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Ｓ７－２００仿真软件在ＰＬＣ实践教学中的应用
作者：裴桂玲 郝兆兰
关键词：S7-200仿真软件；PLC实践；教学效果
可编程控制器简称为PLC（Programmable Logic Controller），它是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通信技术而形成的一代新型工业控制装置。其用途是取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。目前PLC已经广泛地应用在各种机械设备和生产自动化控制系统中，现代工业企业迫切需要PLC的专业技术人才，在这种需求形势下，PLC已成为各职业院校相关专业都要开设的一门专业课。
PLC课程实践教学中存在的问题
PLC课程是一门实践性很强的课程，需要对PLC的实验配套设施动手编程和上机调试。现在的职业院校的学生普遍基础较差，更需要用实践课来激发他们的学习积极性、主动性，进而学好这门专业课。但目前高职院校的PLC实践教学中普遍存在以下问题：
硬件实验设施数量有限一套PLC实验设备价格较高，而很多高职院校的资金又相对紧张，因此购买的PLC实验设备数量有限，根本无法保证学生一人一套。
学生人数多，安排实验周期长近年来，高职院校招生人数激增，导致实验设备匮乏。由于班级的增多，学生轮流做一次实验的周期加长，如我院机电系06级16个班，学生的PLC实验只能三周轮一次，而且每班都是四五十人，轮到实验时也不一定有自己动手操作的机会。
硬件实验存在设备损耗只要是做硬件实验，肯定存在设备损耗。尤其是作为初学者的学生，在刚开始实验时由于好奇或知识不足，导致设备的故障损坏率很高，而且随着实验设备反复使用，本身存在线路及机械元件的老化，自身故障率也很高。这一方面增加了维修维护成本和实验人员的负担，另一方面也降低了实验设备的开出率，使有限的硬件实验资源更加捉襟见肘。
有些学生本身存在思想障碍大部分高职院校学生的基础较差，以前没有受过动手能力的锻炼，导致他们实验时面对PLC的实验设备畏手畏尾，怕稍有不慎造成实验设备的损坏，会承担经济责任，所以每一个步骤都严格按照教师指导的去做，不敢稍有差异，更谈不上发挥创新能力了。
以上的种种情况在现在的高职院校PLC实践教学中普遍存在，致使学生学习了PLC的编程方法和理论知识之后，无法立刻到实验设备上验证，很多程序编写后无法验证是否正确。这阻碍了学生对PLC理论知识的理解和巩固，抑制了他们创新思维能力的发展。针对这些情况，笔者经过教学实践和探索，认为将PLC的仿真软件应用于PLC实践教学中是解决这些问题的理想方案。因为现在高职院校中计算机都已普及，而且有的学生自己就拥有电脑，学校中计算机的数量比PLC实验设备还要多，将PLC仿真软件安装到计算机上，学生的编程、调试及模拟运行就都可以在一台计算机上进行，运行效果与真实的PLC相同，完全摆脱了必须要有PLC实验设备的束缚。
S7-200仿真软件的使用
S7-200系列小型PLC通用性好，兼容性强，适应面广，具有现代PLC的特点，所以，大部分高职院校都以S7-200系列PLC作为主要讲授对象。其仿真软件现有三种版本：西班牙原版、汉化版和英文版。受语种所限，西班牙原版不适合我们使用，其汉化版由于汉化不完全，出现的错误提示等信息仍为西班牙文，对学生来说仍然难度很大。所以，笔者认为使用起来兼容性最好、能真正通用的还是英文版，现在比较好用的是S7-200仿真软件英文Simulation1.2版，在网上可以很容易找到。这个软件不需安装可直接使用，占用空间仅为几兆。我们只要把它下载到计算机上，就可以随心所欲地反复编程、调试，模拟运行，直至编制的程序能实现预期功能。然后等有机会使用真正的PLC实验成套设备时，只需验证一下程序，就可以直接控制驱动实验电路运转，取得事半功倍的效果。
在使用S7-200仿真软件前，应该先在STEP7-Micro/WIN3.2编程软件下输入源程序，反复修改、编译直至正确，在“File（文件）”菜单中选择“Export（导出）”，将程序导出为“.AWL”文件。然后执行S7-200仿真软件文件夹下的“S7-200.EXE”文件就可启动仿真软件了，点击屏幕中间出现的图案，出现密码对话框窗口，输入“6596”，就进入了仿真软件的用户界面。
然后选择“Configuration（配置）”菜单中的“CPU Type（型号）”（或在已有的CPU图案上双击），在“CPU型号”对话框的下拉式列表框中选择与要导入的程序相同的型号，如CPU224、CPU226等。然后选择“Program（程序）”菜单中的“Load Program（载入程序）”（或工具条中的第2个按钮），弹出对话框，将先前导出的“.AWL”文件选中后打开，这样程序就装载到仿真软件中了。选择“PLC”菜单中的“Run（运行）”（或工具栏上的绿色三角按钮），就模拟PLC进入“Run”模式，程序就开始模拟运行了；若选择“PLC”菜单中的“Stop（停止）”或工具栏上的红色正方形按钮，就模拟PLC进入“Stop”模式，程序就停止运行。这时若用鼠标点击CPU模块下面的开关板上小开关上面黑色的部分，可以使小开关的手柄向上，模拟PLC上的输入触点闭合，CPU模块上该输入点对应的LED灯就变为绿色；若点击闭合的小开关下面的黑色部分，可以使小开关的手柄向下，模拟PLC上的输入触点断开，CPU模块上该输入点对应的LED灯就变为灰色。在Run模式下按所编制的程序中设定的输入触点状态拨动对应的小开关，就可以看到CPU模块中的被控线圈的LED指示灯相应的点亮或熄灭。整个调试过程与用“真实的”PLC做实验相同。
S7-200仿真软件应用在PLC教学中取得的效果
教学实践证明，将S7-200仿真软件应用于PLC实践教学中是切实可行的，并且能取得良好的教学效果。具体体现在以下几个方面：
学生对PLC课程的兴趣明显提高因为使用仿真软件在计算机上就可以直观生动地显示执行程序结果，使抽象的程序形象化。学生在一台计算机上就能完成程序的调试与运行，自己对程序做的每一点改进都能导致仿真结果的变更，非常有成就感，这种感觉促使学生的学习由被动变为主动。
学生的动手编程能力提高很快当学生掌握了基本的编程指令，具备一定的编程能力后，教师可适当运用任务驱动教学法，即布置给学生一个明确的编程任务，放手让学生自己去想方法、查指令、编程序，让他们在仿真软件的辅助下反复地查找程序漏洞、查看结果，反复修改、优化程序，直至仿真的结果达到预期的任务目标。在做这些工作的过程中，对学生的编程能力是一个极好的锻炼与提高。
学生对PLC理论知识的掌握更牢固通过编程软件与仿真软件相配合实现程序调试的各个环节，每个学生都能自己动手做这些工作，这将有助于他们对课堂教学中的PLC理论知识加深理解，巩固记忆，并且能够活学活用。
学生的创新思维得到充分发挥有了仿真软件来验证自己的程序，学生不再过度地依赖教师的判定。学生完全可以按照自己的思路进行编程，然后验证正确与否，自己总结经验，培养软件开发能力，开拓创新思维能力。
总之，将S7-200的软件仿真技术应用到PLC的实践教学中，不仅解决了PLC教学中实验设备不足等实际问题，而且还能使学生理解巩固所学的PLC专业理论知识，并能灵活运用。这对培养学生创新思维能力、软件综合设计可开发能力具有重要意义，可为学生以后的工作就业奠定良好的基础。但是我们也应该明确，软件仿真并不能完全代替硬件，硬件实验设施对学生动手操作能力的锻炼是不能完全替代的。为了培养具有综合素质的技术型人才，高职院校对硬件实验设备的投资也是必要的。
参考文献：
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[4]杨进.谈PLC仿真学习软件在PLC教学中的应用[J].职业教育研究，2007，（5）：172.
[5]李杰臣，刘琼. PLC软件仿真技术在教学中的应用[J].成都航空职业技术学院学报，2006，22（1）：25-27.
作者简介：
裴桂玲（1975—），女， 山东省泰山职业技术学院讲师，研究方向为控制工程。
郝兆兰（1955—），女，山东肥城人，山东省泰山职业技术学院副教授，主要从事数学教学。