“組態(tài)王”軟件的“工程瀏覽器”窗口中，點(diǎn)擊“新建”，在“設(shè)備配置向?qū)А敝幸来芜x擇“PLC”一“三菱”一“FX2”一“編程口” （如圖1所示）。給設(shè)備取名“FX2N”，在串口通信中選擇“COMl”，為設(shè)備指定地址號(hào)為“0”（該地址是與PLC通信參數(shù)設(shè)置中相同的地址），再在“通信故障恢復(fù)策略”中使用默認(rèn)設(shè)置，出現(xiàn)“信息總結(jié)”窗口后，點(diǎn)擊“完成”即可。

2 組態(tài)軟件通訊方式設(shè)置

在“工程瀏覽器”中配置“串行通訊方式”。雙擊“COM1”，在窗口中選擇COM1的通信參數(shù)，包括以下內(nèi)容：波特率9600bp/s，偶校驗(yàn)，7位數(shù)據(jù)位，1位停止位，RS232通信方式，選擇完即可，如圖2所示。（因本文使用的是組態(tài)王與三菱FX系列PLC通訊，所以是本設(shè)置，讀者如使用其他PLC，則應(yīng)選擇與PLC對(duì)應(yīng)的通信參數(shù)，否則通信是不成功的。）

3 系統(tǒng)仿真界面設(shè)計(jì)

PLC實(shí)踐教學(xué)中，電梯項(xiàng)目的界面可以設(shè)計(jì)為為左、右兩個(gè)部分，如圖3所示。左邊是電梯的運(yùn)行狀態(tài)，包括四個(gè)樓層的呼叫按鈕和平層開(kāi)關(guān)，在圖中，1層只有1個(gè)上呼按鈕，4層只有1個(gè)下呼按鈕，2、3層各有上呼、下呼按鈕1個(gè)，每個(gè)按鈕都有對(duì)應(yīng)的指示燈，表示該呼叫信息是否取得響應(yīng)。右邊是電梯的運(yùn)行狀態(tài)，開(kāi)、關(guān)門狀態(tài)和廂內(nèi)控制面板，在電梯內(nèi)，有每個(gè)樓層的平層按鈕，開(kāi)、關(guān)門按鈕及對(duì)應(yīng)指示燈。組態(tài)畫面如圖3所示。

4 動(dòng)畫連接

“動(dòng)畫連接”的過(guò)程是建立畫面圖索和數(shù)據(jù)庫(kù)變量的對(duì)應(yīng)。利用動(dòng)畫連接對(duì)話框，選擇各種動(dòng)畫效果標(biāo)簽，配合數(shù)據(jù)詞典，設(shè)計(jì)圖形對(duì)象的動(dòng)畫連接。

5 系統(tǒng)變量定義

數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)王軟件”的核心。組態(tài)軟件運(yùn)行時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種狀態(tài)會(huì)實(shí)時(shí)地反映在變量的數(shù)值中，數(shù)據(jù)庫(kù)的作用是聯(lián)系上位機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，變量的集合被稱為“數(shù)據(jù)詞典”，該四層電梯系統(tǒng)可以建立以下數(shù)據(jù)詞典，如圖4所示。

6 系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

“組態(tài)王”的命令語(yǔ)言類似C語(yǔ)言，利用這種程序可以來(lái)增強(qiáng)應(yīng)用的靈活性，完成動(dòng)畫過(guò)程的完整性。命令語(yǔ)言通過(guò)“命令語(yǔ)言”對(duì)話框編輯輸入，在組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)中編譯執(zhí)行。本系統(tǒng)四層電梯控制及仿真項(xiàng)目使用了應(yīng)用程序命令語(yǔ)言、事件命令語(yǔ)言、畫面命令語(yǔ)言，因篇幅原因，在此省略，命令語(yǔ)言編寫的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)是否能完整地以動(dòng)畫的形式顯示控制過(guò)程，因此無(wú)論是教師開(kāi)發(fā)仿真教學(xué)平臺(tái)的任務(wù)，還是學(xué)生應(yīng)用組態(tài)軟件學(xué)習(xí)PLC，都應(yīng)該對(duì)組態(tài)軟件中命令語(yǔ)言的功能有起碼的認(rèn)識(shí)和理解。

通過(guò)在PLC應(yīng)用技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行使用，效果不錯(cuò)。學(xué)生感覺(jué)丟掉了老舊的開(kāi)關(guān)和燈，科技感更強(qiáng)了，學(xué)習(xí)興趣也更加濃厚了，而且，組態(tài)軟件的應(yīng)用也為自動(dòng)化技術(shù)中的觸摸屏技術(shù)課程作鋪墊，讓學(xué)生感覺(jué)更加貼近實(shí)際自動(dòng)化過(guò)程，有很好的實(shí)用性，自然也就樂(lè)于學(xué)習(xí)和研究PLC及相關(guān)的課程知識(shí)?？傊诮窈蟮腜LC教學(xué)過(guò)程中，我將繼續(xù)不斷地深入了解和研究利用組態(tài)軟件進(jìn)行PLC虛擬實(shí)踐教學(xué)，因?yàn)檫@對(duì)于高等院校，尤其是職業(yè)院校來(lái)說(shuō)，在有限的教學(xué)資源的條件下，的確是提高PLC教學(xué)實(shí)踐質(zhì)量的一條很好的路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 馬秀坤，史運(yùn)濤，王捷，等.PLC實(shí)踐教學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)中的探索與創(chuàng)新[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2011（3）：32-32.

[2] 潘大四.基于虛擬化技術(shù)的計(jì)算機(jī)類課程實(shí)踐教學(xué)研究[J].教育教學(xué)論壇，2016（12）：175-177.