仿真軟件在PLC一體化教學中的應用

馮軍

摘 要：PLC課程是工科院校機電類專業學生的一門必修專業課，針對PLC理實一體化教學中硬件設備的限制，應用三菱PLC仿真軟件FX-TRN-BEG-C來輔助教學，以提高教學效果，具體闡述了仿真軟件在校本學材編寫及一體化教學過程中的應用。

關鍵詞：仿真軟件 PLC 一體化教學

PLC是一種以CPU為核心的計算機工業控制裝置，由于其良好的性價比，穩定的工作狀態以及簡便的操作已經廣泛應用于生產實際中。目前PLC課程已被列為工科類院校機電類專業學生必修課之一，我院機電一體化專業開設了《PLC應用技術》課程，以三菱FX2N型PLC為學習對象。

一、FX-TRN-BEG-C仿真軟件簡介

FX-TRN-BEG-C軟件是日本三菱電機公司為FX系列PLC產品而專門設計的仿真模擬訓練軟件，該軟件將虛擬設備及控制臺、教師操作指導、梯形圖編程調試集成在一起。虛擬設備及控制臺以其三維造型的實物模型，加上逼真有趣的聲、光多媒體效果，能使學習者有如操控各種自動控制設備的感受[1]。

PLC應用范圍廣，控制對象多，學院不可能將所有設備配齊配全，在教學中較多采用指示燈來模擬實際被控對象，缺乏直觀性，一定程度上影響了學習的效果。通過教學實踐，將FX-TRN-BEG-C仿真軟件應用到一體化教學中去，可以彌補教學設備中的一些不足，提高教學效果。

二、編寫校本學材引入仿真軟件內容

“學材”是廣義的教學材料的重要組成部分，與傳統教科書相比，是用于“直接幫助學生學習”的教學材料[2]。根據一體化教學的特點結合我院的實際情況，組織教師開發一體化校本學材，精心安排一系列的項目任務，從易到難，將PLC基本知識點逐一化解到每個任務中，安排的知識點是完成本次任務需要用到的知識，讓學生用多少，就學多少，再去解決問題，完成任務，體現“做中學、學中做”的思想。

在編寫項目任務時，為了不受硬件條件的限制，提高任務的直觀性，增強學生的感性認識，利用仿真軟件提供的虛擬設備，來編寫項目任務，項目任務可以根據虛擬設備結合教學需要來給定。例如軟件中D-6輸送帶虛擬設備，創設情境：我們接到某公司一條輸送帶的控制任務，要求實現以下功能：

1.將開關SW1置于ON狀態，系統啟動，PL1燈亮。

2.按下系統運行按鈕PB1后，機械手開始送料，同時PL2燈開始閃爍。

3.傳感器X0檢測到物料1秒后，上段輸送帶開始正轉。

4.傳感器X1檢測到物料，上段輸送帶停止，1秒后中段輸送帶開始正轉。

5.傳感器X2檢測到物料，中段輸送帶停止，1秒后下段輸送帶開始正轉。

6.盒內傳感器X3檢測到物料后，下段輸送帶停止，PL2燈滅，2秒后，機械手再次送料，重復完成上述過程。

7.按下停止按鈕PB2，系統必須完成當前過程后停止。公司方要求出具主電路圖、PLC接線圖、I/O分配表以及梯形圖等書面資料。

校本學材每個學習任務具體按三個大部分安排：一、學習目標；二、工作情景描述；三、學習活動。學習活動又可以分五個步驟，學習活動1：知識準備；學習活動2：任務實施；學習活動3：知識進階；學習活動4：總結評價；學習活動5：研討與訓練。仿真軟件D、E、F部分中的項目可以根據教學需要進行挑選，設計任務，安排到校本學材中去。

三、應用仿真軟件幫助學生輕松入門

俗話說“萬事開頭難”，學生剛剛接觸PLC時，對一些基本指令和編程元件的學習，如脈沖指令、脈沖輸出指令，定時器、計數器的掌握，存在比較大的困難。單純的講授效果很不好，學生并不能充分理解，根據教學需要，設計不同的小任務，讓學生利用仿真軟件B、C兩個基礎單元進行編程、調試，通過完成一個個的小任務，體會指令、程序的使用方法。由于仿真軟件中的虛擬設備直觀性強，程序編寫正確與否，被控設備的動作讓人一目了然，能夠幫助學生更快的掌握住PLC基本知識。

四、應用仿真軟件實施項目式教學

一體化教學模式中，項目式教學作為重要的教學形式之一，是通過共同實施一個完整項目而進行的教學活動，能夠充分調動學生學習積極性，使“教、學、做”融為一體。

[JP+1]仿真軟件中D、E、F等單元提供了很多可以用來實施一個完整項目的虛擬設備，教師根據一體化學材中的內容，引導學生分析任務要求，學習新知識，利用仿真軟件所提供的虛擬設備進行設計、調試、總結評價等一系列學習活動。當學生對PLC的基礎知識等事實性的問題不清楚時，教師可給予直接正面指導，將正確答案告知學生；當學生出現與設計經驗相關的問題或邏輯性問題時，教師可以給予間接指導，鼓勵學生思考尋求解決問題的途徑，也可以采用小組討論的方式，使學生之間通過互相啟發來解決問題[3]，培養學生的團隊精神。

五、教學中應用仿真軟件的注意點

教學實踐表明，利用仿真軟件來進行PLC一體化教學，能夠克服PLC硬件條件的限制，為學生提供一個直觀的虛擬環境，便于理論教學和實踐教學相融合，激發學生的興趣，有效幫助學生學習PLC課程。但也要注意，不能讓仿真軟件完全代替實際PLC應用教學，一是仿真軟件提供的虛擬環境數量畢竟有限，不能完全滿足教學中的需要，二是仿真軟件僅僅是模擬了PLC編程、調試的過程，真正的PLC系統還需要安裝、接線，另外虛擬設備和真實設備在調試過程中也必然會存在一定的區別，所以應將PLC實際應用與仿真軟件相結合進行一體化教學，幫助學生更好的學好PLC課程。

參考文獻：

[1]王盛.FX-TRN可編程控制仿真軟件在中職PLC教學中的應用[J].中等職業教育（理論），2008年07期.

[2]毛時亮.基于工學一體化的高職學材建設研究[J].職業教育研究，2011年第4期.

[3]羅艷麗.項目教學在高職院校PLC課程教學中的實踐[J].機電產品開發與創新，2011，（3）：198-199.