電氣控制與PLC應用技術仿真教學應用研究

劉振鵬

摘 要 伴隨著我國社會經濟不斷發展，也相應地促進了我國科學技術的發展，在教學中，也逐漸應用先進的科學技術來提高教學效果。因此，本文主要針對電氣控制與PLC應用技術仿真教學進行分析，希望通過本文的探討，能夠進一步促進我國教育教學的發展。

關鍵詞 電氣控制 PLC應用技術 仿真教學應用

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

On Electrical Control and PLC Applied Technology

Simulation Teaching Application

LIU Zhenpeng

（Shenzhen Polytechnic， Shenzhen， Guangdong 518000）

Abstract Along with China's social and economic development， but also promoted the development of appropriate science and technology， in teaching， but also gradually applying advanced science and technology to improve teaching effectiveness. Therefore， this paper mainly for electrical controls for analysis and simulation teaching PLC application technology， hopes to explore in this article， to further promote the development of education and teaching.

Key words electrical control； PLC applied technology； stimulation teaching application

1 PLC技術的使用

PLC仿真技術在早期的使用中并不受到人們的重視，因為PLC仿真技術表現出的形式較為簡單，而且仿真目標的實物硬件投資也較小，很多人認為這并不是一個性價比較高的軟件。①然而，卻有很多公司發現了PLC技術的潛力，并將其進一步開發，同時開發出性能更有效的仿真實訓模塊，例如，三菱公司的FX-TRN-BEG-C仿真軟件模塊，就可很好地將PLC的技術發揮出來。不僅如此，在更多的領域中PLC仿真技術也得到更好的發展，它的可靠性、經濟性、安全性、實用性、多次重復使用性以及靈活性等特點，也在許多學術界得到更好的應用，尤其是對一些高危險的實踐教學學科電氣控制教學來說，更凸顯出它的優勢，僅是通過PLC電氣控制仿真系統，就能將復雜多變的電氣系統融會貫通，并將其作為對學生教學的主要手段，不僅有效提高了電氣控制教學，對提高教學效率、節省教學資源、增加實踐教學比例也有著重要的意義。②

2 系統設計的思路以及構成

在當今仿真教學中，有很多都是采用PowerPoint、Flash等編制的仿真教學軟件，而在這種仿真教學下卻很難實現將動態仿真教學與硬件設備進行數據交換，而且，隨著社會科技的不斷發展，對仿真教學要求也越來越高，傳統的仿真教學已無法滿足當今教學的需求。而作為專用工控開發工具——組態軟件來說，卻能有效滿足當今的仿真教學。組態軟件是通過工具模塊來為用戶提供多種的引用形式，而組態軟件的操作對于用戶來說也是非常簡單、方便，不要求用戶掌握相關的編程語言技術，僅是通過組態軟件中自帶的工具就能實現相應的功能，并通過數據組態、硬件組態、動態組態等就可完成應用軟件開發。而且，組態軟件具有良好的二次開發優勢，且具有開發周期短、簡便、可靠性高、通用性較強等特點，這對電器控制類的仿真教學來說，無疑是最佳的選擇。該系統主要采用PC機充當上位機，再通過下位機觸摸屏、PLC等來實現教學仿真的功能，而其中的數據交換主要是通過總線聯接、串口連接等方式來將上位機和下位機進行連接。此外，組態軟件是用純中文翻譯的，這對我國的電氣控制教學來說更是具有一定的方便性，無需使用者掌握更為專業的外語技能。在使用該種仿真教學方法中，針對電氣控制與PLC應用技術教學中創建的多種仿真模型，如：機械手、電機正反轉控制、物流檢測線、三角形起動控制、簡易電梯等，對提升電氣控制類的仿真教學有著重大的意義。電氣仿真系統結構設計具體如圖1所示。

圖1 電氣仿真系統結構圖

3 傳統電氣控制系統的仿真

傳統的電氣控制系統的仿真技術，是通過電動機的正反轉控制系統來實現仿真的，在此過程中需要通過繼電器、接觸器的硬件編程來實現的，傳統的控制系統也不需要編寫PLC程序，而只是將PLC作為轉換電路的信號，從而實現PC機與實驗板之間的信號轉換和連接。根據電氣控制系統的要求，要先在MCGS組態軟件平臺中創建相應的仿真元件圖形，在此之前，可以利用圖像處理軟件將元件圖形進行制作處理，這樣可以讓虛擬對象更具有專業的色彩度，而且通過處理后的圖像形象更加逼真。然后再結合電氣控制系統的要求來創建相應的系統工作原理圖，實現電氣控制系統的仿真。電氣控制系統要實現相應的控制功能就需要在組態軟件平臺定義相應的變量，并將仿真的畫面與定義的變量相互連接，這樣才能實現對仿真動畫的控制。當然，為了確保與下位機的通信設備進行組態，還需要對已安裝好的PLC的驅動程序進行調試，以及設置好相應的通信端口參數，再對各個變量進行定義，這樣才能確保組態軟件能夠得知外部設備的相應狀態，才能實現輸出控制信號傳輸到實驗板上，有效地將電氣控制系統的工作狀態體現出來。另外，為了更好地實現控制系統的操作要求，需要在控制程序中編寫控制程序，具體程序要根據實際的情況來定。將腳本程序調試無誤后再進入運行環境，通過控制面板上的各個按鈕實現對組態換面的操作，通過各個接觸器以及開關來實現動態組圖的顯示，完成電氣控制的仿真。

4 PLC電氣控制系統仿真教學

隨著人們人們生活水平的不斷提高，對電氣系統的要求也越來越高，電氣控制系統包括很多方面，如：照明、機械、污水處理等，也成為當今的教學中的一個熱門學科。電氣教學要以實踐教學為主體，而有很多學校卻缺乏這樣的設備，而且在實踐中也會對學員帶來一定的危險，還會耗損設備、材料，這種既耗材、又耗力、還伴有人身健康威脅的實踐教學也逐漸被忽視，大多采用理論性教學，造成電氣控制的教學水平急劇下降，對此，非常有必要做出相應的策略。而仿真技術是一種高新技術，通過仿真實踐教學不僅可以增加學院的實踐能力，還不會消耗設備和材料，而且還能保障學員的操作安全，可謂是電氣控制教學的主要工具。污水排放處理是經常用到的一種保護環境的方式，這里以污水排放處理為例，通過PLC電氣控制系統進行仿真教學。

首先，要根據電氣控制系統的要求，在MCGS組態軟件平臺上定義相應的變量值，以及對各個變量進行分配，再根據仿真的課題，就是本節要提到的污水排放處理系統，通過專用的圖片制作軟件來完成仿真圖片的制作，再將制作的仿真圖與仿真系統的設計聯系起來，通過這種方式來完成PLC電氣控制仿真的主窗口，并可通過用戶窗口直接將仿真圖面顯示出來。

其次，要通過組態的仿真圖形的功能來實現PLC的應用，通過完善設備組態，并對PLC驅動程序進行合理的調試，調試后再確定PLC應用技術的通信協議，這樣才能有效避免在使用中由于通信系統的功能而導致仿真控制系統的失控性，開通PLC數據通道與數據庫建立連接，實現電氣控制系統的數據傳輸功能。

最后，可以根據對電氣控制系統的要求來編寫PLC控制程序，增加電氣控制系統的仿真性能，并在MCGS組態軟件平臺中進行策略組態，實現最佳的圖片組態仿真效果。PLC應用技術在使用起來較為方便，可以直接將PLC程序下載到PLC電氣控制系統中，就可以通過組態仿真屏幕上的按鈕對系統進行控制，同時也可以通過實驗板上的按鈕實現對系統的控制。③

5 結束語

本文主要針對于電氣控制與PLC應用技術仿真教學的應用進行了分析，通過本文的探討，我們了解到，在應用PLC技術進行電氣控制仿真教學的過程中，將PLC技術與電氣控制教學進行有效的聯系，可以取得更好的教學效果。

注釋

① 鄒燦紅.電氣控制與PLC應用技術仿真教學的應用[J].湖北成人教育學院學報，2009（1）.

②③羅文.基于MCGS組態軟件的PLC仿真教學設計與實現[J].長沙航空職業技術學院學報，2010（4）.