西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態(tài)——微課設(shè)計與制作

唐 敏　宋云艷（長春職業(yè)技術(shù)學院，吉林　長春　130033）

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西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態(tài)
——微課設(shè)計與制作

唐 敏宋云艷
（長春職業(yè)技術(shù)學院，吉林長春130033）

摘要：微課，因其短小精悍、資源多樣、實施靈活等特點，逐漸被更多的學生和老師喜愛。本文以《現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用》課程中的西門子S7-300PLC單站的硬件組態(tài)進行微課的設(shè)計與制作，取得了較好的教學效果。

關(guān)鍵詞：微課；現(xiàn)場總線；西門子S7-300PLC；硬件組態(tài)

微課是按照新課程標準及教學實踐要求，以教學視頻為主要載體，反映教師在課堂教學過程中針對某個知識點或教學環(huán)節(jié)而開展教與學活動的各種教學資源有機組合。微課通常圍繞某一個知識點展開，突出重點、指向明確，在較短的時間內(nèi)充分利用各種教學資源展開教學，往往會達到比傳統(tǒng)課堂教學更好的學習效果。本文以《現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用》課程中的西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態(tài)為例，說明微課的設(shè)計與制作。

表1　模塊的型號和訂貨號

1 微課的選題

制作出一堂優(yōu)秀的微課，其決定作用的是微課內(nèi)容的選擇與設(shè)計。在微課選題時側(cè)重于課程教學的重點和難點。《現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用》課程是機電一體化專業(yè)的一門專業(yè)課。其中Profibus現(xiàn)場總線，它作為一種典型的現(xiàn)場總線，廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等各個領(lǐng)域。一般情況下，Profibus現(xiàn)場總線的主站多為西門子S7-300系列的PLC，為了完成Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的構(gòu)建，首先要對西門子S7-300PLC單站進行硬件組態(tài)。而S7-300PLC單站硬件組態(tài)作為課程學習的一個重點內(nèi)容，要求學生能夠掌握硬件組態(tài)方法，并從中領(lǐng)悟出它的實際應(yīng)用意義，這也是筆者在微課設(shè)計時重點思考的問題。學習該內(nèi)容之前，學生已經(jīng)學習了PLC可編程控制器、Profibus現(xiàn)場總線通信協(xié)議等知識。

2 教學過程設(shè)計

2.1 問題引入

為了更好的掌握S7-300PLC的硬件組態(tài)方法，首先了解S7-300PLC的硬件結(jié)構(gòu)。S7-300PLC的硬件結(jié)構(gòu)與S7-200PLC不同，S7-200為整體式的PLC，而S7-300為模塊式PLC，各種模塊相互獨立，安裝在固定的機架上，構(gòu)成一個完整的PLC系統(tǒng)。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在PPT課件中制作了S7-300PLC各模塊在機架安裝過程的動畫，生動展示了硬件的安裝過程，并在動畫中強調(diào)了PS電源模塊和IM接口模塊是可選的。通過這個設(shè)計讓學生建立起對S7-300PLC硬件結(jié)構(gòu)的一個感性認識。

那么，為什么要對S7-300PLC進行硬件組態(tài)以及硬件的組態(tài)環(huán)境。這個問題是通過卡通動畫模仿師生間的交流過程。強調(diào)像S7-200這種小型的PLC，只要把硬件安裝在機架上，就可以直接使用，而對于S7-300這種大中型的PLC必須事先對它進行組態(tài)，才能夠正常使用。組態(tài)過程是通過STEP7軟件完成的，STEP7用于所有西門子部件進行硬件和通信連接組態(tài)、參數(shù)設(shè)置和編程。在STEP7軟件完成硬件組態(tài)后，要將組態(tài)結(jié)果下載到PLC中。

2.2 硬件組態(tài)過程

本文要組態(tài)的S7-300PLC系統(tǒng)由一個電源模塊，CPU模塊和一個信號模塊組成。各模塊的型號和訂貨號見表1。

通過這個環(huán)節(jié)設(shè)計，讓學生明確組態(tài)任務(wù)。

指出在組態(tài)時，要依據(jù)模塊的型號和訂貨號進行組態(tài)。如CPU模塊，它的型號是CPU325-2DP，其中2DP是指它帶有2個Profibus- DP接口。型號的信息不是唯一的，很多模塊可以有相同的型號，接下來要看它的訂貨號，訂貨號是唯一的。因此組態(tài)時要依據(jù)模塊的型號和貨號進行硬件組態(tài)。

打開STEP7軟件完成硬件組態(tài)過程，首先新建一個項目，在新建的項目上單擊右鍵，插入simatic300站點，下一步對它進行硬件組態(tài)。雙擊硬件，進入組態(tài)環(huán)境。組態(tài)的第一步一定是先插入機架，因為所有模塊都要安裝在這個機架上，之后依次組態(tài)電源模塊、CPU模塊和信號模塊，并編譯和保存。組態(tài)的演示過程是通過錄制屏幕的方式完成的。組態(tài)結(jié)果如圖2所示。

2.3 驗證組態(tài)結(jié)果

通過編寫一個按鈕控制指示燈的程序，驗證組態(tài)結(jié)果是否正確。讓學生掌握在沒有實際硬件的條件下，驗證組態(tài)結(jié)果的方法。

西門子S7-300PLC軟件自帶仿真器PLCSIM，打開仿真器，將組態(tài)編譯后的系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊和程序塊OB1一起下載到PLC仿真器中。如圖4所示。

在仿真器界面，將CPU的模式置為運行狀態(tài)，其中“SF”為硬件故障指示燈。如果“SF”閃爍，說明組態(tài)有錯誤。如果SF不閃，說明組態(tài)是正確的，當按下按鈕I0.0 ，這時指示燈Q0.0 有信號，說明組態(tài)是正確的。

2.4 知識拓展

對于Profibus-DP總線，如果它上面掛有兩臺西門子S7-300PLC，其中一個作為主站，另一個作為從站。如圖5所示。那如何實現(xiàn)這兩臺PLC之間的通信？請學生思考問題，并激發(fā)學生繼續(xù)學習的興趣。

3 微課的制作

3.1 教學準備

在錄制微課之前，要做好充分的教學準備，包括詳細的教案設(shè)計、Flash動畫、課件、教具等。另外還要籌備相應(yīng)的錄制工具，如電腦、攝像機、錄屏軟件、視頻編輯軟件等。

3.2 微課視頻制作

本次微課采用錄屏的方式錄制整個教學過程，錄屏軟件選用的是 Camtasia Studio7，講解與錄制同步進行，在錄制過程中注意聲音與畫面要一致。視頻的后期加工采用的是繪聲繪影軟件，主要包括片頭、片尾、字幕、提示性畫面以及畫面之間的切換等。

3.3 微課的應(yīng)用

制作好的微課，要上傳到相應(yīng)的網(wǎng)站平臺，同時要確保作品正常播放展示。本文介紹的西門子S7-300系列PLC單站的硬件組態(tài)微課作品，參加了2015年微課教學比賽，作品已經(jīng)上傳到全國高校微課教學比賽網(wǎng)站，可供學習和參考。在實際應(yīng)用中，教師要對作品不斷反思與修改，做到精益求精。

結(jié)語

在新媒體的刺激下，微課作為一種新的教學資源應(yīng)運而生。它具有主體突出、資源多樣、短小精悍、結(jié)構(gòu)獨立的特點，這使得微課具有較好的應(yīng)用前景。但是不是所有的教學內(nèi)容都適合微課教學，微課也不能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的課堂教學。教師在制作微課時，要慎重考慮教學內(nèi)容、教學方式是否適合于微課教學。在教學過程中，教師應(yīng)不斷嘗試和反思，制作出一堂精彩的微課以全面提高教學質(zhì)量。

參考文獻

[1]胡鐵生.“微課”：區(qū)域教育信息資源發(fā)展新趨勢[J].電化教育研究，2011（10）：61-65.

[2]郭瓊.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[3]林瑩，劉景夏，張兆東，胡冰新，王娜.“零輸入響應(yīng)”微課教學設(shè)計與實踐[J].中國電子教育學會高教分會2014年學術(shù)年會論文集，2014：92-94.

中圖分類號：G71

文獻標識碼：A