仿真軟件Proteus在“PLC技術基礎”課程教學中的應用

劉春龍

針對“PLC技術基礎”課程教學中存在的實訓設備與生產實際脫節的問題，通過在該課程中引入Proteus軟件，將PLC硬件和復雜的控制對象虛擬化。運用仿真動畫演示等手段，將實訓室沒有的，而且難以理解的工業控制對象的動作過程真實化和形象化。嘗試解決中職“PLC技術基礎”課程教學中存在的控制對象缺乏直觀性、趣味性和形象性，學習積極性逐漸變低的問題，以提高學生學習的興趣。

一、PROTEUS仿真軟件簡介

Proteus仿真軟件有強大的虛擬仿真功能，其具有的優點：

1.功能更強大，對計算機要求小，占用磁盤空間小，學校的計算機實訓室的計算機完全可以滿足要求。

2.仿真效果更好。電路仿真完全是交互的，可視化的。電流方向，電壓高低，燈光強弱，電機快慢與轉動方向等都一目了然。支持數字電路和模擬電路混合仿真，儀器儀表與工具種類齊全。

3.軟件提供對外接口更開放。支持與Keil C軟件聯調，用戶更可以自定義元件，為自定義元件編寫仿真庫文件。

二、Proteus仿真創設虛擬環境在PLC課程中應用案例

1.FX系列硬件PLC在Proteus中虛擬化

首先，將FX3U-48MT型號PLC硬件實物在Proteus軟件中創建虛擬的FX3U-48MT仿真模型。虛擬PLC仿真模型能模擬PLC運行時的輸入輸出狀態;當學生進入該Proteus軟件后，就如同面對一臺實際的PLC硬件一樣。課上學生根據教師布置的項目或任務控制要求，可以自主、靈活地分配I/O地址，在Proteus仿真軟件里搭建想要的硬件電路并完成硬件電路和控制程序調試與設計。

該模式具有適應性強，運行狀態直觀、逼真，I/O分配及程序設計靈活等特點，還可以根據企業實際搭建控制對象反映具體控制過程的實際效果。還可以用于PLC基本指令的編程原理學習實驗和綜合控制要求梯形圖設計與調試。

2.利用Proteus仿真軟件制作PLC控制對象

基于Proteus軟件制作的PLC控制對象，“水塔供水系統”項目的PLC接線、編程及程序錄入、模擬調試等操作任務都可以有效完成。這樣，在接線環節不必怕學生接錯線路而導致設備損壞或觸電等安全事故，如果接線調試不成功，只需要在Proteus軟件中對硬件的連接或設計錯誤的地方重新修改進行調試，直至硬件電路設計完全正確為止，如同對軟件的修改一樣簡單，既保證了安全，又大大節省了項目實施耗材、設備損耗的成本。

在教學中，基于Proteus軟件的虛擬PLC梯形圖的編寫可以采用GX Works2作為PLC梯形圖的開發環境，將編寫好的PLC程序寫入虛擬PLC或真實的PLC中后運行，然后通過Proteus制作的控制對象進行真實場景的模擬。這樣完成的電路設計和程序設計完全可以直接移植到企業生產設備的真實控制環境中。

利用Proteus仿真軟件可以開發制作各種工業控制仿真模型，例如機械手、傳送帶等這些實物被控對象模型可以進行形象的動畫仿真演示，這些虛擬的被控對象模型可以發出各種開關、傳感器信號給PLC，而且也可以接收PLC輸出繼電器的信號，使其實現各種動作，這個過程反映出虛擬PLC與虛擬被控對象及控制結果（動作）之間的關系。開發出來的實物硬件設備相對應的工業控制仿真模型，利用教學中控制過程、控制對象的直觀性、趣味性和形象性，很大程度提高了學生學習的積極性和主動性。

根據本文的案例，我們不難看出，基于Proteus軟件開發的工業控制仿真模型無需對其硬件維護，只需要裝有Proteus軟件的一臺PC機即可，為PLC課程的實訓教學和實訓室建設增添了多一種選擇，同樣可以實現高水平PLC綜合實訓，且實訓項目、內容可以不受PLC實訓設備的限制;工業控制仿真系統模型等同于實物硬件PLC控制系統，同樣可以形象地展現工業設備控制的動作過程及效果。課余時間，學生完全可以在家中學習PLC硬件設計與編程調試，只需家中一臺安裝有Proteus仿真軟件計算機即可，這樣可以不受限于PLC實訓只能在學校實訓室完成，在學習的時間和空間上進行了最大限度的延伸。

責任編輯 黃銘釗