三菱FX-TRN-BEG-C PLC仿真軟件教學探討

摘要：在PLC教學中，實踐教學是極其重要的環節，它能大大提高學生的操作技能和實戰能力。本文論述了采用仿真軟件教學的作用，就仿真軟件的教學組織等內容進行了探討。

關鍵詞：仿真軟件；梯形圖；PLC

一、引言

可編程控制器(PLC)是一種以微機為基礎發展起來的新型自動控制裝置，它將傳統的繼電——接觸器控制技術、計算機技術和通信技術融為一體，具有性價比高、可靠性高、編程簡單、使用方便等優點。PLC已成為工業控制的核心，在工業自動化中具有重要地位，在PLC的教學中，不僅要進行理論知識的學習，更需要到實驗室上機練習，理論聯系實際，才能收到好的學習效果。因而PLC應用技術是實踐性非常強的一門課程，而購買實驗、實習設備需要大量的資金投入。此外，在實驗實習的管理中，為了避免儀器、設備損壞，要求學生要嚴格按照實驗、實習指導書的要求去做，也在一定程度上限制了學生的學習主動性、創造性的發揮。

二、采用仿真軟件教學的作用

在PLC課程的課堂教學中，實驗和實習等實踐性教學環節是非常重要的，最好能推行理論與實踐的一體化教學模式，而三菱電機的FX-TRN-BEG-C PLC仿真軟件則為教師和學生搭建了一個實踐性教學平臺。該軟件具有三維的虛擬空間設計，學生可以控制一個實時制造單元，并對PLC進行仿真操作。它可以充分激發學生的學習興趣，指導學生突破學習的重點和難點，大幅度提高學生的實操能力，并實現了分層次教學。具體而言，它有如下特點： (1) 寓教于樂；(2)實現了分層次教學；(3) 形象、直觀、易懂；(4)便于開展研究型學習；(5) 改善了教師備課和學生學習的條件。

三、仿真軟件的教學組織

1. 先學習基本指令

仿真軟件本身設有初級、中級、高級三級挑戰，可以按照上述順序循序漸進，逐個項目進行。在這些項目中，使用基本指令較多。這些基本指令和繼電器——接觸器控制系統的電路圖基本對應，容易理解明白，應當優先學習。而對于功能指令的學習則應當在基本指令的學習過程中逐步加入，也可以在用基本指令編寫的梯形圖中把某些基本指令換成功能指令，再去比較和體會功能指令的作用。

2. 先學習梯形圖編程

PLC的梯形圖與繼電器——接觸器控制系統的電路圖基本相同，因此，用梯形圖編程形象、直觀、易懂，容易上手。在學習的過程中，應先學習基本指令，然后再學習功能指令，以做到循序漸進。指令表的學習則可以在梯形圖的學習過程中逐步滲透進去，并和梯形圖對照起來學習，才比較容易明白。但在學習指令表時要跟學生講明白：在無計算機或者在現場調試時無法觀察梯形圖，必須要使用指令表，這樣，學生在學習指令表時才有動力。

3. 注意“雙線圈”操作的問題

在PLC的梯形圖編程過程中，有時會出現“雙線圈”操作的問題，即在梯形圖之中會出現2個以上的輸出繼電器編號，這是初學者比較容易出現的問題。在梯形圖的編程中出現“雙線圈”后，電路的功能可能會失常，而學生由于沒有經驗，往往還找不到原因。這是教學中需要注意的問題，應作為教學的重點來講解。

4. 注意PLC中殘留程序的影響

我在教學中發現，學生有時在進行程序調試時工作不正常，卻未發現梯形圖有錯誤。檢查了其他PLC實驗板之后發現，這些實驗板在使用之前內部都裝有檢驗程序。而學生在傳送編制好的程序時，步數選擇的比較少，不足以覆蓋原程序，因而導致學生編制的程序工作不正常。為防止發生這樣的問題，應在傳送程序之前，使用PLC存儲器清除命令對PLC存儲器進行清除。

5. 重點和難點

(1)傳送帶控制類項目。在這些項目中，當部件經過某些位置時需要停下來，學生最先想到的是直接串入相應的傳感器常閉觸點。但這樣做的結果往往會出現部件“沖”過去的現象，因為有時部件較小，有時是傳感器的反應不是很靈敏。

為了防止出現這種現象，可對項目要求做一些改動，把將傳送帶由開關驅動改為由按鈕起動，相應的輸出繼電器自鎖控制的線路。這樣，只要部件一遇到傳感器即可將其常閉觸點打開，輸出繼電器斷電，保證了傳送帶正常停下來。

(2)大中小部件的檢測。對于大中小部件的檢測，采用登記的辦法，即對應大部件傳感器X0動作，對應的登記繼電器采用M0標號。對于中小部件采用類似的方法進行登記，即當X1、X2動作時，對應的登記繼電器采用M1、M2標號。之所以采用登記的辦法編程，是為了“記住”大中小部件，以便在后面的相應位置對大中小部件進行處理。

但對中部件進行登記時，會受到大部件的干擾。因為大部件通過傳感器時，其中部件的傳感器亦會檢測到大部件，產生誤動作。

為避免誤動作，可將大部件的常閉觸點X0串入到中部件的常開觸點中。這樣，當大部件通過傳感器時，中部件傳感器就不會誤動作了(見圖1)。小部件的處理方法和中部件類似。

(3)復雜的聯鎖關系的處理。在有些項目中，聯鎖關系比較復雜，編程費時費力，效率較低，且容易出現返工現象。為了解決這些問題，我們可以采用解耦控制。

所謂解耦控制，“簡單來說，就是對一個互相關聯耦合的受控系統，采用某種方法使其變成‘一對一’的控制關系，即一個受控量只受一個控制量控制而與其他的控制量無關。”

解耦的方法是，可采用SET、RST命令，或采用狀態編程法，尤其是狀態編程法。

現以升降機控制為例，來說明如何實現解耦控制。

項目中的Y2（升降機上升輸出繼電器）和Y3（升降機下降輸出繼電器）受多重聯鎖控制，在中段位置要停，在上段位置也要停(見圖2)。 若用基本指令編程，則其程序如圖3所示。因篇幅有限，只畫出了上升部分。

從圖中可以看出，Y2受多重聯鎖控制，編程較難。現對其進行解耦，編制梯形圖如圖4所示。注意：在編程中發現，步進接點指令在該仿真軟件中不能執行。因此，改用SET、RST命令來代替步進接點命令。

四、結束語

為了取得好的教學效果，在采用仿真軟件教學時，還應注意以下問題：

1. 應和教材內容緊密結合

在使用仿真軟件教學時，課本內容往往和仿真軟件的內容不一致，會出現和課本脫節的現象。因此，要注意兩者之間的協調和配合。這樣，在組織教學內容時，不一定要按照仿真軟件的順序學習，以求達到最佳配合。

2. 要和實踐教學緊密結合

仿真軟件雖然很好用，但它畢竟是仿真軟件，和真正的PLC裝置及其實驗、實習還有一定的差距。因此，還要安排一定的PLC實驗和實習，讓學生真刀實槍的訓練，才能取得好的學習效果。

為了實現上述兩種結合，我們應當做好PLC的教學組織工作。要合理安排教學內容，包括理論課、上機練習和實驗實習課。最好能自編教材，這樣才容易把三者之間有機地結合起來。

參考文獻：

[1]周建清.PLC應用技術[M].北京:機械工業出版社，2008.

[2]梁慧冰，孫炳達.現代控制理論基礎[M].北京:機械工業出版社，

2002.

（肇慶市工程技術學校）