仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用

潘春玲

（泉州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息系 福建泉州 362000）

仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用

潘春玲

（泉州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息系 福建泉州 362000）

以數(shù)碼管循環(huán)顯示控制系統(tǒng)為例，介紹了仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用。采用三菱GX Developer編寫PLC程序，使用GX Simulator對(duì)控制程序進(jìn)行測(cè)試。為了使控制結(jié)果更加形象直觀，采用觸摸屏GT Designer2設(shè)計(jì)人機(jī)對(duì)話窗口，再用觸摸屏仿真軟件GT Simulator2將人機(jī)對(duì)話窗口與PLC程序連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的仿真。結(jié)果顯示，仿真軟件可以得到和實(shí)際在線運(yùn)行一致的結(jié)果，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，縮短了實(shí)驗(yàn)周期，給學(xué)習(xí)帶來了很大方便。

PLC；仿真軟件；GX Simulator；GT Simulator2

可編程控制器(簡(jiǎn)稱PLC)是一種通用工業(yè)自動(dòng)控制裝置，由早期的繼電控制系統(tǒng)發(fā)展而來，以微處理器為核心，涵蓋了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化和通信等多項(xiàng)技術(shù)。PLC以其編程簡(jiǎn)單、使用方便、功能強(qiáng)大、可靠性高以及功耗低等突出的優(yōu)點(diǎn)，迅速普及并成為了當(dāng)代工業(yè)自動(dòng)化的支柱設(shè)備之一，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中。

目前，高職院校的數(shù)控技術(shù)、機(jī)電一體化、自動(dòng)化等專業(yè)都開設(shè)與PLC有關(guān)的課程，但該課程主要存在以下幾個(gè)問題：一，該課程的實(shí)踐性很強(qiáng)，教學(xué)設(shè)備的應(yīng)用相當(dāng)重要，只有通過實(shí)際操作，才能實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的高度統(tǒng)一，才能真正學(xué)會(huì)PLC知識(shí)。然而就目前來說，一套PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備的價(jià)格昂貴，很多高職院校的財(cái)政又緊張，資金相對(duì)短缺，因而購(gòu)買的設(shè)備數(shù)量有限，無法保證學(xué)生一人一套。二，目前我國(guó)多數(shù)的PLC教學(xué)實(shí)驗(yàn)依然采用一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，無法激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)效果差。三，實(shí)際生產(chǎn)過程中的被控對(duì)象種類繁多，像機(jī)械手、自動(dòng)電梯等，這些設(shè)備體積龐大，價(jià)格昂貴，很難在實(shí)驗(yàn)室配備，從而使課堂教學(xué)內(nèi)容趕不上實(shí)際生產(chǎn)的需要。

如何解決上述問題，是高職院校教師們一項(xiàng)迫切的任務(wù)。隨著科技的進(jìn)步，仿真技術(shù)在社會(huì)發(fā)展中的作用愈來愈顯重要。仿真是指以計(jì)算機(jī)為手段，讓學(xué)生在虛擬的環(huán)境中模擬真實(shí)的場(chǎng)景，從而獲得真實(shí)的感覺。因此，采用仿真技術(shù)是一個(gè)先進(jìn)又有效的手段，本文以三菱仿真軟件GX Simulator和觸摸屏仿真軟件GT Simulator2為例，介紹仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用。

一、GX Simulator和GT Simulator2特點(diǎn)

使用GX Simulator時(shí)，先安裝編程軟件GX Developer，再安裝GX Simulator，隨后GX Simulator會(huì)被集成到編程軟件GX Developer中。GX Simulator的特點(diǎn)是可以仿真和調(diào)試三菱各種系列的PLC程序，從而縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期，降低成本，其主要調(diào)試方式有數(shù)據(jù)仿真和時(shí)序仿真兩種。GT Simulator2是使用觸摸屏設(shè)計(jì)軟件GT Designer2編制的工程數(shù)據(jù)，在即使沒有GOT主體的情況下，也可以在個(gè)人電腦上仿真GOT的畫面。需要修改畫面時(shí)，通過GT Designer2進(jìn)行畫面修改，再用GT Simulator2確認(rèn)變化結(jié)果。此外，通過GX Simulator與GT Simulator2的配合使用可以進(jìn)行畫面調(diào)試，僅用一臺(tái)個(gè)人電腦就可以進(jìn)行從畫面制作到畫面調(diào)試的全過程。

二、仿真實(shí)例分析

本文以數(shù)碼管從0、1、2……9依次循環(huán)顯示的控制系統(tǒng)為例，來說明GX Simulator和GT Simulator2的使用。其控制要求如下：

控制系統(tǒng)有一個(gè)啟動(dòng)按鈕和一個(gè)停止按鈕，分別控制數(shù)碼管的啟動(dòng)和停止；2.程序開始后顯示0，延時(shí)1s，顯示1，延時(shí)1s，顯示2……顯示9，延時(shí)1，再顯示0，如此循環(huán)不止。

根據(jù)控制要求，其I/O分配如下：X0：?jiǎn)?dòng)按鈕，X1：停止按鈕，Y0～Y6：數(shù)碼管a b c d e f g段 。

(一)編制梯形圖

打開GX Developer編程軟件，編制如下程序。

(二)GX Simulator調(diào)試程序

程序編寫完成后，點(diǎn)擊“工具”菜單，選擇“梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)”項(xiàng)，接著進(jìn)行PLC虛擬寫入。待完成后，系統(tǒng)彈出一個(gè)標(biāo)題為“LADDER LOGIC TEST TOOL”的對(duì)話框，該對(duì)話框模擬顯示了PLC的運(yùn)行狀態(tài)。

根據(jù)具體情況可選擇數(shù)據(jù)仿真和時(shí)序仿真。下面對(duì)這兩種仿真方式分別進(jìn)行介紹。

1.數(shù)據(jù)仿真。本例采用數(shù)據(jù)仿真會(huì)比較直觀。點(diǎn)擊“LADDER LOGIC TEST TOOL”對(duì)話框的“菜單起動(dòng)”，啟動(dòng)繼電器內(nèi)存監(jiān)視功能，調(diào)出位軟元件窗口X和字軟元件窗口D。雙擊要測(cè)試的輸入繼電器，可以改變其ON/OFF的狀態(tài)，雙擊一次將其導(dǎo)通，再雙擊一次將其關(guān)閉。本例是雙擊X000，將其導(dǎo)通。當(dāng)X000導(dǎo)通時(shí)，就能看到D0按照控制要求變化。

2.時(shí)序仿真。本例時(shí)序性不強(qiáng)，這里稍作介紹。單擊“LADDER LOGIC TEST TOOL”對(duì)話框的“菜單起動(dòng)”，選擇“IO系統(tǒng)設(shè)定”，在“時(shí)序圖形式輸入”窗口下，編輯X0的波形，再執(zhí)行IO系統(tǒng)設(shè)定，就可以根據(jù)編輯的輸入信號(hào)信息運(yùn)行程序。之后打開“繼電器內(nèi)存監(jiān)視”的“時(shí)序圖”，可以觀察到運(yùn)行結(jié)果的時(shí)序變化圖。通過數(shù)據(jù)仿真和時(shí)序仿真的測(cè)試結(jié)果，我們便于分析控制程序是否正確，是否符合控制要求，而在這整個(gè)過程中都無需PLC硬件支持。

(三)GT Simulator2仿真

為了使控制結(jié)果更加形象直觀，可以采用GT Simulator2仿真。運(yùn)行GT Designer2觸摸屏設(shè)計(jì)軟件，對(duì)GOT的系統(tǒng)、連接機(jī)器等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，這里采用默認(rèn)設(shè)置，接著繪制人機(jī)界面。首先在主界面上擺放7組指示燈，分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的a～g七段，軟元件名依次設(shè)置為Y0～Y6，指示燈ON狀態(tài)時(shí)設(shè)置為紅色；其次，再添加兩個(gè)開關(guān)X0、X1，名稱設(shè)為啟動(dòng)、停止，動(dòng)作設(shè)置為點(diǎn)動(dòng)。設(shè)計(jì)好后，將觸摸屏界面文件保存，之后運(yùn)行GT Simulator2，在GT Simulator2中打開之前保存的觸摸屏界面文件，此時(shí)GT Simulator2自動(dòng)和PLC程序連接，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，數(shù)碼管按照控制要求循環(huán)顯示，仿真效果和實(shí)際在線運(yùn)行的場(chǎng)景一致。

三、結(jié)語

傳統(tǒng)的PLC教學(xué)，要實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合，往往需要投入大量資金，購(gòu)買實(shí)驗(yàn)設(shè)備，成本高，調(diào)試不方便，給實(shí)驗(yàn)課帶來了各種困難，而學(xué)生得不到實(shí)踐，就沒辦法真正理解理論知識(shí)，學(xué)習(xí)效果差，學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性都不高。應(yīng)用仿真軟件，無論是GX Simulator還是GT Simulator2，都是在不需要設(shè)備的情況下，就可以仿真得到和實(shí)際在線運(yùn)行一致的結(jié)果，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，縮短了實(shí)驗(yàn)周期，給學(xué)習(xí)帶來了很大方便。同時(shí)，仿真的動(dòng)畫界面豐富有趣，能夠化抽象為具體，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果；此外，通過仿真軟件的使用，學(xué)生可以不再依賴教師來驗(yàn)證程序，可以自己動(dòng)手，按照自己的思路來編程，然后驗(yàn)證，這就極大地發(fā)揮了學(xué)生的想象力，提高了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。

[1]葉德云.PLC仿真技術(shù)的應(yīng)用[J].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2003,1(1):39-44.

[2]褚淵博,唐云龍. PLC、觸摸屏仿真軟件在交通信號(hào)燈系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].石家莊鐵道學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2010,23(1):82-87.

[3]廖常初.PLC編程及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002:120-123.

[4]田彩云.PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中的作用[J].湖北廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào),2011,31(5):36-39.

[5]王中蘇.PLC在城市道路交通信號(hào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器報(bào),2003,1(6):36-48.

[6]賀哲榮，石帥軍,王志云.流行PLC實(shí)用程序及設(shè)計(jì)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社,2006:247-250.

[7]周永勤,周關(guān)蘭,戈寶軍,等.基于多組態(tài)平臺(tái)工控設(shè)備虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2005,27(01):76-78.

Application of simulation software in PLC teaching

Pan Chun-ling

(Department of Information, Quanzhou College of Economics and Trade, Quanzhou Fujian, 362000, China)

Based on the digital tube display cycle control system as an example, introduces the application of simulation software in PLC teaching. Using Mitsubishi GX Developer procedures for the preparation of PLC, using test control procedures GX Simulator. In order to control the results more intuitive, with a touch screen and GT Designer2 to design the man-machine dialog window, and then touch screen simulation software GT Simulator2 man machine dialogue window is connected with the PLC program, realizes the simulation of the whole system. The results show that, the simulation software can be obtained and the on-line application consistent results, save experimental expenditure, shorten the cycle of the experiment, brings convenient to study.

PLC; simulation software; GX Simulator; GT Simulator2

G712

A

1000-9795（2014）02-0265-01

[責(zé)任編輯：劉麗杰］

2013-12-21

潘春玲（1982-），女，福建永春人，講師，從事應(yīng)用電子技術(shù)方向的研究。