基于組態軟件的PLC仿真實訓教學項目設計

臺州技師學院（籌） 丁 毅

PLC課程的特點是實踐性強，理論性偏弱，需要學生在完成實訓任務過程中加深對理論知識的理解，提高技能水平。目前，大多數院校都在使用PLC實訓平臺進行教學，這種方式具有效果直觀、容易操作的特點，但是實訓設備一般較為昂貴，且當實訓任務復雜時，實訓平臺難以實現。這些都是制約PLC實訓教學發展的限制因素。

綜上，如果基于組態軟件對PLC實訓教學系統進行開發，采用動畫的方式直觀展現控制任務的工藝流程，不僅能夠激發學生的學習興趣，收獲良好的教學效果，也能大大地降低設備采購成本，豐富實訓教學案例。

1 PLC仿真實訓教學系統架構

圖1 系統架構

系統架構如圖1所示，系統由計算機與PLC組成，計算機上安裝PLC編程軟件和組態王6.5。PLC仿真實訓系統通過組態王軟件實現界面的開發與設計，通過與PLC進行通訊，真實地仿真控制工藝流程。計算機也作為編程計算機，將編寫的梯形圖程序燒寫進PLC設備。

2 液體混合控制教學項目實例開發

2.1 控制要求

液體混合控制系統如圖2所示，按下啟動按鈕，液體A閥門打開，液體A流入容器。當液面到達下液位傳感器SL3時，關閉液體A閥門，打開液體B閥門。液面到達SL2時，關閉液體B閥門，打開液體C閥門，液面到達SL1時，關閉液體C閥門。接著，攪勻電機開始攪勻，攪勻電機工作6s后停止攪動，開始加熱。當到達預定溫度后，混合液體閥門打開，開始放出混合液體。當液面下降到SL3時，SL3由接通變為斷開，再過2s后，容器放空，混合液閥門關閉，開始下一周期。

2.2 系統實現

教學項目實例開發首先進行PLC的I/O分配，如表1所示，然后按照如下步驟進行系統設計。

圖2 過程畫面

圖3 調試畫面

表1 PLC的I/O分配

創建工程，完成畫面設計。本系統的過程畫面如圖2所示，直觀展示了液體混合控制系統的工藝流程，包含了儲液罐、管道，攪拌器等圖形元素的繪制，所需元件可以通過圖庫進行添加。本系統設計的調試畫面如圖3所示，畫面中繪制了PLC外部接線圖，使用按鈕對PLC的I/O進行控制，并添加了實時報表控件，能夠實時顯示當前PLC的I/O狀態信息。

建立動畫連接。將組態畫面中圖素的動畫屬性與組態王數據字典中變量進行連接。

腳本程序編寫。本系統的腳本中，通過判斷三種液體的出料閥門，對液位進行遞增或者遞減，實現液位的上升與下降的動畫效果。為了實現攪拌機葉片的旋轉效果，在畫面中放置兩種位置的葉片，然后設置隱含，不斷切換兩種葉片的顯示。

綜合調試。連接PLC進行聯機調試，點擊啟動按鈕，組態界面就能按照控制要求，出現動畫效果，實現液體混合控制系統的工藝流程。

3 基于仿真實訓教學系統的教學過程

以液體混合控制系統為例，基于仿真實訓教學系統設計如下教學過程：

閱讀實訓說明。學生首先閱讀該項目的實訓說明，了解實訓項目的控制要求和工藝流程，然后繪制I/O分配表和PLC系統接線圖，進行系統I/O分配以及外部接線設計。

梯形圖編程。學生根據控制要求，按照I/O分配表在計算機上編寫梯形圖程序，并通過編程電纜導入PLC設備。

工藝流程仿真。三種液體混合控制系統過程畫面如圖2所示，學生通過啟動該系統仿真，能夠直觀、形象地觀察到工藝流程，加深對該工藝流程和控制過程的理解。當系統仿真的過程不符合控制要求時，能夠及時發現錯誤，便于及時定位問題。

系統調試。當過程畫面的仿真結果不符合控制要求時，學生可以進入調試畫面，如圖3所示，能夠修改PLC的I/O輸入輸出信號，對仿真系統進行調試。調試畫面還能顯示當前PLC的I/O輸入輸出的狀態信息，這給學生調試提供了很大的便利。

總結報告。學生完成實訓任務后，總結實訓中遇到的問題，對任務過程進行總結。

結論：本文主要研究了基于組態王的PLC仿真實訓系統平臺的搭建，并以三種液體混合控制系統這一典型的PLC控制任務為例，進行實訓教學項目實例開發，闡述了基于仿真實訓教學系統的教學過程。該系統具有極大的擴展性，對提高教學效果，提升學生的實踐動手能力都非常有幫助。該系統已經在PLC實訓課程中應用，并取得良好的教學效果。