三菱PLC模擬仿真軟件在可編程控制器教學中的應用

【摘 要】本文以三菱FX2N系列可編程控制器（PLC）為例，介紹了PLC編程軟件SW3D5C-GPPW與模擬仿真軟件FX-TRN在課程教學中的應用。

【關鍵詞】模擬仿真 可編程控制器 教學應用

【中圖分類號】G642 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2015）04-0025-02

可編程控制器（簡稱PLC）是高職機電一體化技術專業一門重要的專業核心課程。長期以來，可編程控制器應用技術課程是由理論教學、隨堂實驗和課程設計等環節構成。由于實驗設備的缺乏、實驗成本高、存在安全風險、調試不方便等因素，使得整個教學過程理論與實際嚴重脫離，學生學習興趣低，學習效果差。筆者在可編程控制器應用技術教學過程中，結合理論教學的進程，利用PLC的編程和仿真軟件進行模擬仿真教學，在計算機上進行仿真實驗，增加學生的感性認識，激發學生的學習興趣，取得了較好的效果。

一 GPPW模擬軟件課程教學實施過程

模擬仿真教學由教師結合教學內容通過多媒體平臺演示完成后，讓學生自己動手進行PLC程序的編制與調試，根據設計要求邊設計，邊調試，邊分析，邊修改。經過一定的訓練后，學生可以在課外參照一定的要求自主完成整個設計調試的過程。下面以十字路口紅綠燈的控制系統設計為例，說明GPPW軟件在可編程控制器教學中的應用。

1.控制要求

首先給出某十字路口紅綠燈示意圖及時序圖。東西向和南北向分別有紅綠黃三色燈，東西向按照紅燈亮7.5s、綠燈亮4s、黃燈閃2.5s，南北向按照綠燈亮5s、黃燈閃2.5s、紅燈亮6.5s的順序依次點亮。

2.分析及設計

根據案例要求選擇并行序列步進順控法進行設計。確定輸入輸出信號，完成I/O分配及外部硬件線路設計，設計出紅綠燈控制的功能圖后，我們在GX-Developer軟件中進行SFC程序設計，如圖1。

3.模擬仿真

完成程序輸入后，啟動梯形圖邏輯測試程序，將程序寫入虛擬PLC中，并打開相應的繼電器內存監視器。雙擊觸點X000將常開觸點置1，此時步進順控按照流程執行，在繼電器內存監視器中可以直觀地看到步的執行及每一步中對應的輸出情況，如圖2所示，圖中涂色部分表示其狀態為“1”，否則表示狀態為“0”。再雙擊觸點X001使停止觸點有效，則執行完本次循環后程序停止運行。

將模擬仿真測試結果與控制要求進行比較，如果完全符合實際控制要求則完成程序調試，如果測試結果與設計要求不符，則需對設計程序進行修改，然后再進行仿真測試，直到符合設計要求為止。學生在仿真測試的過程中，自己動手完成整個設計調試過程，將看不見、摸不著的控制流程以形象的方式展示在屏幕上，加深了學生對指令、動作要求及程序執行的正確理解，從而提高教學效果。

二 FX-TRN模擬仿真軟件知識拓展應用

FX-TRN軟件是三菱公司為FX系列PLC設計的模擬仿真訓練軟件。該軟件中用三維造型設計了3D仿真畫面。通過程序設計、輸入后，調試過程中有真實的場景模擬，使操作者有類似操控各種自動設備的感受。

該軟件配備了3個等級、4種難度的挑戰案例，可供學生循序漸進地提高自己的編程水平，并加深對PLC的認識。另外，由于FX-TRN軟件有非常方便詳細的指導系統，只要是稍有基礎的學生，按照指導步驟來實施基本上不需要任何其他幫助。因此，我們在可編程控制器的實際教學中，選擇FX-TRN軟件中的項目作為學生的課外輔導項目，學生根據課程教學內容選擇合適的項目進行自主訓練。

圖1 圖2

三 結束語

1.模擬仿真教學能將抽象理論形象化、直觀化

實現模擬場景中的仿真運行，可幫助學生更好地理解PLC的工作原理。要讓學生對PLC的工作過程有全面的認識和了解，除具備一定的編程能力、掌握基本的編程技巧外，還要讓學生按照實際的控制要求進行仿真運行和調試，從而找到程序中的不足和漏洞，進行反復修改，達到優化程序、熟悉編程的目的。三菱模擬仿真軟件為我們提供了一個很好的模擬仿真平臺，使我們能夠在教學過程中隨時提供實驗、演示分析。通過這樣的計算機模擬仿真實驗，把可編程控制器技術的理論教學和實驗教學有機地結合起來，為可編程控制器的實際運用打下一個良好的基礎，在極大程度上緩解了沒有PLC實驗設備的困難。 2.模擬仿真教學能節約資金，降低實驗風險，彌補實驗設備不足等

使用計算機仿真模擬，具有經濟、可靠、實用、安全、靈活、高效率、可多次重復使用和成本低、風險小的優點，使學生突破了實驗室的局限性，避免了實際電路調試的煩瑣過程，不用反復拆裝元件，以免損壞元件；整個過程快捷方便，省時省力，把它應用到PLC課堂教學，既避免了實驗儀器的損壞與實驗材料的消耗，降低教學成本，又能讓學生完成各種與實際實驗相似的實驗實習，學到相關的專業知識和專業技能，為學校節省了實驗實習和設備維修的費用。

3.實現理論教學與實驗實踐有機結合，提高課堂教學質量和教學效果

傳統的PLC教學，要實現理論與實踐有機結合同步進行，往往需要的儀器設備較多。實驗成本高，實驗存在安全風險，調試不方便，實驗效果不明顯，再加上學校實驗設備不足等因素的影響，很難做到理論教學與實驗實踐有機結合。應用仿真實驗，課堂教學只需把學生帶到計算機房，教師在進行理論講授的同時，應用電腦進行仿真實驗演示給學生觀察，然后讓學生在電腦上進行實驗驗證，把理論教學與實驗實踐有機結合起來。當然，在實際教學過程中，我們也發現，類似的模擬仿真軟件在某些特殊指令上仍無法實現仿真測試，其仿真功能還需要進一步的開發提高。

參考文獻

[1]李艷.仿真軟件在PLC實驗教學中的應用研究[J].科技資訊，2011（4）：194

[2]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（7）：6～7

[3]鄒燦紅、李斌.GPPW軟件包在可編程控制器技術教學中的應用[J].湖南稅務高等專科學校學報，2004（5）

〔責任編輯：龐遠燕〕