Automation Studio在PLC教學(xué)中的應(yīng)用

鐘漢生+周光宇

摘 要：本文介紹了Automation Studio軟件在《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程中的應(yīng)用，并以十字路口交通燈為例介紹了Automation Studio軟件的PLC接線圖的繪制、元器件的選擇、梯形圖設(shè)計(jì)以及仿真演示。在《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程中引入Automation Studio軟件進(jìn)行輔助教學(xué)，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高了教學(xué)效果，是值得推薦的一種教學(xué)方式。

關(guān)鍵詞：Automation Studio；PLC；仿真

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

Automation Studio TM 是一種系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模以及動(dòng)態(tài)仿真于一體的軟件工具，其廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制、氣動(dòng)控制、液壓控制等方面的教學(xué)和實(shí)際應(yīng)用。用戶可以利用該軟件平臺(tái)，設(shè)計(jì)以及仿真液壓與氣動(dòng)電路、繼電器控制電路、PLC控制電路、可編程控制器順序功能圖等各種典型電路。該軟件包括豐富的庫(kù)資源，用戶可以直接調(diào)用實(shí)際中用到的任何一款氣動(dòng)元件、電氣元件、PLC等資源，也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行元件參數(shù)及結(jié)構(gòu)的調(diào)整，使用范圍廣，可以靈活應(yīng)用于輔助教學(xué)。

《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的專業(yè)核心課程，該課程要求學(xué)生掌握常見的低壓電器結(jié)構(gòu)和原理，掌握典型的低壓控制電路的原理，掌握典型機(jī)床控制電路分析，掌握可編程控制器PLC的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。課程集理論與實(shí)踐一體，既要求學(xué)生掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又要求學(xué)生具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，那么如何在有限的教學(xué)時(shí)間內(nèi)更好地掌握這些知識(shí)點(diǎn)和技能，Automation Studio TM軟件有效地提供了這樣一個(gè)平臺(tái)，教師可以利用該軟件制作一些仿真程序及動(dòng)畫，在課堂上能起到吸引學(xué)生注意力、調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性以及提高教學(xué)效果的作用。

1 Automation Studio軟件的教學(xué)應(yīng)用

《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程授課采用項(xiàng)目化教學(xué)方法進(jìn)行，項(xiàng)目?jī)?nèi)容包括電氣控制、氣動(dòng)及液壓控制、PLC控制電路等，Automation Studio軟件完全可以滿足所有項(xiàng)目的仿真需要。下面以十字路口交通燈控制為例來介紹Automation Studio軟件在電氣控制與PLC上的應(yīng)用。

1.1 任務(wù)要求

基于PLC控制的十字路口交通燈要求實(shí)現(xiàn)南北方向紅綠燈轉(zhuǎn)換，通過啟動(dòng)按鈕和停止按鈕實(shí)現(xiàn)程序的運(yùn)行和停止，其中一個(gè)循環(huán)周期20s，具體控制要求如圖1所示。

1.2 PLC I/O接線圖

根據(jù)項(xiàng)目要求，在項(xiàng)目庫(kù)中選擇PLC的輸入卡、輸出卡；選擇SB1對(duì)應(yīng)啟動(dòng)按鈕，SB2對(duì)應(yīng)停止按鈕；選擇6個(gè)指示燈分別表示南北方向各交通燈，其中南北方向紅燈、黃燈、綠燈分別對(duì)于R1、Y1、G1，東西方向紅燈、黃燈、綠燈分別對(duì)于R2、Y2、G2；然后連接好電源。具體PLC I/O接線圖如圖2所示。

1.3 梯形圖設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試

（1）閃爍電路梯形圖設(shè)計(jì)

控制要求中要求綠燈在結(jié)束前要閃爍3s，因此利用兩個(gè)定時(shí)器實(shí)現(xiàn)0.5s的閃爍方波，只要在輸出程序中串聯(lián)M1常開觸點(diǎn)即可，梯形圖如圖3所示。

（2）定時(shí)器串聯(lián)電路

采用6個(gè)定時(shí)器來區(qū)分每個(gè)循環(huán)的每一個(gè)時(shí)間段（5s-3s-2s-5s-3s-2s），然后當(dāng)最后一個(gè)定時(shí)器定時(shí)時(shí)間到后進(jìn)行循環(huán)，梯形圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

（3）輸出梯形圖

以東西方向?yàn)槔?，綠燈亮有兩個(gè)時(shí)間段，第一個(gè)時(shí)間段是M0-M3，第二個(gè)時(shí)間段是M3-M4，同時(shí)需要閃爍；黃燈亮?xí)r間段是M4-M5，紅燈亮?xí)r間段為M5-M8，因此梯形圖設(shè)計(jì)如圖5所示。

（4）仿真調(diào)試

通過軟件的仿真界面，可以直接運(yùn)行程序，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果，進(jìn)行調(diào)試以及修改。同時(shí)為了增加仿真結(jié)果的直觀性，可以設(shè)計(jì)一個(gè)指示燈的仿真界面，如圖6所示。這樣仿真后就可以更加直觀地觀察運(yùn)行結(jié)果。

結(jié)論

結(jié)合Automation Studio軟件仿真后，使得《電氣控制與PLC應(yīng)用》課程更加直觀，學(xué)生可以利用軟件平臺(tái)進(jìn)行元器件的選擇、電氣原理圖的搭建、PLC輸入輸出接線、PLC梯形圖程序的編寫等；可以自行設(shè)置仿真界面，讓仿真結(jié)果更加貼合實(shí)際；還可以添加電流表、電壓表、示波器等儀器設(shè)備，模擬實(shí)際電路對(duì)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行仿真觀察。課堂內(nèi)外引入Automation Studio軟件，很大程度上提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，當(dāng)然對(duì)老師也提出了更高的要求，需要教師不斷地學(xué)習(xí)和創(chuàng)新，從而提高教學(xué)效果。

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