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計算機組態(tài)仿真在PLC教學中的應用
江蘇省泰州技師學院 劉濤 唐培林 2017/2/5 21:27:16
【摘要】PLC作為中等職業(yè)技工學校電氣自動化類專業(yè)教學的主要課程，提高教學效果，尋求教學方法突破口是廣大電氣類一體化教師探索研究的問題。本文提出將計算機組態(tài)仿真技術應用于PLC教學中，用以解決各學校的實際問題。
【關鍵詞】PLC，組態(tài)技術，仿真
可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是在繼電控制線路和現(xiàn)代工業(yè)計算機控制學基礎上發(fā)展而來的工業(yè)控制器。由于它可以根據生產工藝要求通過PLC編程軟件來改變控制程序達到不同控制要求，且編程簡單易學，系統(tǒng)穩(wěn)定，抗干擾能力強，有各種總線或網絡接口，性價比較高，所以PLC 在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中占據了主導地位，得到了廣泛的應用。中等職業(yè)技工學校作為企業(yè)一線技工的搖籃，PLC是電氣控制類專業(yè)必須的課程，并多以西門子S7-200和三菱FX系列PLC的基本指令和步進順序控制作為主要教學類容。
在PLC一體化教學過程中發(fā)現(xiàn)學生學習PLC普遍感覺到困難。究其原因有兩大方面。一方面PLC 是以控制器為核心, 將自動化控制技術、電工電子技術、計算機技術、網絡通信技術融為一體的工業(yè)自動控制裝置。要學好這門課程，要求學生必須掌握好電力拖動、電工電子學，計算機等基礎課程，且具有一定的操作動手能力，而職校學生的理論基礎普遍較差，學習起來比較費力。另一方面部分院校相對缺乏PLC實驗實訓設備，學生沒有太多的動手實踐機會，并且即使有一定的PLC，學校相對缺乏控制對象和完整的控制系統(tǒng)，學生只看幾個PLC輸出指示是不能生動形象的理解PLC的工作原理及應用，更不能適應企業(yè)的需求。故筆者認為可以借助計算的組態(tài)仿真彌補學校現(xiàn)階段的實際情況，以取得較好的教學效果。
計算機組態(tài)仿真就是應用組態(tài)軟件組態(tài)PLC控制系統(tǒng)，模擬系統(tǒng)工作過程，讓學生更加直觀的了解學習PLC這門課程。組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件，譯自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(數(shù)據采集與監(jiān)視控制)，集數(shù)據采集、監(jiān)控、控制于一體。利用通用組態(tài)軟件提供的底層設備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、開關指示燈、變頻器等）的I/O 驅動、開放式的數(shù)據庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據處理、歷史數(shù)據和曲線并存、具有多媒體功能和網絡功能的系統(tǒng)，更加接近實際的控制系統(tǒng)。目前國外組態(tài)軟件主要有InTouch、IFix、Citech、WinCC等，國內組態(tài)軟件主要有組態(tài)王、世紀星、三維力控、KingView、MCGS等等，各種組態(tài)軟件界面如圖所示。
建議大家教學中使用MCGS，它由北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司開發(fā)，該軟件有網絡版、通用版、嵌入版，具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護性強的特點。通過與其他相關的硬件設備結合，可以高效的開發(fā)各種用于現(xiàn)場信號采集、數(shù)據處理、監(jiān)視與控制的設備。
組態(tài)軟件擁有大量企業(yè)實物圖片用于組態(tài)教學場景，可激發(fā)學生學習興趣，教育心理學認為，學習興趣是學習動機的重要組成部分，是推動學生學習的強大動力。只有對PLC 學習產生了濃厚的興趣，學生才會有求知的欲望，才能勤于思考。教學過程中可引導學生在軟件圖庫里面看到各種各樣的電氣控制元件，實現(xiàn)在教室里就可以看到實物的感覺。以下是有我校教師團隊自制的組態(tài)教學資源截圖。
任務驅動型一體化教學與計算機組態(tài)仿真相結合，打破傳統(tǒng)的對著書本練習編寫程序，采用各種企業(yè)實際控制系統(tǒng)作為教學內容，以學生為中心點，老師為圓周輔導線；以練為主，講為輔；引導學生把教學任務即實際控制系統(tǒng)拆分成課本上的一個個知識點，逐點逐塊兒的解決問題，自己動手做出和企業(yè)一樣的控制系統(tǒng)，從而達到“做中學、學中做”的理念。讓學生能感受到上課是一種身臨其境的“玩兒”，玩完之后還能學到知識的快樂。
在模擬場景中仿真運行，可幫助學生更好地理解PLC 的工作原理和控制系統(tǒng)的生產工藝要求，PLC仿真教學要求學生除具備一定的編程能力和編程技巧外，還要讓學生按照實際的工藝要求進行模擬操作和調試，從而找到程序的缺陷和漏洞，進行反復修改反復編程練習，達到優(yōu)化程序和熟悉編程的目的。而MCGS組態(tài)軟件加上計算機輔助教學就可以實現(xiàn)各種模擬元件的控制，除了實際工程應用，只需結合PLC硬件就是形象的教學仿真平臺。它操作簡單，利用3D 虛擬空間設計，模擬出各種企業(yè)場景。例如，燈塔之（未完，下一頁）
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