PLC與觸摸屏軟件仿真技術在實驗教學中的應用①

姜艷華+張連勇

摘 要：該文針對當前高校PLC實驗教學中存在的問題，提出了在實驗教學中引入PLC與觸摸屏軟件仿真技術的新方法。利用該實驗教學方法不但大大降低了實驗教學的成本，增加了實驗的安全性，而且促進了學生的學習興趣，提高了學生的應用創(chuàng)新能力。

關鍵詞：PLC ?實驗教學 ?觸摸屏 ?軟件仿真 ?創(chuàng)新能力

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0139-02

實驗教學是PLC課程教學的重要環(huán)節(jié)，而在傳統(tǒng)的PLC實驗教學過程中，往往都是常規(guī)的開關量驗證實驗，整個實驗過程不僅教學內(nèi)容固定，而且枯燥、乏味、缺乏形象直觀性，不能滿足PLC課程教學的新需求。另外，PLC實驗的被控對象大多由于體積龐大、價格昂貴、難于維護等原因，不易于在實驗室配備，從而遠遠不能滿足PLC實驗的需要。

在工業(yè)各領域中，由觸摸屏與PLC所組成的典型控制系統(tǒng)已廣泛應用。從PLC教學角度來說，將觸摸屏軟件仿真技術應用于PLC實驗教學中，通過觸摸屏軟件來全真模擬被控對象，既可以克服真實被控對象的缺點，又能用低廉的教學開支來豐富實驗課的內(nèi)容，從而增強PLC的實驗教學效果。

1 基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學整體思路

（1）PLC實驗教學中利用觸摸屏仿真技術，便可以將輸入按鈕、開關和輸出指示燈等在顯示器上完整地展現(xiàn)出來，實現(xiàn)被控對象的全真模擬。整個實驗教學過程只需一臺PC機而不需其他任何硬件設備，代替了傳統(tǒng)實驗室的線路布局和實驗設備維護等工作，節(jié)約了大量的實驗經(jīng)費，提高了實驗的安全系數(shù)。另外，仿真過程中被控對象是以動畫的形式顯示出來的，使教學效果生動新穎，提高了學生的參與熱情。

（2）PLC實驗教學的核心內(nèi)容是根據(jù)控制要求編寫程序，程序的正確與否在傳統(tǒng)的實驗教學中需到實驗臺上去驗證，驗證過程中不但容易損壞實驗設備，而且對于復雜程序則需做多次驗證性實驗才能得到，因此在傳統(tǒng)的實驗教學中不可避免的面臨著實驗設備維護困難，項目開發(fā)周期長的難題。而利用仿真軟件在PC機上即可對程序進行模擬和錯誤檢查，程序的正確與否便可在屏幕上直接地觀察出來，從而使程序及時地得到驗證，克服了傳統(tǒng)實驗教學方法的不足。因此，采用軟仿真模式后，可以在較短的時間內(nèi)開發(fā)大量的仿真實驗教學項目，豐富了實驗教學的內(nèi)容，增加了實驗的多樣性，有利于學生掌握PLC控制系統(tǒng)的設計方法。

（3）借助PLC與觸摸屏仿真軟件，學生完全可以利用業(yè)余時間，在個人的電腦上充分發(fā)揮自己的想象力進行相關的實驗設計，啟發(fā)了學生的思維，促進了學生對PLC的認識，緩解了實驗室開放時間有限的難題，更有利于對學生綜合應用能力的培養(yǎng)。

2 基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學實現(xiàn)

該虛擬仿真方法是利用PLC編程軟件在計算機上編寫程序，利用PLC仿真軟件對所編寫的程序進行檢驗，然后通過觸摸屏編程軟件設計操作界面，虛擬PLC的被控對象，最后用觸摸屏仿真軟件以動畫的形式模擬顯示出仿真結果。在此過程中，學生可以在操作界面上方便地改變被控對象的運行狀態(tài)，在屏幕上直觀形象地觀察 PLC程序的運行結果。

2.1 系統(tǒng)組成

基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學僅僅需要一臺PC機，然后在PC機上安裝三菱PLC編程軟件GX Developer 8.34、三菱PLC仿真軟件GX Simulitor 6c、觸摸屏編程軟件GT Designer 3、觸摸屏仿真軟件GT Simulitor 3四個軟件，這樣不需要其他額外的資金投入就可以進行實驗的相關設計及課程教學項目的研究與開發(fā)了。

2.2 應用實例

下面以“循環(huán)小車”為例來說明PLC與觸摸屏軟件仿真技術在PLC實驗教學中的應用。

控制要求：按下啟動按鈕后小車自動左右循環(huán)移動，同時對應方向的指示燈亮，到達最左邊或最右邊時，掉頭返回，按下停止按鈕后，小車停止運動，指示燈均滅。

具體操作步驟如下。

（1）按控制要求利用GX Developer 8.34 軟件編寫“循環(huán)小車”梯形圖。

（2）利用GT Designer3軟件設計“循環(huán)小車”的仿真界面，并按梯形圖的I/O分配表設置好對應的按鈕、限位開關與指示燈，仿真界面如圖1所示。

（3）運行GX Simulator 6c程序仿真后，運行GT Simulitor 3圖形仿真，其仿真結果如圖2所示，達到了真實場景的效果。

3 結語

把PLC與觸摸屏軟件仿真技術引入PLC的實驗教學中，采用虛擬技術代替復雜高成本的實驗設備，節(jié)約了大量的實驗經(jīng)費、維護方便;利用虛擬控制界面控制PLC，以動畫的形式顯示被控對象的實際效果，操作更加簡單，實驗效果更加直觀形象;學生在實驗中可以充分發(fā)揮想象力進行各種設計，可以對仿真過程中出現(xiàn)的各種實驗現(xiàn)象進行分析，找出最優(yōu)設計方案，加深了對基本概念和原理的理解，提高了應用創(chuàng)新能力。利用此虛擬仿真方法開發(fā)實驗教學項目方便靈活、開發(fā)周期短、可重復操作性強，有助于學生編程技巧和動手能的提高。

參考文獻

[1] 鄭海英.PLC技術及應用課程教學改革的研究與實踐[J].遼寧工業(yè)大學學報（社會科學版），2012（2）.

[2] 陶亦亦，陸春元.PLC技術應用及其課程教學模式改革的探討[J].職業(yè)教育研究，2008（1）.

[3] 李斌，鄒燦紅.電氣控制與PLC應用技術仿真教學的應用[J].湖北成人教育學院學報，2009（1）.endprint

摘 要：該文針對當前高校PLC實驗教學中存在的問題，提出了在實驗教學中引入PLC與觸摸屏軟件仿真技術的新方法。利用該實驗教學方法不但大大降低了實驗教學的成本，增加了實驗的安全性，而且促進了學生的學習興趣，提高了學生的應用創(chuàng)新能力。

關鍵詞：PLC ?實驗教學 ?觸摸屏 ?軟件仿真 ?創(chuàng)新能力

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0139-02

實驗教學是PLC課程教學的重要環(huán)節(jié)，而在傳統(tǒng)的PLC實驗教學過程中，往往都是常規(guī)的開關量驗證實驗，整個實驗過程不僅教學內(nèi)容固定，而且枯燥、乏味、缺乏形象直觀性，不能滿足PLC課程教學的新需求。另外，PLC實驗的被控對象大多由于體積龐大、價格昂貴、難于維護等原因，不易于在實驗室配備，從而遠遠不能滿足PLC實驗的需要。

在工業(yè)各領域中，由觸摸屏與PLC所組成的典型控制系統(tǒng)已廣泛應用。從PLC教學角度來說，將觸摸屏軟件仿真技術應用于PLC實驗教學中，通過觸摸屏軟件來全真模擬被控對象，既可以克服真實被控對象的缺點，又能用低廉的教學開支來豐富實驗課的內(nèi)容，從而增強PLC的實驗教學效果。

1 基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學整體思路

（1）PLC實驗教學中利用觸摸屏仿真技術，便可以將輸入按鈕、開關和輸出指示燈等在顯示器上完整地展現(xiàn)出來，實現(xiàn)被控對象的全真模擬。整個實驗教學過程只需一臺PC機而不需其他任何硬件設備，代替了傳統(tǒng)實驗室的線路布局和實驗設備維護等工作，節(jié)約了大量的實驗經(jīng)費，提高了實驗的安全系數(shù)。另外，仿真過程中被控對象是以動畫的形式顯示出來的，使教學效果生動新穎，提高了學生的參與熱情。

（2）PLC實驗教學的核心內(nèi)容是根據(jù)控制要求編寫程序，程序的正確與否在傳統(tǒng)的實驗教學中需到實驗臺上去驗證，驗證過程中不但容易損壞實驗設備，而且對于復雜程序則需做多次驗證性實驗才能得到，因此在傳統(tǒng)的實驗教學中不可避免的面臨著實驗設備維護困難，項目開發(fā)周期長的難題。而利用仿真軟件在PC機上即可對程序進行模擬和錯誤檢查，程序的正確與否便可在屏幕上直接地觀察出來，從而使程序及時地得到驗證，克服了傳統(tǒng)實驗教學方法的不足。因此，采用軟仿真模式后，可以在較短的時間內(nèi)開發(fā)大量的仿真實驗教學項目，豐富了實驗教學的內(nèi)容，增加了實驗的多樣性，有利于學生掌握PLC控制系統(tǒng)的設計方法。

（3）借助PLC與觸摸屏仿真軟件，學生完全可以利用業(yè)余時間，在個人的電腦上充分發(fā)揮自己的想象力進行相關的實驗設計，啟發(fā)了學生的思維，促進了學生對PLC的認識，緩解了實驗室開放時間有限的難題，更有利于對學生綜合應用能力的培養(yǎng)。

2 基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學實現(xiàn)

該虛擬仿真方法是利用PLC編程軟件在計算機上編寫程序，利用PLC仿真軟件對所編寫的程序進行檢驗，然后通過觸摸屏編程軟件設計操作界面，虛擬PLC的被控對象，最后用觸摸屏仿真軟件以動畫的形式模擬顯示出仿真結果。在此過程中，學生可以在操作界面上方便地改變被控對象的運行狀態(tài)，在屏幕上直觀形象地觀察 PLC程序的運行結果。

2.1 系統(tǒng)組成

基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學僅僅需要一臺PC機，然后在PC機上安裝三菱PLC編程軟件GX Developer 8.34、三菱PLC仿真軟件GX Simulitor 6c、觸摸屏編程軟件GT Designer 3、觸摸屏仿真軟件GT Simulitor 3四個軟件，這樣不需要其他額外的資金投入就可以進行實驗的相關設計及課程教學項目的研究與開發(fā)了。

2.2 應用實例

下面以“循環(huán)小車”為例來說明PLC與觸摸屏軟件仿真技術在PLC實驗教學中的應用。

控制要求：按下啟動按鈕后小車自動左右循環(huán)移動，同時對應方向的指示燈亮，到達最左邊或最右邊時，掉頭返回，按下停止按鈕后，小車停止運動，指示燈均滅。

具體操作步驟如下。

（1）按控制要求利用GX Developer 8.34 軟件編寫“循環(huán)小車”梯形圖。

（2）利用GT Designer3軟件設計“循環(huán)小車”的仿真界面，并按梯形圖的I/O分配表設置好對應的按鈕、限位開關與指示燈，仿真界面如圖1所示。

（3）運行GX Simulator 6c程序仿真后，運行GT Simulitor 3圖形仿真，其仿真結果如圖2所示，達到了真實場景的效果。

3 結語

把PLC與觸摸屏軟件仿真技術引入PLC的實驗教學中，采用虛擬技術代替復雜高成本的實驗設備，節(jié)約了大量的實驗經(jīng)費、維護方便;利用虛擬控制界面控制PLC，以動畫的形式顯示被控對象的實際效果，操作更加簡單，實驗效果更加直觀形象;學生在實驗中可以充分發(fā)揮想象力進行各種設計，可以對仿真過程中出現(xiàn)的各種實驗現(xiàn)象進行分析，找出最優(yōu)設計方案，加深了對基本概念和原理的理解，提高了應用創(chuàng)新能力。利用此虛擬仿真方法開發(fā)實驗教學項目方便靈活、開發(fā)周期短、可重復操作性強，有助于學生編程技巧和動手能的提高。

參考文獻

[1] 鄭海英.PLC技術及應用課程教學改革的研究與實踐[J].遼寧工業(yè)大學學報（社會科學版），2012（2）.

[2] 陶亦亦，陸春元.PLC技術應用及其課程教學模式改革的探討[J].職業(yè)教育研究，2008（1）.

[3] 李斌，鄒燦紅.電氣控制與PLC應用技術仿真教學的應用[J].湖北成人教育學院學報，2009（1）.endprint

摘 要：該文針對當前高校PLC實驗教學中存在的問題，提出了在實驗教學中引入PLC與觸摸屏軟件仿真技術的新方法。利用該實驗教學方法不但大大降低了實驗教學的成本，增加了實驗的安全性，而且促進了學生的學習興趣，提高了學生的應用創(chuàng)新能力。

關鍵詞：PLC ?實驗教學 ?觸摸屏 ?軟件仿真 ?創(chuàng)新能力

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（c）-0139-02

實驗教學是PLC課程教學的重要環(huán)節(jié)，而在傳統(tǒng)的PLC實驗教學過程中，往往都是常規(guī)的開關量驗證實驗，整個實驗過程不僅教學內(nèi)容固定，而且枯燥、乏味、缺乏形象直觀性，不能滿足PLC課程教學的新需求。另外，PLC實驗的被控對象大多由于體積龐大、價格昂貴、難于維護等原因，不易于在實驗室配備，從而遠遠不能滿足PLC實驗的需要。

在工業(yè)各領域中，由觸摸屏與PLC所組成的典型控制系統(tǒng)已廣泛應用。從PLC教學角度來說，將觸摸屏軟件仿真技術應用于PLC實驗教學中，通過觸摸屏軟件來全真模擬被控對象，既可以克服真實被控對象的缺點，又能用低廉的教學開支來豐富實驗課的內(nèi)容，從而增強PLC的實驗教學效果。

1 基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學整體思路

（1）PLC實驗教學中利用觸摸屏仿真技術，便可以將輸入按鈕、開關和輸出指示燈等在顯示器上完整地展現(xiàn)出來，實現(xiàn)被控對象的全真模擬。整個實驗教學過程只需一臺PC機而不需其他任何硬件設備，代替了傳統(tǒng)實驗室的線路布局和實驗設備維護等工作，節(jié)約了大量的實驗經(jīng)費，提高了實驗的安全系數(shù)。另外，仿真過程中被控對象是以動畫的形式顯示出來的，使教學效果生動新穎，提高了學生的參與熱情。

（2）PLC實驗教學的核心內(nèi)容是根據(jù)控制要求編寫程序，程序的正確與否在傳統(tǒng)的實驗教學中需到實驗臺上去驗證，驗證過程中不但容易損壞實驗設備，而且對于復雜程序則需做多次驗證性實驗才能得到，因此在傳統(tǒng)的實驗教學中不可避免的面臨著實驗設備維護困難，項目開發(fā)周期長的難題。而利用仿真軟件在PC機上即可對程序進行模擬和錯誤檢查，程序的正確與否便可在屏幕上直接地觀察出來，從而使程序及時地得到驗證，克服了傳統(tǒng)實驗教學方法的不足。因此，采用軟仿真模式后，可以在較短的時間內(nèi)開發(fā)大量的仿真實驗教學項目，豐富了實驗教學的內(nèi)容，增加了實驗的多樣性，有利于學生掌握PLC控制系統(tǒng)的設計方法。

（3）借助PLC與觸摸屏仿真軟件，學生完全可以利用業(yè)余時間，在個人的電腦上充分發(fā)揮自己的想象力進行相關的實驗設計，啟發(fā)了學生的思維，促進了學生對PLC的認識，緩解了實驗室開放時間有限的難題，更有利于對學生綜合應用能力的培養(yǎng)。

2 基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學實現(xiàn)

該虛擬仿真方法是利用PLC編程軟件在計算機上編寫程序，利用PLC仿真軟件對所編寫的程序進行檢驗，然后通過觸摸屏編程軟件設計操作界面，虛擬PLC的被控對象，最后用觸摸屏仿真軟件以動畫的形式模擬顯示出仿真結果。在此過程中，學生可以在操作界面上方便地改變被控對象的運行狀態(tài)，在屏幕上直觀形象地觀察 PLC程序的運行結果。

2.1 系統(tǒng)組成

基于PLC與觸摸屏軟件仿真的實驗教學僅僅需要一臺PC機，然后在PC機上安裝三菱PLC編程軟件GX Developer 8.34、三菱PLC仿真軟件GX Simulitor 6c、觸摸屏編程軟件GT Designer 3、觸摸屏仿真軟件GT Simulitor 3四個軟件，這樣不需要其他額外的資金投入就可以進行實驗的相關設計及課程教學項目的研究與開發(fā)了。

2.2 應用實例

下面以“循環(huán)小車”為例來說明PLC與觸摸屏軟件仿真技術在PLC實驗教學中的應用。

控制要求：按下啟動按鈕后小車自動左右循環(huán)移動，同時對應方向的指示燈亮，到達最左邊或最右邊時，掉頭返回，按下停止按鈕后，小車停止運動，指示燈均滅。

具體操作步驟如下。

（1）按控制要求利用GX Developer 8.34 軟件編寫“循環(huán)小車”梯形圖。

（2）利用GT Designer3軟件設計“循環(huán)小車”的仿真界面，并按梯形圖的I/O分配表設置好對應的按鈕、限位開關與指示燈，仿真界面如圖1所示。

（3）運行GX Simulator 6c程序仿真后，運行GT Simulitor 3圖形仿真，其仿真結果如圖2所示，達到了真實場景的效果。

3 結語

把PLC與觸摸屏軟件仿真技術引入PLC的實驗教學中，采用虛擬技術代替復雜高成本的實驗設備，節(jié)約了大量的實驗經(jīng)費、維護方便;利用虛擬控制界面控制PLC，以動畫的形式顯示被控對象的實際效果，操作更加簡單，實驗效果更加直觀形象;學生在實驗中可以充分發(fā)揮想象力進行各種設計，可以對仿真過程中出現(xiàn)的各種實驗現(xiàn)象進行分析，找出最優(yōu)設計方案，加深了對基本概念和原理的理解，提高了應用創(chuàng)新能力。利用此虛擬仿真方法開發(fā)實驗教學項目方便靈活、開發(fā)周期短、可重復操作性強，有助于學生編程技巧和動手能的提高。

參考文獻

[1] 鄭海英.PLC技術及應用課程教學改革的研究與實踐[J].遼寧工業(yè)大學學報（社會科學版），2012（2）.

[2] 陶亦亦，陸春元.PLC技術應用及其課程教學模式改革的探討[J].職業(yè)教育研究，2008（1）.

[3] 李斌，鄒燦紅.電氣控制與PLC應用技術仿真教學的應用[J].湖北成人教育學院學報，2009（1）.endprint