仿真软件在PLC一体化教学中的应用

冯军

摘 要：PLC课程是工科院校机电类专业学生的一门必修专业课，针对PLC理实一体化教学中硬件设备的限制，应用三菱PLC仿真软件FX-TRN-BEG-C来辅助教学，以提高教学效果，具体阐述了仿真软件在校本学材编写及一体化教学过程中的应用。

关键词：仿真软件 PLC 一体化教学

PLC是一种以CPU为核心的计算机工业控制装置，由于其良好的性价比，稳定的工作状态以及简便的操作已经广泛应用于生产实际中。目前PLC课程已被列为工科类院校机电类专业学生必修课之一，我院机电一体化专业开设了《PLC应用技术》课程，以三菱FX2N型PLC为学习对象。

一、FX-TRN-BEG-C仿真软件简介

FX-TRN-BEG-C软件是日本三菱电机公司为FX系列PLC产品而专门设计的仿真模拟训练软件，该软件将虚拟设备及控制台、教师操作指导、梯形图编程调试集成在一起。虚拟设备及控制台以其三维造型的实物模型，加上逼真有趣的声、光多媒体效果，能使学习者有如操控各种自动控制设备的感受[1]。

PLC应用范围广，控制对象多，学院不可能将所有设备配齐配全，在教学中较多采用指示灯来模拟实际被控对象，缺乏直观性，一定程度上影响了学习的效果。通过教学实践，将FX-TRN-BEG-C仿真软件应用到一体化教学中去，可以弥补教学设备中的一些不足，提高教学效果。

二、编写校本学材引入仿真软件内容

“学材”是广义的教学材料的重要组成部分，与传统教科书相比，是用于“直接帮助学生学习”的教学材料[2]。根据一体化教学的特点结合我院的实际情况，组织教师开发一体化校本学材，精心安排一系列的项目任務，从易到难，将PLC基本知识点逐一化解到每个任务中，安排的知识点是完成本次任务需要用到的知识，让学生用多少，就学多少，再去解决问题，完成任务，体现“做中学、学中做”的思想。

在编写项目任务时，为了不受硬件条件的限制，提高任务的直观性，增强学生的感性认识，利用仿真软件提供的虚拟设备，来编写项目任务，项目任务可以根据虚拟设备结合教学需要来给定。例如软件中D-6输送带虚拟设备，创设情境：我们接到某公司一条输送带的控制任务，要求实现以下功能：

1.将开关SW1置于ON状态，系统启动，PL1灯亮。

2.按下系统运行按钮PB1后，机械手开始送料，同时PL2灯开始闪烁。

3.传感器X0检测到物料1秒后，上段输送带开始正转。

4.传感器X1检测到物料，上段输送带停止，1秒后中段输送带开始正转。

5.传感器X2检测到物料，中段输送带停止，1秒后下段输送带开始正转。

6.盒内传感器X3检测到物料后，下段输送带停止，PL2灯灭，2秒后，机械手再次送料，重复完成上述过程。

7.按下停止按钮PB2，系统必须完成当前过程后停止。公司方要求出具主电路图、PLC接线图、I/O分配表以及梯形图等书面资料。

校本学材每个学习任务具体按三个大部分安排：一、学习目标；二、工作情景描述；三、学习活动。学习活动又可以分五个步骤，学习活动1：知识准备；学习活动2：任务实施；学习活动3：知识进阶；学习活动4：总结评价；学习活动5：研讨与训练。仿真软件D、E、F部分中的项目可以根据教学需要进行挑选，设计任务，安排到校本学材中去。

三、应用仿真软件帮助学生轻松入门

俗话说“万事开头难”，学生刚刚接触PLC时，对一些基本指令和编程元件的学习，如脉冲指令、脉冲输出指令，定时器、计数器的掌握，存在比较大的困难。单纯的讲授效果很不好，学生并不能充分理解，根据教学需要，设计不同的小任务，让学生利用仿真软件B、C两个基础单元进行编程、调试，通过完成一个个的小任务，体会指令、程序的使用方法。由于仿真软件中的虚拟设备直观性强，程序编写正确与否，被控设备的动作让人一目了然，能够帮助学生更快的掌握住PLC基本知识。

四、应用仿真软件实施项目式教学

一体化教学模式中，项目式教学作为重要的教学形式之一，是通过共同实施一个完整项目而进行的教学活动，能够充分调动学生学习积极性，使“教、学、做”融为一体。

[JP+1]仿真软件中D、E、F等单元提供了很多可以用来实施一个完整项目的虚拟设备，教师根据一体化学材中的内容，引导学生分析任务要求，学习新知识，利用仿真软件所提供的虚拟设备进行设计、调试、总结评价等一系列学习活动。当学生对PLC的基础知识等事实性的问题不清楚时，教师可给予直接正面指导，将正确答案告知学生；当学生出现与设计经验相关的问题或逻辑性问题时，教师可以给予间接指导，鼓励学生思考寻求解决问题的途径，也可以采用小组讨论的方式，使学生之间通过互相启发来解决问题[3]，培养学生的团队精神。

五、教学中应用仿真软件的注意点

教学实践表明，利用仿真软件来进行PLC一体化教学，能够克服PLC硬件条件的限制，为学生提供一个直观的虚拟环境，便于理论教学和实践教学相融合，激发学生的兴趣，有效帮助学生学习PLC课程。但也要注意，不能让仿真软件完全代替实际PLC应用教学，一是仿真软件提供的虚拟环境数量毕竟有限，不能完全满足教学中的需要，二是仿真软件仅仅是模拟了PLC编程、调试的过程，真正的PLC系统还需要安装、接线，另外虚拟设备和真实设备在调试过程中也必然会存在一定的区别，所以应将PLC实际应用与仿真软件相结合进行一体化教学，帮助学生更好的学好PLC课程。

参考文献：

[1]王盛.FX-TRN可编程控制仿真软件在中职PLC教学中的应用[J].中等职业教育（理论），2008年07期.

[2]毛时亮.基于工学一体化的高职学材建设研究[J].职业教育研究，2011年第4期.

[3]罗艳丽.项目教学在高职院校PLC课程教学中的实践[J].机电产品开发与创新，2011，（3）：198-199.