虚实结合的plc实验教学仪器设计

《虚实结合的plc实验教学仪器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、虚实结合的PLC实验教学仪器设计　　摘要：介绍了一种虚实结合设计PLC教学实验仪器的方法。该方法在现有PLC实物教学实验仪器的基础上，利用计算机软件设计与实物外观和操作功能完全相同的实验仪器，两者通过数据交互和逻辑判断实现虚实有机结合。实践证明，该方法不仅能以较低的成本提高实验室的实验教学能力，而且虚实结合的实验仪器在一定程度上不受原实物实验仪器输入输出信号的限制，可以更好地发挥实验仪器的作用。　　关键词：实验教学；虚实结合；可编程控制器　　可编程控制器（ProgrammableLogicController，

2、简称PLC）是将计算机技术、通信技术和自动控制技术结合在一起的自动控制设备，具有可靠性高、体积小、功耗低、抗干扰能力强等诸多优点，保证其在温度和湿度较高、空间较小、工作环境恶劣的环境下稳定、可靠、长时间的连续工作，已经广泛应用在工业领域。7　　大部分学校的工科专业将PLC的原理与应用技术作为重要课程内容讲述。为配合PLC原理与应用技术的课堂教学，各高校一般采用可编程控制实验仪进行实验教学，以辅助学生更好地掌握其基本知识，帮助学生加深对PLC性能、特点、指令的理解，更加熟练掌握PLC的编程方法和编程技巧。建立一个

3、专门的PLC教学实验室费用很高，而且由于PLC技术本身的发展很快，实验室整体升级的成本压力也很大。而虚拟实验仪器正逐步应用于教学、科研等领域的模拟仿真，用虚拟实验取代传统实验教学能在一定程度上消除实验场地不足，实验仪器不够用，价格昂贵等诸多因素对实验教学造成的不良影响。但是，PLC原理与应用技术是一门实践性很强的课程，如果完全采用虚拟实验仪器进行实验教学，学生理论与实践学习仍然脱节，达不到实验教学的目的。为此，如果采用虚实结合的方法设计PLC教学实验仪器，不仅可节约实验室建设费用，而且可以达到预期的实验教学目的

4、。　　1应用背景　　为配合PLC原理与应用技术课程的课堂教学，我校订购了一批专用PLC实验教学仪器，但在教学实践中发现，由于参训学生的理论基础和专业知识差别较大，需要按照学生来源和各专业的培养目标制订相应的教学计划和教学方法，同一种实验仪器很难完全满足实验教学需要。另外，由于每季参训学生数量变化非常大，如果按照最多人数购买仪器，会造成很大的浪费，同时给实验室建设形成压力，但如果订购的仪器数量不足，会造成教学资源不足等问题。7　　为解决这些实际问题，我们设计了一种虚实结合的PLC教学实验仪器。该教学实验仪器以实为

5、主，虚实结合。实验仪器包括计算机和PLC实验箱两部分，在进行虚拟实验时，计算机为学生提供和PLC编程软件相同的编程环境编写源程序，学生可在不接PLC实验箱的情况下运行虚拟程序，虚拟程序可模拟PLC实验箱面板上所有的开关和信号灯，学生可根据需要进行虚拟操作，并可在计算机虚拟面板上检验查看运行结果，还可根据运行结果在线修改源程序。另外，在编程环境软件进一步优化后，还可提示各种错误信息和运行状态信息等。学生在掌握PLC编程的基本技术后，可采用实物PLC实验箱进行实验。利用网络将自己的源程序传输到接有PLC实验仪器的计

6、算机，并根据实验要求正确接好每一根信号线，然后将源程序下载到PLC中运行，利用实验仪器的面板开关和指示灯检查自己的程序是否正确。　　该虚实结合实验仪器不仅可在没有实物PLC实验箱的条件下，让学生在虚拟仿真PLC编程环境中学会PLC的编程技术方法和技巧，还可让学生在熟练掌握这些方法和技巧后，能结合实物PLC实验仪器进行数据输入输出的各种实验，进一步巩固所学的PLC工作原理和硬件接口等知识。　　另外，该教学实验仪器可在已有PLC教学专用实验室的基础上扩展，也可融入相关实验室，在现有的基础上不需要太多硬件投入，大大节

7、约了实验室建设费用。　　2虚拟操作界面设计　　虚拟实验仪器中虚拟操作界面是学生在进行虚拟实验时需要操作的虚拟面板，所以其虚拟操作界面必须与实际教学实验仪器PLC实验箱面板具有相同的控制和显示功能。学生利用鼠标或键盘操作虚拟面板上的开关和接线，根据虚拟PLC程序的运行情况，虚拟面板上指示灯给出相应的变化，实现与实际教学实验仪器完全相同的操作与显示。　　2.1基础界面设计7　　虚拟界面需要对实际教学实验仪器PLC实验箱的面板尽量模拟得真实和美观。CorelDraw是一款绘图与排版软件，界面设计友好，操作精微细致，它

8、是基于矢量图的绘图软件，被广泛应用于商标设计、标志制作、模型绘制、插图描画、排版及分色输出等诸多领域。因此本文采用CorelDraw软件绘制虚拟界面图。　　CorelDraw软件绘制虚拟界面不包括各种开关按键和指示灯，因为开关按键和指示灯可分别操作或显示，其效果图如图1所示。　　2.2控件设计　　虚拟界面上不仅有需要操作的控件，而且有显示的控制。操作显示控件设计是虚拟实验仪界面设计中的