谈PLC仿真学习软件在PLC教学中的应用

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  摘要:在PLC的教学过程中,要寻找到突破口,提高教学质量,可以利用PLC仿真学习软件,轻松有趣地引导学生学习PLC,取得事半功倍的教学效果。
  关键词:PLC仿真学习软件;PLC编程;教学效果
  
  PLC是可编程控制器的简称,PLC技术是在继电接触器控制和计算机基础上开发的工业自动控制装置。由于它可以通过软件来改变控制过程,且编程较为简单,所以目前PLC在工业控制中占据了主导地位,得到了非常广泛的应用。为适应这种形势需求,PLC技术已成为各类职业技术学校电子电气专业的一门专业课,我校也不例外。PLC是我校电子信息与应用专业开设的专业课之一,教材版本以学习三菱FX2N系列PLC的基本指令和应用为主。
  在PLC教学过程中,笔者发现学生学习PLC普遍感到比较困难。一方面是因为PLC是以微处理器为核心,将自动化控制技术、计算机技术、通信技术融为一体的工业自动控制装置。要学好这门课程,对学生在电力拖动、工业电子学等课程的理论、实操能力有一定的要求,而职校学生的基础普遍较差,学习起来比较吃力。另一方面,学校缺乏相应的PLC实验设备,学生没有动手实践的机会。在这种情况下,如何寻找到PLC教学的突破口,提高教学质量呢?通过教学实践和探索,笔者认为利用PLC仿真学习软件(该软件名称为FX-TRN-BEG-C),可以轻松有趣地引导学生学习PLC,取得事半功倍的教学效果。
  FX-TRN-BEG-C是三菱电机最新推出的中文版教学软件,它将虚拟舞台和专家操作指导合成在一起,学习通用梯形
  图逻辑编程。将该软件安装在学校多媒体教室的电脑上,学生上PLC实训课时只要到多媒体教室上机,就可以身临
  其境地感受到PLC的无穷魅力了。
  该软件在教学中的应用主要体现在以下几方面。
  大量生动的图片,可激发学生学习PLC的兴趣和热情教育心理学认为,学习兴趣是学习动机的重要组成部分,是推动学生努力学习的强大动力。学生只有对PLC学习有了浓厚的兴趣,才会有求知的欲望,才能勤于思考。该教学软件一共分六个单元,分别是A~F。A是PLC简介单元,它用大量的图片介绍了在工厂自动化领域以及日常生活中应用PLC技术的许多实例,通过A单元的入门学习,可以让学生充分认识到PLC技术的实用性。PLC已经渗透到我们日常生活中的各个角落,在提高我们的生活质量方面扮演着很重要的角色,以此来激发学生学习PLC的兴趣和热情。这些生动的图片演示,比在教室里枯燥的讲述有趣,学生更乐于接受。
  专家指导式的编程提示,可突破学生学习PLC的难点在PLC学习中,学会编程是重点,如何绘制梯形图是难点。利用该软件可以较容易突破难点,掌握重点。因为该软件的B单元就是基本程序的学习单元,它主要介绍了基本输入输出程序、标准程序、控制优化程序、输入状态读取程序等等。在每一个程序的学习单元中,它都列出了详细明了的操作步骤,一步一步引导学生学会编制简单的梯形图,以及进行仿真运行,使学生对基本程序的编程有初步的认识。该软件的C单元是轻松的练习单元,它详细介绍了基本定时器和计数器的编程要领,并介绍了应用定时器和基本计数器来编程的两个典型实例。通过这个单元的学习,学生对常用的定时器和计数器的编程有了基本的了解。在B、C两个单元的基本编程训练中,它都采用了专家指导式的编程提示,为基础较差的学生学习PLC提供了非常有用的帮助。通过这两个单元基本编程的训练,学生能基本了解PLC编程的特点,对PLC的基本编程方法有了一定的认识,突破了学习PLC的难点,为后续的实际应用题的编程学习打下较扎实的基础。
  模拟场景中的仿真运行,可帮助学生更好地理解PLC的工作原理要让学生对PLC的工作过程有全面的认识和了解,除具备一定的编程能力,掌握基本的编程技巧外,还要让学生按照实际的控制要求进行仿真运行和调试,从而找到程序中的不足和漏洞,进行反复修改,达到优化程序、熟悉编程的目的。而FX-TRN-BEG-C教学软件就是这样一个能提供各种控制要求、仿真运行各种控制程序的教学平台。它操作简单,利用3D虚拟空间设计,模拟出各种真实场景。例如,交通信号灯控制、正反转控制、分拣和分配线控制、舞台装置控制、升降机控制等等,每一个场景都惟妙惟肖,图文并茂。学生可以在任意一个场景中按照控制要求进行编程,绘出梯形图,并对PLC进行仿真运行操作,在仿真运行中可以观察运行结果是否符合设计要求。同时,在运行中还可以确认各个元件与程序的状态,适时监控各个元件的工作过程。通过运行监控,学生更好地理解和掌握PLC各个元件的作用,巩固课堂上所学的理论知识。
  循序渐进式的课程设置,科学合理,可以照顾到全体学生教学是面向全体学生的。从心理学的角度来讲,人的个性特征及心理倾向不尽相同,学生在智力上有差异,在观察力、理解力、想象力、记忆力、模仿力、表达及思维能力方面有所不同。因此,在PLC教学中,笔者采用了“因人施教”的分层教学法。而PLC教学软件就提供了一个分层教学的良好平台。因为该软件的D、E、F单元分别是初级、中级、高级挑战单元,每一单元均有6道设计题,难度不等,其中初级挑战题难度较低,难度系数为1~2颗星;中级挑战题的难度稍大,难度系数为2~3颗星;高级挑战题的难度最大,难度系数为3~4颗星。在具体教学过程中,对程度较低的学生,采用“初级挑战单元”中的部分内容进行训练。对程度较好的学生采用“中级挑战单元”或“高级挑战单元”中的部分内容进行训练。学生各取所需,各有所获,这样既提升了学生的自信心,又拓展了学生的创造性思维。另外,对于较复杂的设计题,如自动门操作控制、输送带控制等等,还可以采用让学生分工合作的教学形式,将全班学生分成不同的小组,明确各小组的设计任务和目标,培养学生团结协作的团队精神。
  总之,通过教学实践,笔者认为用PLC仿真学习软件进行PLC辅助教学是可行的,能收到较好的教学效果。学生通过电脑上机,仿真实践,可以更好地观察和消化所学的理论知识,同时通过PLC仿真学习软件实现人机交互,可以尝试改变某些指令、程序,再观察试验结果,立竿见影,能极大地调动学生的学习热情,使学生体会到成功的快乐,有成就感,学习时兴趣盎然,产生不断深入学习PLC的动力。在笔者所教授的学生当中,就涌现了不少学习积极性高、编程能力强的尖子生,通过这些尖子生可带动班级同学共同学习、共同进步。笔者所教授班级的大部分学生都具备了初步的编程能力,掌握了一定的编程技巧,取得了较为显著的教学效果。
  
  参考文献:
  [1]庞广信.可编程控制器技术应用[M].北京:化学工业出版社,2006.
  [2]李俊秀,赵黎明.可编程控制器技术应用实训指导[M].北京:化学工业出版社,2006.
  
  作者简介:
  杨进(1969—),广东省佛山市顺德区郑敬诒职业技术学校教师。
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