Ｓ７－２００仿真軟件在ＰＬＣ實踐教學中的應用

摘要：針對當前PLC實踐教學中存在的實際問題，介紹了S7-200仿真軟件的使用方法，并提出了把S7-200仿真軟件引入到PLC教學中的方法。對提高教學效果，培養學生的軟件創新與開發能力，為同類課程的教學提供了借鑒。

關鍵詞：S7-200仿真軟件；PLC實踐；教學效果

可編程控制器簡稱為PLC（Programmable Logic Controller），它是在傳統的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通信技術而形成的一代新型工業控制裝置。其用途是取代繼電器，執行邏輯、計時、計數等順序控制功能，建立柔性的程控系統。目前PLC已經廣泛地應用在各種機械設備和生產自動化控制系統中，現代工業企業迫切需要PLC的專業技術人才，在這種需求形勢下，PLC已成為各職業院校相關專業都要開設的一門專業課。

PLC課程實踐教學中存在的問題

PLC課程是一門實踐性很強的課程，需要對PLC的實驗配套設施動手編程和上機調試。現在的職業院校的學生普遍基礎較差，更需要用實踐課來激發他們的學習積極性、主動性，進而學好這門專業課。但目前高職院校的PLC實踐教學中普遍存在以下問題：

硬件實驗設施數量有限一套PLC實驗設備價格較高，而很多高職院校的資金又相對緊張，因此購買的PLC實驗設備數量有限，根本無法保證學生一人一套。

學生人數多，安排實驗周期長近年來，高職院校招生人數激增，導致實驗設備匱乏。由于班級的增多，學生輪流做一次實驗的周期加長，如我院機電系06級16個班，學生的PLC實驗只能三周輪一次，而且每班都是四五十人，輪到實驗時也不一定有自己動手操作的機會。

硬件實驗存在設備損耗只要是做硬件實驗，肯定存在設備損耗。尤其是作為初學者的學生，在剛開始實驗時由于好奇或知識不足，導致設備的故障損壞率很高，而且隨著實驗設備反復使用，本身存在線路及機械元件的老化，自身故障率也很高。這一方面增加了維修維護成本和實驗人員的負擔，另一方面也降低了實驗設備的開出率，使有限的硬件實驗資源更加捉襟見肘。

有些學生本身存在思想障礙大部分高職院校學生的基礎較差，以前沒有受過動手能力的鍛煉，導致他們實驗時面對PLC的實驗設備畏手畏尾，怕稍有不慎造成實驗設備的損壞，會承擔經濟責任，所以每一個步驟都嚴格按照教師指導的去做，不敢稍有差異，更談不上發揮創新能力了。

以上的種種情況在現在的高職院校PLC實踐教學中普遍存在，致使學生學習了PLC的編程方法和理論知識之后，無法立刻到實驗設備上驗證，很多程序編寫后無法驗證是否正確。這阻礙了學生對PLC理論知識的理解和鞏固，抑制了他們創新思維能力的發展。針對這些情況，筆者經過教學實踐和探索，認為將PLC的仿真軟件應用于PLC實踐教學中是解決這些問題的理想方案。因為現在高職院校中計算機都已普及，而且有的學生自己就擁有電腦，學校中計算機的數量比PLC實驗設備還要多，將PLC仿真軟件安裝到計算機上，學生的編程、調試及模擬運行就都可以在一臺計算機上進行，運行效果與真實的PLC相同，完全擺脫了必須要有PLC實驗設備的束縛。

S7-200仿真軟件的使用

S7-200系列小型PLC通用性好，兼容性強，適應面廣，具有現代PLC的特點，所以，大部分高職院校都以S7-200系列PLC作為主要講授對象。其仿真軟件現有三種版本：西班牙原版、漢化版和英文版。受語種所限，西班牙原版不適合我們使用，其漢化版由于漢化不完全，出現的錯誤提示等信息仍為西班牙文，對學生來說仍然難度很大。所以，筆者認為使用起來兼容性最好、能真正通用的還是英文版，現在比較好用的是S7-200仿真軟件英文Simulation1.2版，在網上可以很容易找到。這個軟件不需安裝可直接使用，占用空間僅為幾兆。我們只要把它下載到計算機上，就可以隨心所欲地反復編程、調試，模擬運行，直至編制的程序能實現預期功能。然后等有機會使用真正的PLC實驗成套設備時，只需驗證一下程序，就可以直接控制驅動實驗電路運轉，取得事半功倍的效果。

在使用S7-200仿真軟件前，應該先在STEP7-Micro/WIN3.2編程軟件下輸入源程序，反復修改、編譯直至正確，在“File（文件）”菜單中選擇“Export（導出）”，將程序導出為“.AWL”文件。然后執行S7-200仿真軟件文件夾下的“S7-200.EXE”文件就可啟動仿真軟件了，點擊屏幕中間出現的圖案，出現密碼對話框窗口，輸入“6596”，就進入了仿真軟件的用戶界面。

然后選擇“Configuration（配置）”菜單中的“CPU Type（型號）”（或在已有的CPU圖案上雙擊），在“CPU型號”對話框的下拉式列表框中選擇與要導入的程序相同的型號，如CPU224、CPU226等。然后選擇“Program（程序）”菜單中的“Load Program（載入程序）”（或工具條中的第2個按鈕），彈出對話框，將先前導出的“.AWL”文件選中后打開，這樣程序就裝載到仿真軟件中了。選擇“PLC”菜單中的“Run（運行）”（或工具欄上的綠色三角按鈕），就模擬PLC進入“Run”模式，程序就開始模擬運行了；若選擇“PLC”菜單中的“Stop（停止）”或工具欄上的紅色正方形按鈕，就模擬PLC進入“Stop”模式，程序就停止運行。這時若用鼠標點擊CPU模塊下面的開關板上小開關上面黑色的部分，可以使小開關的手柄向上，模擬PLC上的輸入觸點閉合，CPU模塊上該輸入點對應的LED燈就變為綠色；若點擊閉合的小開關下面的黑色部分，可以使小開關的手柄向下，模擬PLC上的輸入觸點斷開，CPU模塊上該輸入點對應的LED燈就變為灰色。在Run模式下按所編制的程序中設定的輸入觸點狀態撥動對應的小開關，就可以看到CPU模塊中的被控線圈的LED指示燈相應的點亮或熄滅。整個調試過程與用“真實的”PLC做實驗相同。

S7-200仿真軟件應用在PLC教學中取得的效果

教學實踐證明，將S7-200仿真軟件應用于PLC實踐教學中是切實可行的，并且能取得良好的教學效果。具體體現在以下幾個方面：

學生對PLC課程的興趣明顯提高因為使用仿真軟件在計算機上就可以直觀生動地顯示執行程序結果，使抽象的程序形象化。學生在一臺計算機上就能完成程序的調試與運行，自己對程序做的每一點改進都能導致仿真結果的變更，非常有成就感，這種感覺促使學生的學習由被動變為主動。

學生的動手編程能力提高很快當學生掌握了基本的編程指令，具備一定的編程能力后，教師可適當運用任務驅動教學法，即布置給學生一個明確的編程任務，放手讓學生自己去想方法、查指令、編程序，讓他們在仿真軟件的輔助下反復地查找程序漏洞、查看結果，反復修改、優化程序，直至仿真的結果達到預期的任務目標。在做這些工作的過程中，對學生的編程能力是一個極好的鍛煉與提高。

學生對PLC理論知識的掌握更牢固通過編程軟件與仿真軟件相配合實現程序調試的各個環節，每個學生都能自己動手做這些工作，這將有助于他們對課堂教學中的PLC理論知識加深理解，鞏固記憶，并且能夠活學活用。

學生的創新思維得到充分發揮有了仿真軟件來驗證自己的程序，學生不再過度地依賴教師的判定。學生完全可以按照自己的思路進行編程，然后驗證正確與否，自己總結經驗，培養軟件開發能力，開拓創新思維能力。

總之，將S7-200的軟件仿真技術應用到PLC的實踐教學中，不僅解決了PLC教學中實驗設備不足等實際問題，而且還能使學生理解鞏固所學的PLC專業理論知識，并能靈活運用。這對培養學生創新思維能力、軟件綜合設計可開發能力具有重要意義，可為學生以后的工作就業奠定良好的基礎。但是我們也應該明確，軟件仿真并不能完全代替硬件，硬件實驗設施對學生動手操作能力的鍛煉是不能完全替代的。為了培養具有綜合素質的技術型人才，高職院校對硬件實驗設備的投資也是必要的。

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作者簡介：

裴桂玲（1975—），女， 山東省泰山職業技術學院講師，研究方向為控制工程。

郝兆蘭（1955—），女，山東肥城人，山東省泰山職業技術學院副教授，主要從事數學教學。