基于組態技術的PLC變頻器教學實訓研究

崔英杰

摘? ? 要：本文將基于組態技術的PLC變頻器教學實訓作為研究內容，構建一個基于組態技術的PLC與變頻器的教學平臺，并針對基于組態技術的PLC與變頻器教學平臺的實際應用進行探討，發現具有良好的教學效果，有助于加深學生對控制要求的深刻理解，僅供參考。

關鍵詞：組態技術;PLC變頻器;實訓平臺

引言：

目前，以PLC與變頻器為主體的電器控制系統在工業企業和日常公共設施中應用較為廣泛，社會對此領域的人才需求也日益增長，PLC與變頻器教學和實訓已成為常見的教學方式，在電氣類專業教學中發揮重要作用，具有重要的實踐價值。

一、基于組態技術的PLC與變頻器教學平臺構建

目前，國內虛擬控制已經廣泛應用在電氣類專業教學當中，常見的方案有三種，本文分別對這三種常見方案進行分析：第一，學校直接購買相應的仿真軟件來搭建一個有效的教學平臺。這種方案的優勢主要在于虛擬設備以及教學實驗設備能夠進行有效互動，減少不必要的時間，買來可直接投入到教學當中進行使用;劣勢主要在于價格成本較高，教師難以結合實際教學內容加以開發，一定程度上制約了教學效果。第二，學校自行組織專業教師進行開發，借助flash等軟件設計仿真系統。這種方案的優勢主要在于仿真效果較為突出，尤其是色彩以及動畫效果逼真;劣勢在于這類仿真系統主要適用于動畫演示，通常只能幫助學生對設備動作全過程進行有效理解，但無法與電氣設備以及電子設備進行有效通訊，尚難以實現設備以及仿真動畫之間的有效互動。第三，基于組態技術軟件進行設計，發揮其現場監控以及過程控制等功能，實現對仿真電氣以及仿真電子的有效控制。這種方案能夠有效與PLC設備以及變頻器進行充分的連接互動，并可以實時反映現場設備的實際動作情況，有利于教學的實際應用。

為此，本文選擇第三種方案，借助組態軟件在教學前制作電腦仿真動畫模型，包括工作臺自動往返運行系統、運料小車變頻自動往返運行系統、交通燈控制系統、噴泉PLC變頻控制系統以及感應自動門PLC變頻控制系統。同時，還應用到PLC與變頻器對應的實訓臺，確保每間實訓室可配備10多臺，并且每個實訓臺都配備PLC控制器、西門子變頻器、輸入開關、輸出接觸器、儲存虛擬動畫的計算機以及三相交流異步電動機，以此構建成虛實結合的PLC與變頻器教學平臺，具體特點如下：第一，實物器件能夠與虛擬動畫進行有效結合，學生可在實物單元當中進行相應操作，如動手接線、參數設置以及編程輸入等內容。同時，虛擬動畫能夠形象展示出生產設備、控制對象以及現場場景等內容。第二，虛擬能夠充分結合PLC以及變頻器展現控制變化效果，如運料小車實際運行速度的具體變化、噴泉實際噴射高度的具體變化以及自動門開門得具體速度變化等內容。

二、基于組態技術的PLC與變頻器教學平臺應用

（一）PLC與變頻器教學平臺的實施方案設計

在教學項目實施前，可利用虛擬仿真設備的實際模型進行動畫演示，給全體學生展示設備的具體動作過程，使學生能夠從生動的畫面中深入了解控制要求，并結合項目知識以及相關技能對學生展開教學培訓，重點對實訓知識點以及技能點進行講解，并指導學生借助PLC與變頻器當中的相關實物設備進行動手操作。在教學項目調試環節中，可指導學生對實訓臺當中的相關實物設備進行電氣接線操作，接著對這些設備進行有效調試，并通過PLC輸入輸出實物器件的實際動作進行測試，檢驗PLC程序以及變頻器參數是否存在問題，必要時可借助虛擬仿真模型對其進行檢驗。在項目驗收環節中，可將虛擬的動畫仿真模型以及實物器件進行有效驗收，只要實物器件的實際動作以及仿真動畫的實際動作均出于正確的狀態，則表明接線操作成功，程序調式工作也達到實際控制要求。

（二）PLC與變頻器教學平臺的實施效果分析

在項目實施環節中，可通過對比實驗法來評價實施效果。其中，一部分學生分為實驗組，主要學習虛實結合法;另一部分分為對照組，主要學習常規方法。首先，實驗組教師利用多媒體投影將動畫仿真進行演示，包括小車變頻變速的實際動畫，可將小車速度變化情況形象展示在學生面前，既可以吸引學生注意力，還有助于學生對其進行深刻了解。而對照組教師則利用常規的PPT以及圖片進行講解，學生無法深刻理解課程內容，也難以提升學生的學習興趣。在項目驗收環節中，實驗組教師借助仿真軟件中具備的PLC聯機控制畫面進行有效驗收，了解學生項目調試的最終效果，評價調試成果是否滿足控制要求，并根據畫面動作來評價學生調試的程序是否滿足要求，如果有學生調試的畫面不符合要求，可將學生調試的畫面與演示畫面進行有效對比，指導學生了解調試過程中存在的問題。而對照組教師在驗收環節中需要耗費較多時間，一方面要依靠指示燈亮滅情況來推斷畫面動作，另一方面要依靠文字描述控制要求，由于文字描述沒有仿真畫面更為直觀，學生理解容易產生偏差，導致學生調試成果達不到控制要求。如此一來，觀察組學生在經過動畫仿真演示之后明顯對教學內容更加感興趣，并通過虛實結合法能夠深刻理解控制要求。

結語：

利用基于工業組態技術的虛實結合項目化教學模式，將仿真動畫設備模型和試驗設備結合在一起，可以實現優勢互補;采用工業化組態技術可以模擬出多種PCL對象，可以更加生動地展現一些自動化生產線和自動化設備，給教學帶來更多地便利性，而且有利于教學內容的擴展和更新。與此同時，這樣也大大降低了教學設備的成本投入，還可以令教學內容更加豐富，使學生更有學習的興趣和熱情，結合教學設備和實物器件，鍛煉學生的動手能力。這種模式對于PLC變頻器的應用教學起到了很大的幫助，促進了教學質量的提升。

參考文獻：

[1]陸克. 一種基于組態技術的PLC變頻器虛實結合教學實訓平臺[J]. 輕工科技，2019，35（07）：80-81.

[2]胡玲笑. 基于PLC、變頻器與組態王的“運料小車運動控制系統”綜合實訓課題的研究[J]. 職業技術，2018，17（04）：84-87.