S7-200 V5.0仿真軟件在PLC教學中的應用

文/張波 高云霞

1 課程認識

PLC（Programmable Logic Controller）即可編程控制器的英文縮寫，是自動化專業的重要專業課程之一。國際電工委員會對PLC給出如下定義：PLC是一種專門為在工業環境下應用而設計的數字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數和算術運算等操作的指令，并能通過數字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。PLC是專為工業環境設計的控制裝置，在抗干擾和可靠性方面，都優于一般的微機控制系統。

2 課程內容特點以及教學要求

PLC是一門實用性、工程性和綜合性很強的專業課，編程軟件是一種面向對象的編程軟件，具有編程簡單、功能強大等特點，該課程對于電氣、自動化專業的學生是非常重要的一門專業課程。但是從以往的教學效果來看，教學效果并不理想。在學生中間做簡單調查，學生的反應是該課程的教學中，課堂上只是進行枯燥的指令功能講解，而無法驗證指令執行的結果，以及所編寫程序的對錯。實際動手的機會太少，而該課程恰恰是對學生的實踐操作能力有較高的要求。到了實驗課上，卻已經忘了指令的理論內容，不知道該如何著手應用指令，不知道所學指令如何應用到實驗項目中。理論與應用的脫節，嚴重影響了教學效果。

在教學過程中要注重學生積極主動的參與，而不是一味的以滿堂課灌輸知識。單獨的一條指令是比較好理解的，但是要把的指令結合起來，完成一定的控制任務是需要不斷的反復練習。因此，在PLC教學實踐中，如何有效的利用現有的教學資源，提高教學效果，對該課程的教學改革提出了新的更高的要求。

3 教學方法改進

PLC傳統的授課方式是把理論講解和實驗分開。在理論課堂上先進行純粹的指令講解，根據指令功能進行小程序的編寫及講解，而無法驗證程序的正確性。后續實驗課上，對指令的理論已有所淡化，程序編寫過程中又要重新學習指令，事倍功半。特別是課后，學生進行程序編寫，無法對程序進行驗證，出現問題不能進行有效的分析和解決，也就從根本上不能激發學生的學習積極性。這樣的教學和學習狀態，需要對課程的教學方法加以改革。

（1）在PLC的教學中采用課程項目化教學，以專業需求為核心，圍繞著專業需求來進行教學的確認，從而來進行科學的課程設計，讓項目教學的實用性和針對性變得更強。在教學項目設計的時候，我們應該充分的考慮教學目的，做出最為合理的教學項目設計。

（2）在教學中將編程軟件和仿真軟件結合使用。通過編程軟件編寫指定項目的程序，項目分析和程序編寫的過程可以讓學生熟練掌握指令的應用。

（3）將仿真軟件所編寫的程序導出為.awl格式的文件，然后通過仿真軟件S7-200仿真軟件V5.0進行程序仿真。仿真的結果可以直觀的給出程序運行的結果是否正確，如果不正確，學生可以通過運行結果與期望結果相比較，不斷的進行程序的修改與調試，以達到期望結果。在實驗課上，再把所調試好的程序通過硬件連接進行實際硬件調試，這樣就可以節約硬件調試時間。

編程軟件和仿真軟件結合使用，即使沒有對應的PLC硬件設備，只要有一臺電腦，學生也可以在課后對本節課所講的指令，以及針對指令應用所編寫的簡單程序進行仿真。仿真軟件在教學中的所發揮的強大功能這時就會有所體現。

4 仿真軟件應用舉例

對應西門子S7-200V4.0 STEP7編程軟件，選擇仿真軟件的版本為S7-200V5.0。

設計一個電動機的點動自鎖混合控制系統，設連續運行啟動信號輸入地址為I0.1，點動啟動信號輸入地址為I0.3，系統停止按鈕輸入地址為I0.2，輸出地址為Q0.2。

將編程軟件編寫的程序導出為.awl格式的文件，然后加載到仿真軟件中。點擊軟件中的綠色運行按鈕，將連續運行啟動信號I0.1設置為有效狀態，即可得到輸出Q0.2為高電平輸出，對應指示燈亮，如圖1（a）所示。當輸入信號I0.1為無效狀態時，輸出Q0.2依然為高電平輸出，如圖1（b）所示，即形成了電動機的自鎖控制。

圖1：點動自鎖混合控制仿真界面

5 結論

仿真軟件在教學中可以讓學生擺脫實驗室的局限性，在課外只要有一臺電腦，就可以進行程序的編寫和調試，為學生提供了一個課下練習，并逐步進步的環境。在理論授課時就可以針對學生學習掌握的實際情況來確定重點講解內容，逐步引導學生掌握編制簡單梯形圖的方法，并在學習完成后可以獨立完成仿真運行，掌握基本程序的編程思路和方法。提前做好了充足的編程和仿真工作，在實驗的過程中也可以節約時間，完成更復雜的編程任務，不斷的提高學生的學習積極性和學習效果。