S7-200 V5.0仿真软件在PLC教学中的应用

文/张波 高云霞

1 课程认识

PLC（Programmable Logic Controller）即可编程控制器的英文缩写，是自动化专业的重要专业课程之一。国际电工委员会对PLC给出如下定义：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。PLC是专为工业环境设计的控制装置，在抗干扰和可靠性方面，都优于一般的微机控制系统。

2 课程内容特点以及教学要求

PLC是一门实用性、工程性和综合性很强的专业课，编程软件是一种面向对象的编程软件，具有编程简单、功能强大等特点，该课程对于电气、自动化专业的学生是非常重要的一门专业课程。但是从以往的教学效果来看，教学效果并不理想。在学生中间做简单调查，学生的反应是该课程的教学中，课堂上只是进行枯燥的指令功能讲解，而无法验证指令执行的结果，以及所编写程序的对错。实际动手的机会太少，而该课程恰恰是对学生的实践操作能力有较高的要求。到了实验课上，却已经忘了指令的理论内容，不知道该如何着手应用指令，不知道所学指令如何应用到实验项目中。理论与应用的脱节，严重影响了教学效果。

在教学过程中要注重学生积极主动的参与，而不是一味的以满堂课灌输知识。单独的一条指令是比较好理解的，但是要把的指令结合起来，完成一定的控制任务是需要不断的反复练习。因此，在PLC教学实践中，如何有效的利用现有的教学资源，提高教学效果，对该课程的教学改革提出了新的更高的要求。

3 教学方法改进

PLC传统的授课方式是把理论讲解和实验分开。在理论课堂上先进行纯粹的指令讲解，根据指令功能进行小程序的编写及讲解，而无法验证程序的正确性。后续实验课上，对指令的理论已有所淡化，程序编写过程中又要重新学习指令，事倍功半。特别是课后，学生进行程序编写，无法对程序进行验证，出现问题不能进行有效的分析和解决，也就从根本上不能激发学生的学习积极性。这样的教学和学习状态，需要对课程的教学方法加以改革。

（1）在PLC的教学中采用课程项目化教学，以专业需求为核心，围绕着专业需求来进行教学的确认，从而来进行科学的课程设计，让项目教学的实用性和针对性变得更强。在教学项目设计的时候，我们应该充分的考虑教学目的，做出最为合理的教学项目设计。

（2）在教学中将编程软件和仿真软件结合使用。通过编程软件编写指定项目的程序，项目分析和程序编写的过程可以让学生熟练掌握指令的应用。

（3）将仿真软件所编写的程序导出为.awl格式的文件，然后通过仿真软件S7-200仿真软件V5.0进行程序仿真。仿真的结果可以直观的给出程序运行的结果是否正确，如果不正确，学生可以通过运行结果与期望结果相比较，不断的进行程序的修改与调试，以达到期望结果。在实验课上，再把所调试好的程序通过硬件连接进行实际硬件调试，这样就可以节约硬件调试时间。

编程软件和仿真软件结合使用，即使没有对应的PLC硬件设备，只要有一台电脑，学生也可以在课后对本节课所讲的指令，以及针对指令应用所编写的简单程序进行仿真。仿真软件在教学中的所发挥的强大功能这时就会有所体现。

4 仿真软件应用举例

对应西门子S7-200V4.0 STEP7编程软件，选择仿真软件的版本为S7-200V5.0。

设计一个电动机的点动自锁混合控制系统，设连续运行启动信号输入地址为I0.1，点动启动信号输入地址为I0.3，系统停止按钮输入地址为I0.2，输出地址为Q0.2。

将编程软件编写的程序导出为.awl格式的文件，然后加载到仿真软件中。点击软件中的绿色运行按钮，将连续运行启动信号I0.1设置为有效状态，即可得到输出Q0.2为高电平输出，对应指示灯亮，如图1（a）所示。当输入信号I0.1为无效状态时，输出Q0.2依然为高电平输出，如图1（b）所示，即形成了电动机的自锁控制。

图1：点动自锁混合控制仿真界面

5 结论

仿真软件在教学中可以让学生摆脱实验室的局限性，在课外只要有一台电脑，就可以进行程序的编写和调试，为学生提供了一个课下练习，并逐步进步的环境。在理论授课时就可以针对学生学习掌握的实际情况来确定重点讲解内容，逐步引导学生掌握编制简单梯形图的方法，并在学习完成后可以独立完成仿真运行，掌握基本程序的编程思路和方法。提前做好了充足的编程和仿真工作，在实验的过程中也可以节约时间，完成更复杂的编程任务，不断的提高学生的学习积极性和学习效果。