電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)應(yīng)用研究

劉振鵬

摘 要 伴隨著我國社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，也相應(yīng)地促進了我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在教學(xué)中，也逐漸應(yīng)用先進的科學(xué)技術(shù)來提高教學(xué)效果。因此，本文主要針對電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)進行分析，希望通過本文的探討，能夠進一步促進我國教育教學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞 電氣控制 PLC應(yīng)用技術(shù) 仿真教學(xué)應(yīng)用

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：A

On Electrical Control and PLC Applied Technology

Simulation Teaching Application

LIU Zhenpeng

（Shenzhen Polytechnic， Shenzhen， Guangdong 518000）

Abstract Along with China's social and economic development， but also promoted the development of appropriate science and technology， in teaching， but also gradually applying advanced science and technology to improve teaching effectiveness. Therefore， this paper mainly for electrical controls for analysis and simulation teaching PLC application technology， hopes to explore in this article， to further promote the development of education and teaching.

Key words electrical control； PLC applied technology； stimulation teaching application

1 PLC技術(shù)的使用

PLC仿真技術(shù)在早期的使用中并不受到人們的重視，因為PLC仿真技術(shù)表現(xiàn)出的形式較為簡單，而且仿真目標(biāo)的實物硬件投資也較小，很多人認(rèn)為這并不是一個性價比較高的軟件。①然而，卻有很多公司發(fā)現(xiàn)了PLC技術(shù)的潛力，并將其進一步開發(fā)，同時開發(fā)出性能更有效的仿真實訓(xùn)模塊，例如，三菱公司的FX-TRN-BEG-C仿真軟件模塊，就可很好地將PLC的技術(shù)發(fā)揮出來。不僅如此，在更多的領(lǐng)域中PLC仿真技術(shù)也得到更好的發(fā)展，它的可靠性、經(jīng)濟性、安全性、實用性、多次重復(fù)使用性以及靈活性等特點，也在許多學(xué)術(shù)界得到更好的應(yīng)用，尤其是對一些高危險的實踐教學(xué)學(xué)科電氣控制教學(xué)來說，更凸顯出它的優(yōu)勢，僅是通過PLC電氣控制仿真系統(tǒng)，就能將復(fù)雜多變的電氣系統(tǒng)融會貫通，并將其作為對學(xué)生教學(xué)的主要手段，不僅有效提高了電氣控制教學(xué)，對提高教學(xué)效率、節(jié)省教學(xué)資源、增加實踐教學(xué)比例也有著重要的意義。②

2 系統(tǒng)設(shè)計的思路以及構(gòu)成

在當(dāng)今仿真教學(xué)中，有很多都是采用PowerPoint、Flash等編制的仿真教學(xué)軟件，而在這種仿真教學(xué)下卻很難實現(xiàn)將動態(tài)仿真教學(xué)與硬件設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，而且，隨著社會科技的不斷發(fā)展，對仿真教學(xué)要求也越來越高，傳統(tǒng)的仿真教學(xué)已無法滿足當(dāng)今教學(xué)的需求。而作為專用工控開發(fā)工具——組態(tài)軟件來說，卻能有效滿足當(dāng)今的仿真教學(xué)。組態(tài)軟件是通過工具模塊來為用戶提供多種的引用形式，而組態(tài)軟件的操作對于用戶來說也是非常簡單、方便，不要求用戶掌握相關(guān)的編程語言技術(shù)，僅是通過組態(tài)軟件中自帶的工具就能實現(xiàn)相應(yīng)的功能，并通過數(shù)據(jù)組態(tài)、硬件組態(tài)、動態(tài)組態(tài)等就可完成應(yīng)用軟件開發(fā)。而且，組態(tài)軟件具有良好的二次開發(fā)優(yōu)勢，且具有開發(fā)周期短、簡便、可靠性高、通用性較強等特點，這對電器控制類的仿真教學(xué)來說，無疑是最佳的選擇。該系統(tǒng)主要采用PC機充當(dāng)上位機，再通過下位機觸摸屏、PLC等來實現(xiàn)教學(xué)仿真的功能，而其中的數(shù)據(jù)交換主要是通過總線聯(lián)接、串口連接等方式來將上位機和下位機進行連接。此外，組態(tài)軟件是用純中文翻譯的，這對我國的電氣控制教學(xué)來說更是具有一定的方便性，無需使用者掌握更為專業(yè)的外語技能。在使用該種仿真教學(xué)方法中，針對電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)教學(xué)中創(chuàng)建的多種仿真模型，如：機械手、電機正反轉(zhuǎn)控制、物流檢測線、三角形起動控制、簡易電梯等，對提升電氣控制類的仿真教學(xué)有著重大的意義。電氣仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計具體如圖1所示。

圖1 電氣仿真系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 傳統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)的仿真

傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的仿真技術(shù)，是通過電動機的正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)來實現(xiàn)仿真的，在此過程中需要通過繼電器、接觸器的硬件編程來實現(xiàn)的，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)也不需要編寫PLC程序，而只是將PLC作為轉(zhuǎn)換電路的信號，從而實現(xiàn)PC機與實驗板之間的信號轉(zhuǎn)換和連接。根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的要求，要先在MCGS組態(tài)軟件平臺中創(chuàng)建相應(yīng)的仿真元件圖形，在此之前，可以利用圖像處理軟件將元件圖形進行制作處理，這樣可以讓虛擬對象更具有專業(yè)的色彩度，而且通過處理后的圖像形象更加逼真。然后再結(jié)合電氣控制系統(tǒng)的要求來創(chuàng)建相應(yīng)的系統(tǒng)工作原理圖，實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的仿真。電氣控制系統(tǒng)要實現(xiàn)相應(yīng)的控制功能就需要在組態(tài)軟件平臺定義相應(yīng)的變量，并將仿真的畫面與定義的變量相互連接，這樣才能實現(xiàn)對仿真動畫的控制。當(dāng)然，為了確保與下位機的通信設(shè)備進行組態(tài)，還需要對已安裝好的PLC的驅(qū)動程序進行調(diào)試，以及設(shè)置好相應(yīng)的通信端口參數(shù)，再對各個變量進行定義，這樣才能確保組態(tài)軟件能夠得知外部設(shè)備的相應(yīng)狀態(tài)，才能實現(xiàn)輸出控制信號傳輸?shù)綄嶒灠迳希行У貙㈦姎饪刂葡到y(tǒng)的工作狀態(tài)體現(xiàn)出來。另外，為了更好地實現(xiàn)控制系統(tǒng)的操作要求，需要在控制程序中編寫控制程序，具體程序要根據(jù)實際的情況來定。將腳本程序調(diào)試無誤后再進入運行環(huán)境，通過控制面板上的各個按鈕實現(xiàn)對組態(tài)換面的操作，通過各個接觸器以及開關(guān)來實現(xiàn)動態(tài)組圖的顯示，完成電氣控制的仿真。

4 PLC電氣控制系統(tǒng)仿真教學(xué)

隨著人們?nèi)藗兩钏降牟粩嗵岣?，對電氣系統(tǒng)的要求也越來越高，電氣控制系統(tǒng)包括很多方面，如：照明、機械、污水處理等，也成為當(dāng)今的教學(xué)中的一個熱門學(xué)科。電氣教學(xué)要以實踐教學(xué)為主體，而有很多學(xué)校卻缺乏這樣的設(shè)備，而且在實踐中也會對學(xué)員帶來一定的危險，還會耗損設(shè)備、材料，這種既耗材、又耗力、還伴有人身健康威脅的實踐教學(xué)也逐漸被忽視，大多采用理論性教學(xué)，造成電氣控制的教學(xué)水平急劇下降，對此，非常有必要做出相應(yīng)的策略。而仿真技術(shù)是一種高新技術(shù)，通過仿真實踐教學(xué)不僅可以增加學(xué)院的實踐能力，還不會消耗設(shè)備和材料，而且還能保障學(xué)員的操作安全，可謂是電氣控制教學(xué)的主要工具。污水排放處理是經(jīng)常用到的一種保護環(huán)境的方式，這里以污水排放處理為例，通過PLC電氣控制系統(tǒng)進行仿真教學(xué)。

首先，要根據(jù)電氣控制系統(tǒng)的要求，在MCGS組態(tài)軟件平臺上定義相應(yīng)的變量值，以及對各個變量進行分配，再根據(jù)仿真的課題，就是本節(jié)要提到的污水排放處理系統(tǒng)，通過專用的圖片制作軟件來完成仿真圖片的制作，再將制作的仿真圖與仿真系統(tǒng)的設(shè)計聯(lián)系起來，通過這種方式來完成PLC電氣控制仿真的主窗口，并可通過用戶窗口直接將仿真圖面顯示出來。

其次，要通過組態(tài)的仿真圖形的功能來實現(xiàn)PLC的應(yīng)用，通過完善設(shè)備組態(tài)，并對PLC驅(qū)動程序進行合理的調(diào)試，調(diào)試后再確定PLC應(yīng)用技術(shù)的通信協(xié)議，這樣才能有效避免在使用中由于通信系統(tǒng)的功能而導(dǎo)致仿真控制系統(tǒng)的失控性，開通PLC數(shù)據(jù)通道與數(shù)據(jù)庫建立連接，實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸功能。

最后，可以根據(jù)對電氣控制系統(tǒng)的要求來編寫PLC控制程序，增加電氣控制系統(tǒng)的仿真性能，并在MCGS組態(tài)軟件平臺中進行策略組態(tài)，實現(xiàn)最佳的圖片組態(tài)仿真效果。PLC應(yīng)用技術(shù)在使用起來較為方便，可以直接將PLC程序下載到PLC電氣控制系統(tǒng)中，就可以通過組態(tài)仿真屏幕上的按鈕對系統(tǒng)進行控制，同時也可以通過實驗板上的按鈕實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。③

5 結(jié)束語

本文主要針對于電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)的應(yīng)用進行了分析，通過本文的探討，我們了解到，在應(yīng)用PLC技術(shù)進行電氣控制仿真教學(xué)的過程中，將PLC技術(shù)與電氣控制教學(xué)進行有效的聯(lián)系，可以取得更好的教學(xué)效果。

注釋

① 鄒燦紅.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)的應(yīng)用[J].湖北成人教育學(xué)院學(xué)報，2009（1）.

②③羅文.基于MCGS組態(tài)軟件的PLC仿真教學(xué)設(shè)計與實現(xiàn)[J].長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2010（4）.