仿真軟件Proteus在“PLC技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學中的應(yīng)用

文/珠海市理工職業(yè)技術(shù)學校 劉春龍

針對“PLC技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學中存在的實訓設(shè)備與生產(chǎn)實際脫節(jié)的問題，通過在該課程中引入Proteus軟件，將PLC硬件和復(fù)雜的控制對象虛擬化。運用仿真動畫演示等手段，將實訓室沒有的，而且難以理解的工業(yè)控制對象的動作過程真實化和形象化。嘗試解決中職“PLC技術(shù)基礎(chǔ)”課程教學中存在的控制對象缺乏直觀性、趣味性和形象性，學習積極性逐漸變低的問題，以提高學生學習的興趣。

一、PROTEUS仿真軟件簡介

Proteus仿真軟件有強大的虛擬仿真功能，其具有的優(yōu)點：

1.功能更強大，對計算機要求小，占用磁盤空間小，學校的計算機實訓室的計算機完全可以滿足要求。

2.仿真效果更好。電路仿真完全是交互的，可視化的。電流方向，電壓高低，燈光強弱，電機快慢與轉(zhuǎn)動方向等都一目了然。支持數(shù)字電路和模擬電路混合仿真，儀器儀表與工具種類齊全。

3.軟件提供對外接口更開放。支持與Keil C軟件聯(lián)調(diào)，用戶更可以自定義元件，為自定義元件編寫仿真庫文件。

二、Proteus仿真創(chuàng)設(shè)虛擬環(huán)境在PLC課程中應(yīng)用案例

1.FX系列硬件PLC在Proteus中虛擬化

首先，將FX3U-48MT型號PLC硬件實物在Proteus軟件中創(chuàng)建虛擬的FX3U-48MT仿真模型。虛擬PLC仿真模型能模擬PLC運行時的輸入輸出狀態(tài)；當學生進入該Proteus軟件后，就如同面對一臺實際的PLC硬件一樣。課上學生根據(jù)教師布置的項目或任務(wù)控制要求，可以自主、靈活地分配I/O地址，在Proteus仿真軟件里搭建想要的硬件電路并完成硬件電路和控制程序調(diào)試與設(shè)計。

該模式具有適應(yīng)性強，運行狀態(tài)直觀、逼真，I/O分配及程序設(shè)計靈活等特點，還可以根據(jù)企業(yè)實際搭建控制對象反映具體控制過程的實際效果。還可以用于PLC基本指令的編程原理學習實驗和綜合控制要求梯形圖設(shè)計與調(diào)試。

2.利用Proteus仿真軟件制作PLC控制對象

基于Proteus軟件制作的PLC控制對象，“水塔供水系統(tǒng)”項目的PLC接線、編程及程序錄入、模擬調(diào)試等操作任務(wù)都可以有效完成。這樣，在接線環(huán)節(jié)不必怕學生接錯線路而導(dǎo)致設(shè)備損壞或觸電等安全事故，如果接線調(diào)試不成功，只需要在Proteus軟件中對硬件的連接或設(shè)計錯誤的地方重新修改進行調(diào)試，直至硬件電路設(shè)計完全正確為止，如同對軟件的修改一樣簡單，既保證了安全，又大大節(jié)省了項目實施耗材、設(shè)備損耗的成本。

在教學中，基于Proteus軟件的虛擬PLC梯形圖的編寫可以采用GX Works2作為PLC梯形圖的開發(fā)環(huán)境，將編寫好的PLC程序?qū)懭胩摂MPLC或真實的PLC中后運行，然后通過Proteus制作的控制對象進行真實場景的模擬。這樣完成的電路設(shè)計和程序設(shè)計完全可以直接移植到企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的真實控制環(huán)境中。

利用Proteus仿真軟件可以開發(fā)制作各種工業(yè)控制仿真模型，例如機械手、傳送帶等這些實物被控對象模型可以進行形象的動畫仿真演示，這些虛擬的被控對象模型可以發(fā)出各種開關(guān)、傳感器信號給PLC，而且也可以接收PLC輸出繼電器的信號，使其實現(xiàn)各種動作，這個過程反映出虛擬PLC與虛擬被控對象及控制結(jié)果(動作)之間的關(guān)系。開發(fā)出來的實物硬件設(shè)備相對應(yīng)的工業(yè)控制仿真模型，利用教學中控制過程、控制對象的直觀性、趣味性和形象性，很大程度提高了學生學習的積極性和主動性。

根據(jù)本文的案例，我們不難看出，基于Proteus軟件開發(fā)的工業(yè)控制仿真模型無需對其硬件維護，只需要裝有Proteus軟件的一臺PC機即可，為PLC課程的實訓教學和實訓室建設(shè)增添了多一種選擇，同樣可以實現(xiàn)高水平PLC綜合實訓，且實訓項目、內(nèi)容可以不受PLC實訓設(shè)備的限制；工業(yè)控制仿真系統(tǒng)模型等同于實物硬件PLC控制系統(tǒng)，同樣可以形象地展現(xiàn)工業(yè)設(shè)備控制的動作過程及效果。課余時間，學生完全可以在家中學習PLC硬件設(shè)計與編程調(diào)試，只需家中一臺安裝有Proteus仿真軟件計算機即可，這樣可以不受限于PLC實訓只能在學校實訓室完成，在學習的時間和空間上進行了最大限度的延伸。