基于PLC的虚拟实践教学研究

李大明++李雪燕

摘要：在PLC实践教学中，需要一种能直观的模拟各种的工业现场的方法，同时还要考虑学校设备投入资金有限，提高学生的学习积极性也需要控制过程更加形象和生动；使用组态软件进行虚拟实践教学可以设计控制对象的仿真系统，实现了控制对象实际运行过程的计算机仿真，即节省了教学资源，又提高了教学质量，还增强了学生的学习兴趣。

关键词：PLC；组态；组态王；虚拟教学

中图分类号：G424 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）35-0128-02

Research based on PLC of Virtual Practice Teaching

LI Da-ming1， LI Xue-yan2

（1. Wuhan Vocational College of Software and Engineering，Wuhan 430205， China；2. Wuhan University of Science and Technology City College，Wuhan 430083， China）

Abstract ： In PLC teaching practice， need a can intuitive simulate all kinds of methods of industrial field， should also consider school equipment investment co.， LTD.， improve the students' study enthusiasm and the need to control process more image and vivid； Using configuration software for the virtual practice teaching can simulation system for the design of the control object， to realize the control object operation computer simulation of the process， which saved the teaching resources， and improve the teaching quality and also strengthened the students' interest in learning.

Key words：PLC； configuration； kingview； virtual teaching

PLC一种典型的工业自动控制装置，在工业生产中有非常广泛的应用。大部分高等院校均开设有相关课程，为企业培养具有PLC相关技术知识和和自动化控制能力的人才。但传统教学多数采用自制的较为简易的实验板，用按钮和灯来检验PLC的工作过程，实验过程与结果往往不够直观，即不能真实体现自动化的现场状态，也不能激发学生的学习兴趣；而且，由于被控对象只能以灯的点亮与熄灭仿真自动化过程，这是很不直观的，因此无法达到训练学生现场工作能力的目的。为此，需要一种能直观的模拟各种的工业现场的方法，同时还要考虑学校并非企业，设备投入资金有限。在此背景下，将组态软件应用于PLC的实践教学，具有良好的积极意义。教学中可以利用计算机仿真控制对象，这样就会让学生有在工业现场身临其境的感觉，而且可以充分利用现有设备及资源，开展多样化的程序，即可以提高学生的PLC兴趣，又能充分发挥学生综合理解和应用自动化系统的能力。本文以电梯控制系统的组态仿真项目为例，分析如何应用组态软件在PLC实践教学中。

因文章篇幅有限，关于PLC中的程序部分在此省略，PLC的实践教学旨在培养学生的编程能力，因此，本文只讨论组态软件在项目开发过程中的实践，而学生需要根据已有的组态设置，进行项目的编程。本文以北京亚控公司的“组态王”软件为例进行讨论，读者如使用其他组态软件，可参考阅读。

1 组态软件系统配置

在“组态王”软件的“工程浏览器”窗口中，点击“新建”，在“设备配置向导”中依次选择“PLC”一“三菱”一“FX2”一“编程口” （如图1所示）。给设备取名“FX2N”，在串口通信中选择“COMl”，为设备指定地址号为“0”（该地址是与PLC通信参数设置中相同的地址），再在“通信故障恢复策略”中使用默认设置，出现“信息总结”窗口后，点击“完成”即可。

2 组态软件通讯方式设置

在“工程浏览器”中配置“串行通讯方式”。双击“COM1”，在窗口中选择COM1的通信参数，包括以下内容：波特率9600bp/s，偶校验，7位数据位，1位停止位，RS232通信方式，选择完即可，如图2所示。（因本文使用的是组态王与三菱FX系列PLC通讯，所以是本设置，读者如使用其他PLC，则应选择与PLC对应的通信参数，否则通信是不成功的。）

3 系统仿真界面设计

PLC实践教学中，电梯项目的界面可以设计为为左、右两个部分，如图3所示。左边是电梯的运行状态，包括四个楼层的呼叫按钮和平层开关，在图中，1层只有1个上呼按钮，4层只有1个下呼按钮，2、3层各有上呼、下呼按钮1个，每个按钮都有对应的指示灯，表示该呼叫信息是否取得响应。右边是电梯的运行状态，开、关门状态和厢内控制面板，在电梯内，有每个楼层的平层按钮，开、关门按钮及对应指示灯。组态画面如图3所示。

4 动画连接

“动画连接”的过程是建立画面图索和数据库变量的对应。利用动画连接对话框，选择各种动画效果标签，配合数据词典，设计图形对象的动画连接。

5 系统变量定义

数据库是“组态王软件”的核心。组态软件运行时，工业现场的各种状态会实时地反映在变量的数值中，数据库的作用是联系上位机和现场设备，变量的集合被稱为“数据词典”，该四层电梯系统可以建立以下数据词典，如图4所示。

6 系统应用程序设计

“组态王”的命令语言类似C语言，利用这种程序可以来增强应用的灵活性，完成动画过程的完整性。命令语言通过“命令语言”对话框编辑输入，在组态王运行系统中编译执行。本系统四层电梯控制及仿真项目使用了应用程序命令语言、事件命令语言、画面命令语言，因篇幅原因，在此省略，命令语言编写的好坏，直接关系到系统是否能完整地以动画的形式显示控制过程，因此无论是教师开发仿真教学平台的任务，还是学生应用组态软件学习PLC，都应该对组态软件中命令语言的功能有起码的认识和理解。

通过在PLC应用技术课程的实践教学过程中进行使用，效果不错。学生感觉丢掉了老旧的开关和灯，科技感更强了，学习兴趣也更加浓厚了，而且，组态软件的应用也为自动化技术中的触摸屏技术课程作铺垫，让学生感觉更加贴近实际自动化过程，有很好的实用性，自然也就乐于学习和研究PLC及相关的课程知识。总之，在今后的PLC教学过程中，我将继续不断地深入了解和研究利用组态软件进行PLC虚拟实践教学，因为这对于高等院校，尤其是职业院校来说，在有限的教学资源的条件下，的确是提高PLC教学实践质量的一条很好的路。

参考文献：

[1] 马秀坤，史运涛，王捷，等.PLC实践教学在应用型人才培养中的探索与创新[J].实验技术与管理，2011（3）：32-32.

[2] 潘大四.基于虚拟化技术的计算机类课程实践教学研究[J].教育教学论坛，2016（12）：175-177.