整合软件资源提高PLC课程教学质量

摘要：在电气类专业教学中，PLC是一门必修课程，课程实践性较强。运用辅助教学软件和离线仿真功能，使得在教学过程中可以不借助任何PLC硬件，只需要一台电脑和投影仪，便可随时随地开展可视化实践教学，能使抽象的教学变得很直观、形象，易被学生接受理解；同时，也为学生课后复习、作业、实验、自学以及能力提升等诸多方面提供了极大便利，从而提高了学生的学习兴趣和教学质量。

关键词：PLC课程；仿真软件；离线仿真

中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）38-0185-02

《可编程控制器技术》（PLC）是机电专业的一门重要专业课程。大多数的高职院校都以三菱FX2N系列PLC作为对象来讲授它的原理和应用。因为PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，是以微处理器为核心的工业自动控制装置。要学好这门课程，对学生在电工电子、接触器系统等课程的理论、实操能力有一定的要求，而高职院校学生的基础普遍较差，学习起来比较吃力。

为了激发学生的学习兴趣，使学习内容更加直观化，在日常的多媒体课堂教学和课后辅导及完成作业中，要充分利用三菱公司的软件资源。目前用于教学的软件主要有编程软件GX Developer和仿真模块GX Simulator、图形操作终端设备（GOT）软件GT Designer2和仿真软件GT Simulator2、中文版教学软件FX-TRN-BEG-C。

一、基于编程软件GX Developer和仿真软件GX Simulator的教学应用

GX Developer是三菱PLC的编程软件。适用于Q、QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等全系列可编程控制器。支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB、Label语言程序设计，网络参数设定，可进行程序的线上更改、监控及调试，具有异地读写PLC程序功能。GX Simulator仿真软件的功能就是将GX Developer编写好的程序在电脑中虚拟运行，而不需要连接实际的PLC硬件。

PLC离线仿真的流程为：首先在GX Developer中编制梯形图程序并保存，点击“工具”菜单中的“梯形图逻辑测试启动（L）”，PC机模拟程序下载到PLC的过程，下载结束后开始离线仿真功能，PLC程序处于监视模式。

该仿真软件可以改变梯形图程序中的输入以及辅助触点通断状态，从而观察到程序中输出继电器线圈的得电与失电状态、定时器的计时值及计数器的计数值变化等。在PLC课程基本指令内容的教学中，由于程序简单，这种仿真是合适的，能较为直观地反映出程序的运行及PLC内部的工作原理，对于学生掌握基础知识是非常有益的。

但在后续的课程教学中，由于程序越来越复杂，实现的功能也越来越多，这种仿真对实验过程和结果的展示逐渐变得不适宜了。PLC课程受其性质决定，本身就比较枯燥，加之如果实验现象不直观、不形象，不能反映设备运行状态，就无法激发学生的好奇心和学习兴趣。同时，由于PLC实验实训设备价格较贵且维护困难，导致设备台套数较少，可供实验项目的硬件不能充分保障学生通过实验去理解和运用所学知识。因此，我们可以借助中文版教学软件FX-TRN-BEG-C辅助教学。

二、基于中文版辅助教学软件FX-TRN-BEG-C的教学应用

FX-TRN-BEG-C是三菱电机推出的中文版教学软件，该软件既能够编制梯形图程序，也能够将梯形图程序转换成指令语句表程序，模拟写出到PLC主机，并模拟仿真PLC控制现场机械设备运行，同时将虚拟舞台和专家操作指导合成在一起。该教学软件采用大量生动的图片，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。教学中根据学生的学习特点，采用任务驱动、由浅入深、专家辅导的模式，设置了六个部分的学习内容，每一部分又由不同知识点的多个真实案例组成。通过这些案例的学习可以让学生真实地感受到PLC技术的应用性，并以此来激发学生的学习兴趣和热情。仿真运行时点击对应控制按钮和开关，学生可以观察3D模拟设备的运行状态，判断程序设计是否正确，是什么样的错误导致设备运行不正常，应该如何修改。

在具体实施教学中，还可以充分利用D-F单元由易到难的设置。每个难度单元由6个案例组成，可以针对学生个体的差异，开展分层次教学及考核，使得学生各取所需，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。对于较复杂的项目，还可以让学生分组实施，培养学生的团队合作精神。

因为该软件运行只需要一台PC，不需要其他硬件，因此课内课外都可实施，不受时间空间诸多因素的限制，其真实案例的教学更是让学生受益匪浅。但其也有一定的缺陷，该仿真教学软件重视学生基本指令及编程思想的锻炼，对为什么及如何设置输入输出元器件的训练较少，容易被忽视，所以讲授时需要重点加强；同时还缺乏一定的开放性，在功能指令等方面的教学与训练上几乎处于空白。

三、基于图形操作软件GT Designer2和仿真软件GT Simulator2的教学应用

GT Designer2是三菱公司用于图形操作终端设备（GOT）的软件，它包括了程序编辑、下载和调试等功能。仿真软件GT Simulator2为了便于调试，具有在线仿真和离线仿真功能。这种方式，使得在日常的多媒体课堂教学中，可以不携带任何实物，只利用离线仿真动态地展示PLC的控制效果，使学生能直观、形象地感知，达到和在实验室运用实物实验讲课一样的效果。

GOT离线仿真的流程为：首先，按照步骤运行PLC离线仿真，PLC程序处于监视模式；然后，在GT Designer2中，先组态PLC监控画面，选择GOT型号、PLC系列，并以GTE格式文件保存；接着，运行GT Simulator2软件，选择好相应GOT系列，执行界面中的“仿真＼选项”菜单命令，在“选项”对话框通信设置栏中，设置连接方式，选择GX Simulator与FX，在动作设置中，选择相应的GOT类型和分辨率。再把GTE格式文件打开，GOT仿真也处于工作状态。这样在纯软件环境下，PLC和GOT就实现了联机运行。

四、基于三菱PLC与GOT离线仿真软件综合应用的教学实例应用

以Y=[D0*D1-（D2+D3）]/D4四则运算为教学实例，使用PLC编程软件与GOT软件的联机离线仿真功能进行教学，让学生直观地观察程序运行过程与结果。

1.四则运算程序的设计。该案例主要讲授参与运算的寄存器及单双字类型的概念。学生能通过该案例直观准确地理解寄存器单双字的意义，直观地看到寄存器中的数值，从而为正确地理解和使用功能指令打下基础。

2.GOT画面制作。画面制作过程如下：在“视图＼工具栏＼图形”菜单中找到“文本”，进行画面的标题栏、数据输入栏以及结果显示栏的文本编辑；在“对象”菜单中找到数值输入项放置在“数据输入栏”区域，双击该元件，设置PLC程序中与之对应的数据软元件号，选择数据长度是16位或者32位，设置数据类型为“有符号10进制数”，选择需要的显示位数个数；在“对象”菜单中找到数值显示项放置在“结果显示栏”区域，设置方法与数据输入项一致。

通过PLC与GOT的离线仿真功能，能够在电脑上随机输入各种数值，计算出运算结果，观察到正确结果，如果出错，对程序进行修改。通过这个案例，清楚地说明了如何将离线仿真软件运用到PLC课程的日常教学中，可以让学生更加直观地了解PLC的工作原理及编程方法。

五、结论

辅助教学软件和离线仿真功能的使用，使得在教学过程中可以不借助任何PLC和GOT硬件，只需要一台电脑和投影仪，便可随时随地开展可视化教学，能使抽象的教学变得很直观、形象，使得讲授内容更容易被学生所理解、接受，其强大的开放性，还能仿真众多的生产实际案例；同时，也为学生课后复习、作业、实验、自学以及能力提升等诸多方面提供了极大便利，从而提高了学生的学习兴趣和教学质量。因此，充分运用三菱软件资源，对于提高PLC课程的教学质量有极大的帮助，也为分层次教学和考核提供了有力支撑。

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