王学智

(湖北水利水电职业技术学院 机电工程系，湖北 武汉 430070)

仿真软件在PLC教学中的应用

王学智

(湖北水利水电职业技术学院 机电工程系，湖北 武汉 430070)

以十字路口交通信号灯为例，介绍了仿真软件在PLC教学中的应用。应用GX Developer编写程序，使用GX Simulator对程序仿真。应用GT Designer设计人机对话窗口，再用触摸屏仿真软件GT Simulator将人机对话窗口与PLC程序连接，实训对整个系统的仿真。结果显示，仿真软件节约了实验经费，缩短了试验周期，给教学带来了便利。

可编程控制器；仿真软件；GX Developer；GX Simulator；GT Simulator

1 引言

PLC(可编程控制器)应用面广，功能强大、使用方便，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一，在工业生产的所有领域得到了广泛的应用[1]。随之，《PLC应用技术》课程已成为电气类、机电类、自动化类专业的一门必修课[2]。学院机电工程系一直将该课程作为专业核心课程来建设，以FX2系列为主。

PLC课程与工程实际联系密切，是一门实践性、综合性强的课程，只通过课堂上的理论分析难以将课程的重点、难点讲解清楚，要想将抽象的技术知识形象生动地传授给学生，需要在教学过程中让学生使用实验设备进行充分的训练[3-4]。近几年来学院不断加大PLC实训室的建设力度，基本满足了实践教学的需要。但在教学中仍存在一些问题：(1)实际生产工程中的被控对象种类繁多，但现有实验装置中的被控对象一般只用指示灯来指示运行状态，缺少运动部分，不够形象；(2)该课程大部分课时是理论教学，学生难以主动融入到教学过程中；(3)实训课程结束后，学生没有足够的时间进行编程训练。

随着科技的进步，PLC相关仿真软件的功能越来越强大，将仿真软件用于教学过程可有效解决上述问题，提高PLC课程的教学效果[5-6]。笔者以三菱FX2N系列PLC为例，介绍仿真软件在PLC教学中的应用。

2 仿真系统组成

仿真系统采用上位机+下位机的构成方式[7]，上位机为PC机，安装GX Developer编程软件、GT Simulator触摸屏仿真软件、GT Designer触摸屏设计软件，下位机用GX Simulator仿真软件代替PLC，安装在同一台PC机上。

3 仿真系统的实现

应用触摸屏设计软件GT Designer可以设计多种虚拟被控对象。被控对象的工艺流程和动态显示通过GT Simulator触摸屏仿真软件实现。在教学中，程序的执行过程可以生动形象地展示在学生面前，这有利于提高学生的学习兴趣，曾强学生的参与意识[8]。仿真的具体实施过程如下：

(1)应用GX Developer软件生成工程项目，编写PLC控制程序。

(2)将程序下载到PLC仿真软件GX Simulator中。

(3)应用触摸屏设计软件GT Designer设计监控界面。

(4)启动GT Simulator软件，打开已设计好的监控界面。

(5)运行控制系统，观察控制效果。

4 应用实例

笔者以十字路口交通信号灯为例说明仿真软件在PLC教学中的应用。

4.1 控制要求分析

控制系统有一个启动按钮和一个停止按钮，按下启动按钮后南北方向信号灯的工作过程：绿灯亮15s→黄灯闪烁3s→红灯亮20s；东西方向信号灯的工作过程：红灯亮18s→绿灯亮17s→黄灯闪烁3s，如此循环，直至按下停止按钮后所有信号灯熄灭。根据控制要求I/O分配如表1所示。

4.2 编写控制程序

根据控制要求编写PLC控制程序，根据控制要求的时间节点很容易完成整个控制系统程序的编写。图1是已开始仿真运行的交通信号灯时间控制部分的程序，程序编写完毕后将程序下载到GX Simulator仿真PLC中。

表1 I/O分配表

输入器件SB1SB2地址X1X2功能系统启动系统停止输出器件HL1HL2HL3HL4HL5HL6地址Y1Y2Y3Y4Y5Y6功能南北方向绿灯南北方向黄灯南北方向红灯东西方向红灯东西方向绿灯东西方向黄灯

图1 仿真程序

4.3 画面设计与组态

应用触摸屏设计软件GT Designer设计监控界面，界面中布置两个开关量按钮，十二个开关量指示灯，根据I/O分配表组态按钮和指示灯。

4.4 系统运行

在完成以上操作后，启动触摸屏仿真软件GT Simulator，打开已设计好的监控界面，用鼠标点击监控界面中的起动按钮，结合图1中的程序，观察程序的运行过程。图2为已仿真运行的监控界面。

图2 监控界面

5 结束语

仿真软件对系统的资源开销低，使用便捷，能够使学生面向一个模拟的实训环境，使很多不易理解的知识点通过仿真能够很直观的演示出来，易于理解，学生也能很快参与到教学过程中来，变被动为主动。另外，仿真软件摆脱了硬件的束缚，便于学生随时随地无界化学习，拓宽了教学课堂，易于实现信息化教学。

[1] 陈海霞，柴瑞娟，任庆海，等.西门子S7-300/400 PLC编程技术及工程应用[M].北京：机械工业出版社，2013.

[2] 曹冬梅，张琦. 可编程控制器技术(PLC)课程改革实践[J].中国职业技术教育, 2007(1)：34-36.

[3] 陈小中，刘福新. 利用仿真技术进行高职项目化课程开发与实践[J].中国职业技术教育, 2016(2)：45-48.

[4] 田彩云.PLC仿真软件在PLC教学中的应用[J].湖北广播电视大学学报, 2011,31(5)：36-39.

[5] 许仙珍，单长考.组态软件Wincc与S7-PLCSIM在PLC教学中的应用[J].常熟理工学院学报(自然科学版), 2012,26(10)：104-107.

[6] 陈国凡,杨洪涛.三菱训练软件在PLC课程教学中的应用[J].机电技术,2013(5):36-37.

[7] 褚渊博,唐云龙. PLC、触摸屏仿真软件在交通信号灯系统设计中的应用[J].石家庄铁道学院学报(自然科学版),2010,23(1):82-87.

[8] 匡宇国. MCGS组态软件技术在PLC教学中的交互应用研究[J]. 教育探索，2007(12)：136-137.

Application of simulation software in PLC teaching

WANG Xue-zhi

(Department of Electromechanical Engineering, Hubei Water Resources Technical College, Wuhan 430070,China)

Based oncrossroads traffic lights control system as an example, introduces the application software in PLC teaching. Using GX Developer write the PLC program, using GX Simulator test control procedures. Using GT Designer to design the man-machine dialog window, and then touch screen simulation software GT Simulator man machine dialogue window is connected with the PLC program, realizes the simulation of the whole system. The results show that, the simulation software can be obtained and the on-line application consistent results, save experimental expenditure, shorten the cycle of the experiment brings convenient to study.

PLC; simulation software;GX Developer; GX Simulator; GT Simulator

2016-11-13.

王学智(1978-)，男, 讲师，E-mail: 375146625@qq.com.

2095-7386(2016)04-0114-03

10.3969/j.issn.2095-7386.2016.04.024

TP 273

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