PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用探討

文/覃麗萍

PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用探討

文/覃麗萍

就PLC教學(xué)現(xiàn)狀來看，其與其他課程存在明顯的區(qū)別，對學(xué)生以及教師的要求更為嚴(yán)格，通過調(diào)查專業(yè)學(xué)生普遍認(rèn)為課程學(xué)習(xí)難度大，需要對教學(xué)方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。PLC教學(xué)要求學(xué)生可以將通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動化控制技術(shù)融入到工業(yè)自動化控制中，在根本上要求學(xué)生從電子、電工以及實(shí)操等課程打好基礎(chǔ)，對學(xué)生的要求十分嚴(yán)格。將PLC仿真軟件應(yīng)用到教學(xué)中，可以就傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題進(jìn)行優(yōu)化，本文對此方面內(nèi)容進(jìn)行了分析。

PLC仿真軟件；PLC教學(xué)；編程

為提高PLC教學(xué)質(zhì)量，降低其教學(xué)難度，使學(xué)生更高效率的接受，必須要明確教學(xué)過程中存在的問題，并分析產(chǎn)生問題的原因。PLC教學(xué)過程引入PLC仿真軟件的應(yīng)用，改變傳統(tǒng)嚴(yán)肅認(rèn)真的教學(xué)模式，以生動形象的方式來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)PLC，極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和興趣，在保證教學(xué)核心不變的情況下，將教學(xué)過程簡化，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)難度，這樣學(xué)生就可以利用同樣的精力來掌握更多的知識。

一、PLC教學(xué)特點(diǎn)

PLC即可編程控制器，是一種通用型工業(yè)自動控制裝置，繼電控制系統(tǒng)為其前身，主要包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)以及通信技術(shù)等[1]。PLC在實(shí)際應(yīng)用上具有編程簡單、功能強(qiáng)大、操作簡單以及可靠性高等特點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)中。現(xiàn)在PLC課程主要應(yīng)用在機(jī)電一體化、數(shù)控技術(shù)以及自動化專業(yè)中，從實(shí)際情況來看教學(xué)效果并不理想，經(jīng)過調(diào)查專業(yè)學(xué)生普遍反映學(xué)習(xí)難度大。這是因?yàn)镻LC課程對實(shí)踐操作能力要求比較高，而且要求學(xué)生熟練掌握電工、電子等課程內(nèi)容，為理論與實(shí)踐的有效融合提供依據(jù)。但是PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備價(jià)格較高，很多學(xué)校受資金因素制約，配置的數(shù)量有限，無法完全滿足專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)需求，這在很大程度上影響了教學(xué)效果。

二、PLC教學(xué)中所存問題分析

1.教學(xué)難度大

目前，PLC教學(xué)已經(jīng)成為自動化專業(yè)教學(xué)的重點(diǎn)，與其他專業(yè)課程相比，其所具有的信息量更大，并且整個(gè)編程過程是十分枯燥，再加上學(xué)習(xí)難度大，很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師在教學(xué)過程中，要求學(xué)生能夠根據(jù)任務(wù)控制要求進(jìn)行PLC編程，并確定控制方案，但是由于PLC涉及到電工電子、通信以及信息技術(shù)等專業(yè)知識，學(xué)生能夠順利完成教學(xué)任務(wù)的比例比較低，一般在編程階段就會出現(xiàn)問題，很難有效順利完成課程的教學(xué)。

2.配套設(shè)備不足

PLC課程專業(yè)性非常強(qiáng)，如果只是選擇理論教學(xué)根本不能滿足對學(xué)生實(shí)踐操作能力的要求，但是專業(yè)配套的PLC實(shí)訓(xùn)設(shè)備價(jià)格較高，學(xué)校很難保證每個(gè)學(xué)生一臺設(shè)備進(jìn)行實(shí)操訓(xùn)練。尤其是近年來電氣技術(shù)、機(jī)電技術(shù)、化工儀表自動化等專業(yè)學(xué)生數(shù)量不斷增加，學(xué)校原有的實(shí)訓(xùn)設(shè)備根本不能滿足實(shí)際教學(xué)需求[2]。PLC現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到工業(yè)自動化生產(chǎn)中，這就決定了PLC教學(xué)的必要性，而想要提高課程教學(xué)效果，就必須要針對實(shí)際教學(xué)中存在的實(shí)操問題進(jìn)行分析，對原有的教學(xué)模式進(jìn)行改善，爭取在有限的教學(xué)資源中來取得更好的教學(xué)效果，提高每位學(xué)生的實(shí)踐操作能力。

3.教學(xué)方式不合理

近年來PLC在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，決定了PLC課程教學(xué)的地位，為此各級學(xué)校加大了教學(xué)資源的投入，尤其是PLC教學(xué)設(shè)備的投入。從實(shí)際教學(xué)情況分析，盡管教學(xué)理念已經(jīng)得到了進(jìn)一步的更新，但創(chuàng)新性的教學(xué)方式還沒有得到較好的落實(shí)，大多數(shù)教師仍是選擇先理論后實(shí)訓(xùn)的方式教學(xué)。即教師以教科書為主對每一步編程內(nèi)容進(jìn)行講解，待全部指令講解完成后，接著傳授PLC具體編程方式，末了讓學(xué)生去實(shí)訓(xùn)操作，教學(xué)效果其實(shí)并不佳。從教學(xué)實(shí)際現(xiàn)狀看，即便是學(xué)生完全掌握PLC編程的內(nèi)容與過程，但是實(shí)操遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上，會學(xué)不會做的現(xiàn)象較普遍。

三、PLC仿真軟件在教學(xué)應(yīng)用中的效果

PLC仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，可以通過計(jì)算機(jī)更直觀的顯示出執(zhí)行程序結(jié)果，將抽象的編程與梯形圖繪制過程更形象化演示出來，幫助學(xué)生更全面客觀的了解整個(gè)PLC技術(shù)的應(yīng)用過程。另外，仿真軟件應(yīng)用過程中具有驗(yàn)證程序，學(xué)生可以最大程度上脫離教師的判定，只有在編程與繪制梯形圖過程中存在問題時(shí)向教師咨詢求解。這樣在沒有教師框架限制的情況下，學(xué)生可以最大程度地按照自己的思路進(jìn)行編程，并經(jīng)過驗(yàn)證確定是否正確，整個(gè)過程可以更好的鍛煉學(xué)生創(chuàng)造性思維能力。

四、PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中應(yīng)用分析

1.營造真實(shí)場景

PLC學(xué)習(xí)過程一大特點(diǎn)就是單調(diào)、枯燥，激不起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)水平，必須依靠對學(xué)習(xí)過程進(jìn)行優(yōu)化。將PLC仿真軟件應(yīng)用到PLC課程教學(xué)中，利用豐富的圖片來提高教學(xué)內(nèi)容的趣味性，激發(fā)學(xué)生的求知欲，使其能夠自主自發(fā)的進(jìn)行學(xué)習(xí)。教學(xué)軟件內(nèi)單元可以分為A～F六個(gè)單元，其中A單元為PLC簡介，主要就是通過多種圖片來對工廠中實(shí)際應(yīng)用的PLC技術(shù)進(jìn)行介紹，并提供了大量應(yīng)用實(shí)例，與傳統(tǒng)教材上PLC技術(shù)的介紹相比能夠更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，主動去加深對PLC技術(shù)的了解，更全面的了解其應(yīng)用的廣泛性[3]。現(xiàn)在PLC技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到自動化生產(chǎn)中，并且逐步滲透入到日常生活中，對提高生活質(zhì)量具有重要意義。通過PLC仿真軟件教學(xué)，可以幫助學(xué)生從多個(gè)角度了解和認(rèn)識PLC技術(shù)，并且通過豐富的實(shí)例，使學(xué)生認(rèn)識到其與生活工作之間密切的聯(lián)系，進(jìn)而可以將其作為日后生活工作的輔助條件去學(xué)習(xí)，并且與傳統(tǒng)教學(xué)的枯燥相比，此種教學(xué)中的趣味性更能得到學(xué)生的認(rèn)同和接受。

2.解決教學(xué)難點(diǎn)

學(xué)生普遍反映PLC課程學(xué)習(xí)難度大，其中編程學(xué)習(xí)和繪制梯形圖既是學(xué)習(xí)重點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，同時(shí)也是教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，如果只是依靠教師對教材的講解，學(xué)生難以理解掌握，且后期實(shí)訓(xùn)中能夠成功完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)的非常少。而通過PLC仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，可以通過專家指導(dǎo)式的編程提示降低編程與繪制梯形圖的難度，讓學(xué)生更容易的掌握并突破難點(diǎn)。軟件中B單元為基本程度的學(xué)習(xí)模塊，主要包括基本輸入輸出程序、標(biāo)準(zhǔn)程序、控制優(yōu)化程序以及輸入狀態(tài)讀取程序等，并且對每個(gè)程序進(jìn)行了詳細(xì)步驟的講解，為學(xué)生提供一個(gè)逐步前進(jìn)的環(huán)境，這樣教學(xué)在授課時(shí)就可以針對學(xué)生學(xué)習(xí)掌握的實(shí)際情況來確定重點(diǎn)講解內(nèi)容，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握編制簡單梯形圖的方法，并在學(xué)習(xí)完成后可以獨(dú)立完成仿真運(yùn)行，掌握基本程序的編程思路和方法。

以數(shù)碼管將從0、1、2……依次循環(huán)顯示控制系統(tǒng)為例，要求控制系統(tǒng)有啟動與停止按鈕，用來控制數(shù)碼管啟動與停止。并且要求程序開始后顯示0，延時(shí)1s，顯示1，延時(shí)1s顯示2……顯示9，延時(shí)1，顯示0，循環(huán)往復(fù)[4]。為滿足控制要求，I/O分配為：XO：啟動按鈕，X1：停止按鈕，YO～Y6：數(shù)碼管adcdefg段。梯形圖編制時(shí)教師打開PLC仿真軟件，由專家指導(dǎo)所有編程過程，即：

LDX001

RSTD0

LDX000

ANIT0

OUTT0K10

LDT0

INCPD0

LDM8002

ORX1

MOVK0D0

LDM8000

CMPD0K10M0

SEGDD0K2Y000

END

3.模擬仿真場景

將PLC仿真軟件應(yīng)用到實(shí)際課程教學(xué)中，可以結(jié)合學(xué)生學(xué)習(xí)需求，模擬一個(gè)仿真場景，做好各種設(shè)定與仿真運(yùn)行，讓學(xué)生更直觀的認(rèn)識到PLC技術(shù)的工作原理。對于PLC的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生能夠掌握一定的編程能力，并且可以熟練應(yīng)用基本的編程技巧，另外為保證學(xué)生能夠?qū)W(xué)習(xí)到的各種專業(yè)理論知識與實(shí)際操作要求聯(lián)系，并完成編程與繪制梯形圖，還要求學(xué)生在日常學(xué)習(xí)中能夠按照實(shí)際控制要求進(jìn)行仿真運(yùn)行、調(diào)試。利用PLC仿真軟件來營造逼真的環(huán)境，為學(xué)生提供一個(gè)實(shí)際操作的平臺，可以查找出程序中存在的漏洞，并自行去修改，在對程序進(jìn)行優(yōu)化的整個(gè)過程中，即可以達(dá)到掌握編程技巧的目的。

例如FX-TRN-BEG-C軟件，為PLC教學(xué)提供一個(gè)學(xué)生實(shí)際操作的平臺，其所具有的各種控制要求，可以更全面的為學(xué)生提供仿真運(yùn)行控制程序。并且所有程序的控制操作都比較將簡單，可以滿足不同階段學(xué)生學(xué)習(xí)的需求，利用軟件提供的3D虛擬空間來對模擬出來真實(shí)場景進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。另外，PLC仿真軟件中提供的所有場景都圖文并茂，可以更好的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生完全可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度與自身能力來選擇相應(yīng)的仿真模塊。例如，舞臺裝置控制以及分配線控制，自動門控制部件的分配分揀等，學(xué)生都可以在場景中完成編程訓(xùn)練，并繪制出梯形圖，完成PLC仿真運(yùn)行操作，從根本上提高學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。

結(jié)束語：

PLC仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，可以更好激發(fā)學(xué)生對PLC技術(shù)的興趣，縮短教與學(xué)的時(shí)空距離，降低教學(xué)與學(xué)習(xí)的難度，讓學(xué)生更主動的去研究學(xué)習(xí)課程，掌握基本編程技能，能夠獨(dú)立繪制梯形圖，不斷提高教學(xué)效果和質(zhì)量。

[1]拾以超.仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].機(jī)電技術(shù),2011,05:149-151.

[2]姜坤.淺談PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子世界,2012,07:167-169.

[3]葉堅(jiān).PLC仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].無線互聯(lián)科技,2013,06:238.

[4]潘春玲.仿真軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].佳木斯教育學(xué)院學(xué)報(bào),2014,02:265-269.

覃麗萍(1981.8-)，女，助理講師，廣西石化高級技工學(xué)校，研究方向：電氣與儀表自動化。

TP

A

2095-9214(2015)02-0177-02

廣西石化高級技工學(xué)校)