仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用

王學(xué)智

(湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，湖北 武漢 430070)

仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用

王學(xué)智

(湖北水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，湖北 武漢 430070)

以十字路口交通信號燈為例，介紹了仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用。應(yīng)用GX Developer編寫程序，使用GX Simulator對程序仿真。應(yīng)用GT Designer設(shè)計(jì)人機(jī)對話窗口，再用觸摸屏仿真軟件GT Simulator將人機(jī)對話窗口與PLC程序連接，實(shí)訓(xùn)對整個系統(tǒng)的仿真。結(jié)果顯示，仿真軟件節(jié)約了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，縮短了試驗(yàn)周期，給教學(xué)帶來了便利。

可編程控制器；仿真軟件；GX Developer；GX Simulator；GT Simulator

1 引言

PLC(可編程控制器)應(yīng)用面廣，功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一，在工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]。隨之，《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程已成為電氣類、機(jī)電類、自動化類專業(yè)的一門必修課[2]。學(xué)院機(jī)電工程系一直將該課程作為專業(yè)核心課程來建設(shè)，以FX2系列為主。

PLC課程與工程實(shí)際聯(lián)系密切，是一門實(shí)踐性、綜合性強(qiáng)的課程，只通過課堂上的理論分析難以將課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)講解清楚，要想將抽象的技術(shù)知識形象生動地傳授給學(xué)生，需要在教學(xué)過程中讓學(xué)生使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行充分的訓(xùn)練[3-4]。近幾年來學(xué)院不斷加大PLC實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)力度，基本滿足了實(shí)踐教學(xué)的需要。但在教學(xué)中仍存在一些問題：(1)實(shí)際生產(chǎn)工程中的被控對象種類繁多，但現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置中的被控對象一般只用指示燈來指示運(yùn)行狀態(tài)，缺少運(yùn)動部分，不夠形象；(2)該課程大部分課時是理論教學(xué)，學(xué)生難以主動融入到教學(xué)過程中；(3)實(shí)訓(xùn)課程結(jié)束后，學(xué)生沒有足夠的時間進(jìn)行編程訓(xùn)練。

隨著科技的進(jìn)步，PLC相關(guān)仿真軟件的功能越來越強(qiáng)大，將仿真軟件用于教學(xué)過程可有效解決上述問題，提高PLC課程的教學(xué)效果[5-6]。筆者以三菱FX2N系列PLC為例，介紹仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用。

2 仿真系統(tǒng)組成

仿真系統(tǒng)采用上位機(jī)+下位機(jī)的構(gòu)成方式[7]，上位機(jī)為PC機(jī)，安裝GX Developer編程軟件、GT Simulator觸摸屏仿真軟件、GT Designer觸摸屏設(shè)計(jì)軟件，下位機(jī)用GX Simulator仿真軟件代替PLC，安裝在同一臺PC機(jī)上。

3 仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

應(yīng)用觸摸屏設(shè)計(jì)軟件GT Designer可以設(shè)計(jì)多種虛擬被控對象。被控對象的工藝流程和動態(tài)顯示通過GT Simulator觸摸屏仿真軟件實(shí)現(xiàn)。在教學(xué)中，程序的執(zhí)行過程可以生動形象地展示在學(xué)生面前，這有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，曾強(qiáng)學(xué)生的參與意識[8]。仿真的具體實(shí)施過程如下：

(1)應(yīng)用GX Developer軟件生成工程項(xiàng)目，編寫PLC控制程序。

(2)將程序下載到PLC仿真軟件GX Simulator中。

(3)應(yīng)用觸摸屏設(shè)計(jì)軟件GT Designer設(shè)計(jì)監(jiān)控界面。

(4)啟動GT Simulator軟件，打開已設(shè)計(jì)好的監(jiān)控界面。

(5)運(yùn)行控制系統(tǒng)，觀察控制效果。

4 應(yīng)用實(shí)例

筆者以十字路口交通信號燈為例說明仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用。

4.1 控制要求分析

控制系統(tǒng)有一個啟動按鈕和一個停止按鈕，按下啟動按鈕后南北方向信號燈的工作過程：綠燈亮15s→黃燈閃爍3s→紅燈亮20s；東西方向信號燈的工作過程：紅燈亮18s→綠燈亮17s→黃燈閃爍3s，如此循環(huán)，直至按下停止按鈕后所有信號燈熄滅。根據(jù)控制要求I/O分配如表1所示。

4.2 編寫控制程序

根據(jù)控制要求編寫PLC控制程序，根據(jù)控制要求的時間節(jié)點(diǎn)很容易完成整個控制系統(tǒng)程序的編寫。圖1是已開始仿真運(yùn)行的交通信號燈時間控制部分的程序，程序編寫完畢后將程序下載到GX Simulator仿真PLC中。

表1 I/O分配表

輸入器件SB1SB2地址X1X2功能系統(tǒng)啟動系統(tǒng)停止輸出器件HL1HL2HL3HL4HL5HL6地址Y1Y2Y3Y4Y5Y6功能南北方向綠燈南北方向黃燈南北方向紅燈東西方向紅燈東西方向綠燈東西方向黃燈

圖1 仿真程序

4.3 畫面設(shè)計(jì)與組態(tài)

應(yīng)用觸摸屏設(shè)計(jì)軟件GT Designer設(shè)計(jì)監(jiān)控界面，界面中布置兩個開關(guān)量按鈕，十二個開關(guān)量指示燈，根據(jù)I/O分配表組態(tài)按鈕和指示燈。

4.4 系統(tǒng)運(yùn)行

在完成以上操作后，啟動觸摸屏仿真軟件GT Simulator，打開已設(shè)計(jì)好的監(jiān)控界面，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊監(jiān)控界面中的起動按鈕，結(jié)合圖1中的程序，觀察程序的運(yùn)行過程。圖2為已仿真運(yùn)行的監(jiān)控界面。

圖2 監(jiān)控界面

5 結(jié)束語

仿真軟件對系統(tǒng)的資源開銷低，使用便捷，能夠使學(xué)生面向一個模擬的實(shí)訓(xùn)環(huán)境，使很多不易理解的知識點(diǎn)通過仿真能夠很直觀的演示出來，易于理解，學(xué)生也能很快參與到教學(xué)過程中來，變被動為主動。另外，仿真軟件擺脫了硬件的束縛，便于學(xué)生隨時隨地?zé)o界化學(xué)習(xí)，拓寬了教學(xué)課堂，易于實(shí)現(xiàn)信息化教學(xué)。

[1] 陳海霞，柴瑞娟，任慶海，等.西門子S7-300/400 PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.

[2] 曹冬梅，張琦. 可編程控制器技術(shù)(PLC)課程改革實(shí)踐[J].中國職業(yè)技術(shù)教育, 2007(1)：34-36.

[3] 陳小中，劉福新. 利用仿真技術(shù)進(jìn)行高職項(xiàng)目化課程開發(fā)與實(shí)踐[J].中國職業(yè)技術(shù)教育, 2016(2)：45-48.

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

[5] 許仙珍，單長考.組態(tài)軟件Wincc與S7-PLCSIM在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版), 2012,26(10)：104-107.

[6] 陳國凡,楊洪濤.三菱訓(xùn)練軟件在PLC課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].機(jī)電技術(shù),2013(5):36-37.

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

[8] 匡宇國. MCGS組態(tài)軟件技術(shù)在PLC教學(xué)中的交互應(yīng)用研究[J]. 教育探索，2007(12)：136-137.

Application of simulation software in PLC teaching

WANG Xue-zhi

(Department of Electromechanical Engineering, Hubei Water Resources Technical College, Wuhan 430070,China)

Based oncrossroads traffic lights control system as an example, introduces the application software in PLC teaching. Using GX Developer write the PLC program, using GX Simulator test control procedures. Using GT Designer to design the man-machine dialog window, and then touch screen simulation software GT Simulator 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 Developer; GX Simulator; GT Simulator

2016-11-13.

王學(xué)智(1978-)，男, 講師，E-mail: 375146625@qq.com.

2095-7386(2016)04-0114-03

10.3969/j.issn.2095-7386.2016.04.024

TP 273

A