电气控制与PLC应用技术仿真教学应用研究

摘 要 伴随着我国社会经济不断发展，也相应地促进了我国科学技术的发展，在教学中，也逐渐应用先进的科学技术来提高教学效果。因此，本文主要针对电气控制与PLC应用技术仿真教学进行分析，希望通过本文的探讨，能够进一步促进我国教育教学的发展。

关键词 电气控制 PLC应用技术 仿真教学应用

中图分类号：G424 文献标识码：A

On Electrical Control and PLC Applied Technology

Simulation Teaching Application

LIU Zhenpeng

（Shenzhen Polytechnic， Shenzhen， Guangdong 518000）

Abstract Along with China's social and economic development， but also promoted the development of appropriate science and technology， in teaching， but also gradually applying advanced science and technology to improve teaching effectiveness. Therefore， this paper mainly for electrical controls for analysis and simulation teaching PLC application technology， hopes to explore in this article， to further promote the development of education and teaching.

Key words electrical control； PLC applied technology； stimulation teaching application

1 PLC技术的使用

PLC仿真技术在早期的使用中并不受到人们的重视，因为PLC仿真技术表现出的形式较为简单，而且仿真目标的实物硬件投资也较小，很多人认为这并不是一个性价比较高的软件。①然而，却有很多公司发现了PLC技术的潜力，并将其进一步开发，同时开发出性能更有效的仿真实训模块，例如，三菱公司的FX-TRN-BEG-C仿真软件模块，就可很好地将PLC的技术发挥出来。不仅如此，在更多的领域中PLC仿真技术也得到更好的发展，它的可靠性、经济性、安全性、实用性、多次重复使用性以及灵活性等特点，也在许多学术界得到更好的应用，尤其是对一些高危险的实践教学学科电气控制教学来说，更凸显出它的优势，仅是通过PLC电气控制仿真系统，就能将复杂多变的电气系统融会贯通，并将其作为对学生教学的主要手段，不仅有效提高了电气控制教学，对提高教学效率、节省教学资源、增加实践教学比例也有着重要的意义。②

2 系统设计的思路以及构成

在当今仿真教学中，有很多都是采用PowerPoint、Flash等编制的仿真教学软件，而在这种仿真教学下却很难实现将动态仿真教学与硬件设备进行数据交换，而且，随着社会科技的不断发展，对仿真教学要求也越来越高，传统的仿真教学已无法满足当今教学的需求。而作为专用工控开发工具――组态软件来说，却能有效满足当今的仿真教学。组态软件是通过工具模块来为用户提供多种的引用形式，而组态软件的操作对于用户来说也是非常简单、方便，不要求用户掌握相关的编程语言技术，仅是通过组态软件中自带的工具就能实现相应的功能，并通过数据组态、硬件组态、动态组态等就可完成应用软件开发。而且，组态软件具有良好的二次开发优势，且具有开发周期短、简便、可靠性高、通用性较强等特点，这对电器控制类的仿真教学来说，无疑是最佳的选择。该系统主要采用PC机充当上位机，再通过下位机触摸屏、PLC等来实现教学仿真的功能，而其中的数据交换主要是通过总线联接、串口连接等方式来将上位机和下位机进行连接。此外，组态软件是用纯中文翻译的，这对我国的电气控制教学来说更是具有一定的方便性，无需使用者掌握更为专业的外语技能。在使用该种仿真教学方法中，针对电气控制与PLC应用技术教学中创建的多种仿真模型，如：机械手、电机正反转控制、物流检测线、三角形起动控制、简易电梯等，对提升电气控制类的仿真教学有着重大的意义。电气仿真系统结构设计具体如图1所示。

图1 电气仿真系统结构图

3 传统电气控制系统的仿真

传统的电气控制系统的仿真技术，是通过电动机的正反转控制系统来实现仿真的，在此过程中需要通过继电器、接触器的硬件编程来实现的，传统的控制系统也不需要编写PLC程序，而只是将PLC作为转换电路的信号，从而实现PC机与实验板之间的信号转换和连接。根据电气控制系统的要求，要先在MCGS组态软件平台中创建相应的仿真元件图形，在此之前，可以利用图像处理软件将元件图形进行制作处理，这样可以让虚拟对象更具有专业的色彩度，而且通过处理后的图像形象更加逼真。然后再结合电气控制系统的要求来创建相应的系统工作原理图，实现电气控制系统的仿真。电气控制系统要实现相应的控制功能就需要在组态软件平台定义相应的变量，并将仿真的画面与定义的变量相互连接，这样才能实现对仿真动画的控制。当然，为了确保与下位机的通信设备进行组态，还需要对已安装好的PLC的驱动程序进行调试，以及设置好相应的通信端口参数，再对各个变量进行定义，这样才能确保组态软件能够得知外部设备的相应状态，才能实现输出控制信号传输到实验板上，有效地将电气控制系统的工作状态体现出来。另外，为了更好地实现控制系统的操作要求，需要在控制程序中编写控制程序，具体程序要根据实际的情况来定。将脚本程序调试无误后再进入运行环境，通过控制面板上的各个按钮实现对组态换面的操作，通过各个接触器以及开关来实现动态组图的显示，完成电气控制的仿真。

4 PLC电气控制系统仿真教学

随着人们人们生活水平的不断提高，对电气系统的要求也越来越高，电气控制系统包括很多方面，如：照明、机械、污水处理等，也成为当今的教学中的一个热门学科。电气教学要以实践教学为主体，而有很多学校却缺乏这样的设备，而且在实践中也会对学员带来一定的危险，还会耗损设备、材料，这种既耗材、又耗力、还伴有人身健康威胁的实践教学也逐渐被忽视，大多采用理论性教学，造成电气控制的教学水平急剧下降，对此，非常有必要做出相应的策略。而仿真技术是一种高新技术，通过仿真实践教学不仅可以增加学院的实践能力，还不会消耗设备和材料，而且还能保障学员的操作安全，可谓是电气控制教学的主要工具。污水排放处理是经常用到的一种保护环境的方式，这里以污水排放处理为例，通过PLC电气控制系统进行仿真教学。

首先，要根据电气控制系统的要求，在MCGS组态软件平台上定义相应的变量值，以及对各个变量进行分配，再根据仿真的课题，就是本节要提到的污水排放处理系统，通过专用的图片制作软件来完成仿真图片的制作，再将制作的仿真图与仿真系统的设计联系起来，通过这种方式来完成PLC电气控制仿真的主窗口，并可通过用户窗口直接将仿真图面显示出来。

其次，要通过组态的仿真图形的功能来实现PLC的应用，通过完善设备组态，并对PLC驱动程序进行合理的调试，调试后再确定PLC应用技术的通信协议，这样才能有效避免在使用中由于通信系统的功能而导致仿真控制系统的失控性，开通PLC数据通道与数据库建立连接，实现电气控制系统的数据传输功能。

最后，可以根据对电气控制系统的要求来编写PLC控制程序，增加电气控制系统的仿真性能，并在MCGS组态软件平台中进行策略组态，实现最佳的图片组态仿真效果。PLC应用技术在使用起来较为方便，可以直接将PLC程序下载到PLC电气控制系统中，就可以通过组态仿真屏幕上的按钮对系统进行控制，同时也可以通过实验板上的按钮实现对系统的控制。③

5 结束语

本文主要针对于电气控制与PLC应用技术仿真教学的应用进行了分析，通过本文的探讨，我们了解到，在应用PLC技术进行电气控制仿真教学的过程中，将PLC技术与电气控制教学进行有效的联系，可以取得更好的教学效果。

注释

① 邹灿红.电气控制与PLC应用技术仿真教学的应用[J].湖北成人教育学院学报，2009（1）.

②③罗文.基于MCGS组态软件的PLC仿真教学设计与实现[J].长沙航空职业技术学院学报，2010（4）.