可編程控制仿真軟件FX-TRN在中職PLC教學(xué)中的應(yīng)用

文/陳艷玲

《可編程控制器》（即PLC）這門課程是中職校機(jī)電專業(yè)的主要課程，該課程實(shí)踐性強(qiáng)，理論水平高。學(xué)生在學(xué)習(xí)PLC時(shí)需要通過(guò)編程，調(diào)試程序。為使程序符合要求，需在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題。如果程序不經(jīng)過(guò)調(diào)試，很多中職學(xué)生上完理論課后，仍對(duì)所學(xué)知識(shí)不理解。借助仿真軟件進(jìn)行專業(yè)課的教學(xué)，不僅能提高教學(xué)效率，且學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的掌握程度和動(dòng)手實(shí)踐能力也顯著提高。

1 中職《可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)》課程的現(xiàn)狀分析

（1）可編程控制器的應(yīng)用廣泛，但理論抽象、實(shí)驗(yàn)操作難度大，加上中職學(xué)生都普遍存在著基礎(chǔ)差，理論水平不高的情況，有畏難情緒，導(dǎo)致教學(xué)困難。

（2）可編程控制器課程理論和實(shí)際聯(lián)系緊密。學(xué)生在上完理論課后，仍對(duì)該課程的知識(shí)不清楚，沒(méi)有理論的支持，實(shí)驗(yàn)效果非常差，常常出現(xiàn)學(xué)生不知老師所云，不知實(shí)驗(yàn)怎么做的現(xiàn)象。

（3）由于各中職學(xué)校發(fā)展的不平衡，受經(jīng)費(fèi)和師資等因素的限制，有些學(xué)校無(wú)法為學(xué)生提供合適的場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，致使對(duì)該課程的教學(xué)只停留在理論上，也影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和教學(xué)質(zhì)量。

2 三菱虛擬仿真軟件FX-TRN-BEG的特點(diǎn)

三菱FX-TRN-BEG是三菱FX系列PLC仿真教學(xué)軟件，該軟件界面直觀，分理論介紹部分、應(yīng)用范例部分和挑戰(zhàn)練習(xí)部分，為初學(xué)者提供了多樣化、多層次的模擬實(shí)驗(yàn)。在教學(xué)理論方面，教師可以通過(guò)仿真對(duì)所教知識(shí)進(jìn)行清晰具象化的驗(yàn)證，幫助學(xué)生理解并應(yīng)用所學(xué)知識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)控制要求編寫程序，仿真調(diào)試可以主動(dòng)思考問(wèn)題，解決問(wèn)題，使程序符合控制要求。每完成一次進(jìn)階練習(xí)挑戰(zhàn)，自信心就增強(qiáng)一次，對(duì)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，提高專業(yè)知識(shí)的興趣有很大的幫助。

3 仿真教學(xué)應(yīng)用

以PLC中自動(dòng)門操作為例，利用仿真軟件F-1單元模塊，實(shí)現(xiàn)控制要求。

3.1 提出控制要求，仿真分析

該實(shí)驗(yàn)的控制對(duì)象是一扇在檢測(cè)到汽車后可以打開和關(guān)閉的自動(dòng)門。如圖1所示，要求：

（1）當(dāng)汽車開到門前時(shí)，自動(dòng)門上升打開；

（2）當(dāng)汽車經(jīng)過(guò)門后，自動(dòng)門下降關(guān)閉；

（3）在上限（X1）為ON時(shí)，門不再打開；

（4）在下限（X0）為ON時(shí)，門不再關(guān)閉；

（5）當(dāng)汽車還處于檢測(cè)范圍入口傳感器（X2）和出口傳感器（X3）時(shí)，門不再關(guān)閉；

（6）蜂鳴器（Y7）在自動(dòng)門動(dòng)作時(shí)拉響；

（7）當(dāng)汽車還處于檢測(cè)范圍即入口傳感器（X2）和出口傳感器（X3）中的時(shí)候，燈（Y6）點(diǎn)亮。

如此多的控制要求，通過(guò)仿真界面變得直觀易懂。

表1：輸入/輸出地址表

圖1

圖2：自動(dòng)門控制程序

3.2 分析控制要求，分配輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)

通過(guò)上述仿真界面可知，PLC的輸入信號(hào)有四個(gè)，分別是門上限（X0）、門下限（X1）、入口傳感器（X2）和出口傳感器（X3）。輸出信號(hào)有兩個(gè)，即自動(dòng)門開和自動(dòng)門關(guān)，為此分配輸入和輸出地址如表1所示。

3.3 編寫控制程序，仿真調(diào)試

在梯形圖程序區(qū)域輸入控制程序（參照?qǐng)D2所示），在線仿真；觀察模擬工作圖的狀態(tài)，并進(jìn)行調(diào)試至符合控制要求。

4 仿真教學(xué)在實(shí)踐中的效果及應(yīng)用體會(huì)

通過(guò)在《可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)》教學(xué)中采用仿真軟件FX-TRN-BEG，可以發(fā)現(xiàn)理論應(yīng)用變得更直觀，使教和學(xué)有效的結(jié)合起來(lái)。結(jié)合16機(jī)電班和17機(jī)電班的教學(xué)情況，證明教師用軟件對(duì)專業(yè)知識(shí)的講解、仿真調(diào)試運(yùn)行后，使得枯燥的理論變得生動(dòng)有趣，也極大地提高了學(xué)生的參與度。仿真教學(xué)法既方便了學(xué)生更改程序，不斷地驗(yàn)證更改后的結(jié)果滿足控制要求，同時(shí)也方便學(xué)生自我提高，向更難的進(jìn)階練習(xí)挑戰(zhàn)。

（1）仿真教學(xué)讓學(xué)生對(duì)所教授的內(nèi)容有更感性和直觀的認(rèn)識(shí)。該軟件提供要實(shí)現(xiàn)的模擬情境，使學(xué)生能理解所設(shè)計(jì)的程序要完成實(shí)現(xiàn)的功能。教師用軟件對(duì)專業(yè)知識(shí)的講解、仿真運(yùn)行，再不斷地修改程序，不但使枯燥的理論教學(xué)變得生動(dòng)有趣，而且增加了學(xué)生動(dòng)手操作能力，極大地提高了學(xué)生的參與度，也使教學(xué)收到了很好的效果。

（2）把學(xué)生學(xué)習(xí)的外在動(dòng)力化為內(nèi)在動(dòng)力。教學(xué)仿真有利于教師論證專業(yè)知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，把之前單方面的學(xué)生被動(dòng)接受教師所教內(nèi)容轉(zhuǎn)化為學(xué)生自主動(dòng)手學(xué)習(xí)實(shí)踐。同時(shí)，仿真實(shí)驗(yàn)方便了學(xué)生更改修正參數(shù)設(shè)置及程序，不斷地在實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證更改后的結(jié)果，也方便了學(xué)生施展自己的創(chuàng)新能力，學(xué)生從實(shí)驗(yàn)中體驗(yàn)到了編程成功的喜悅和自信，有利于他們后續(xù)的學(xué)習(xí)和提高。

（3）仿真教學(xué)利于模擬各種條件情境，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。受場(chǎng)地和條件的限制，傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法使學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性的操作練習(xí)，而仿真教學(xué)大大的降低了教學(xué)成本，也給學(xué)生提供了反復(fù)練習(xí)的條件，使學(xué)生可以隨時(shí)學(xué)習(xí)隨時(shí)更正隨時(shí)討論，提高了動(dòng)手能力。

（4）有利于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。教師利用仿真軟件授課時(shí)，學(xué)生可以同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行論證，讓學(xué)生在直觀上有了更感性的認(rèn)識(shí)，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際，提高了學(xué)習(xí)的效率。當(dāng)學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)明白了理論知識(shí)后，更加深了他們對(duì)理論知識(shí)的理解，通過(guò)對(duì)自己所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行仿真驗(yàn)證，拓展了他們的創(chuàng)新思維。

5 結(jié)束語(yǔ)

在PLC專業(yè)課程教學(xué)中采用仿真軟件FX-TRN-BEG，使抽象的理論知識(shí)變得直觀形象，教學(xué)質(zhì)量得到了很大的提高。同時(shí)，仿真教學(xué)降低了教學(xué)成本，克服了實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和設(shè)備缺少的問(wèn)題，讓學(xué)生在仿真中提高了動(dòng)手能力和思考能力，但也要重視PLC接線的實(shí)訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生看圖和設(shè)計(jì)布局的能力，只有仿真教學(xué)和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，才能收到更好的教學(xué)效果。