S7-200 V5.0仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用

文/張波 高云霞

1 課程認(rèn)識

PLC（Programmable Logic Controller）即可編程控制器的英文縮寫，是自動化專業(yè)的重要專業(yè)課程之一。國際電工委員會對PLC給出如下定義：PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。PLC是專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的控制裝置，在抗干擾和可靠性方面，都優(yōu)于一般的微機(jī)控制系統(tǒng)。

2 課程內(nèi)容特點(diǎn)以及教學(xué)要求

PLC是一門實(shí)用性、工程性和綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課，編程軟件是一種面向?qū)ο蟮木幊誊浖?，具有編程簡單、功能?qiáng)大等特點(diǎn)，該課程對于電氣、自動化專業(yè)的學(xué)生是非常重要的一門專業(yè)課程。但是從以往的教學(xué)效果來看，教學(xué)效果并不理想。在學(xué)生中間做簡單調(diào)查，學(xué)生的反應(yīng)是該課程的教學(xué)中，課堂上只是進(jìn)行枯燥的指令功能講解，而無法驗(yàn)證指令執(zhí)行的結(jié)果，以及所編寫程序的對錯(cuò)。實(shí)際動手的機(jī)會太少，而該課程恰恰是對學(xué)生的實(shí)踐操作能力有較高的要求。到了實(shí)驗(yàn)課上，卻已經(jīng)忘了指令的理論內(nèi)容，不知道該如何著手應(yīng)用指令，不知道所學(xué)指令如何應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中。理論與應(yīng)用的脫節(jié)，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。

在教學(xué)過程中要注重學(xué)生積極主動的參與，而不是一味的以滿堂課灌輸知識。單獨(dú)的一條指令是比較好理解的，但是要把的指令結(jié)合起來，完成一定的控制任務(wù)是需要不斷的反復(fù)練習(xí)。因此，在PLC教學(xué)實(shí)踐中，如何有效的利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，提高教學(xué)效果，對該課程的教學(xué)改革提出了新的更高的要求。

3 教學(xué)方法改進(jìn)

PLC傳統(tǒng)的授課方式是把理論講解和實(shí)驗(yàn)分開。在理論課堂上先進(jìn)行純粹的指令講解，根據(jù)指令功能進(jìn)行小程序的編寫及講解，而無法驗(yàn)證程序的正確性。后續(xù)實(shí)驗(yàn)課上，對指令的理論已有所淡化，程序編寫過程中又要重新學(xué)習(xí)指令，事倍功半。特別是課后，學(xué)生進(jìn)行程序編寫，無法對程序進(jìn)行驗(yàn)證，出現(xiàn)問題不能進(jìn)行有效的分析和解決，也就從根本上不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。這樣的教學(xué)和學(xué)習(xí)狀態(tài)，需要對課程的教學(xué)方法加以改革。

（1）在PLC的教學(xué)中采用課程項(xiàng)目化教學(xué)，以專業(yè)需求為核心，圍繞著專業(yè)需求來進(jìn)行教學(xué)的確認(rèn)，從而來進(jìn)行科學(xué)的課程設(shè)計(jì)，讓項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)用性和針對性變得更強(qiáng)。在教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們應(yīng)該充分的考慮教學(xué)目的，做出最為合理的教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)。

（2）在教學(xué)中將編程軟件和仿真軟件結(jié)合使用。通過編程軟件編寫指定項(xiàng)目的程序，項(xiàng)目分析和程序編寫的過程可以讓學(xué)生熟練掌握指令的應(yīng)用。

（3）將仿真軟件所編寫的程序?qū)С鰹?awl格式的文件，然后通過仿真軟件S7-200仿真軟件V5.0進(jìn)行程序仿真。仿真的結(jié)果可以直觀的給出程序運(yùn)行的結(jié)果是否正確，如果不正確，學(xué)生可以通過運(yùn)行結(jié)果與期望結(jié)果相比較，不斷的進(jìn)行程序的修改與調(diào)試，以達(dá)到期望結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)課上，再把所調(diào)試好的程序通過硬件連接進(jìn)行實(shí)際硬件調(diào)試，這樣就可以節(jié)約硬件調(diào)試時(shí)間。

編程軟件和仿真軟件結(jié)合使用，即使沒有對應(yīng)的PLC硬件設(shè)備，只要有一臺電腦，學(xué)生也可以在課后對本節(jié)課所講的指令，以及針對指令應(yīng)用所編寫的簡單程序進(jìn)行仿真。仿真軟件在教學(xué)中的所發(fā)揮的強(qiáng)大功能這時(shí)就會有所體現(xiàn)。

4 仿真軟件應(yīng)用舉例

對應(yīng)西門子S7-200V4.0 STEP7編程軟件，選擇仿真軟件的版本為S7-200V5.0。

設(shè)計(jì)一個(gè)電動機(jī)的點(diǎn)動自鎖混合控制系統(tǒng)，設(shè)連續(xù)運(yùn)行啟動信號輸入地址為I0.1，點(diǎn)動啟動信號輸入地址為I0.3，系統(tǒng)停止按鈕輸入地址為I0.2，輸出地址為Q0.2。

將編程軟件編寫的程序?qū)С鰹?awl格式的文件，然后加載到仿真軟件中。點(diǎn)擊軟件中的綠色運(yùn)行按鈕，將連續(xù)運(yùn)行啟動信號I0.1設(shè)置為有效狀態(tài)，即可得到輸出Q0.2為高電平輸出，對應(yīng)指示燈亮，如圖1（a）所示。當(dāng)輸入信號I0.1為無效狀態(tài)時(shí)，輸出Q0.2依然為高電平輸出，如圖1（b）所示，即形成了電動機(jī)的自鎖控制。

圖1：點(diǎn)動自鎖混合控制仿真界面

5 結(jié)論

仿真軟件在教學(xué)中可以讓學(xué)生擺脫實(shí)驗(yàn)室的局限性，在課外只要有一臺電腦，就可以進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試，為學(xué)生提供了一個(gè)課下練習(xí)，并逐步進(jìn)步的環(huán)境。在理論授課時(shí)就可以針對學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的實(shí)際情況來確定重點(diǎn)講解內(nèi)容，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握編制簡單梯形圖的方法，并在學(xué)習(xí)完成后可以獨(dú)立完成仿真運(yùn)行，掌握基本程序的編程思路和方法。提前做好了充足的編程和仿真工作，在實(shí)驗(yàn)的過程中也可以節(jié)約時(shí)間，完成更復(fù)雜的編程任務(wù)，不斷的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)效果。