仿真教学在PLC教学中的应用研究

0 引言

PLC电气控制系统的设计及调试在现代工业控制中的核心地位日益凸显，在其广泛应用的背景下，各院校电气类专业大多将PLC电气控制列为一门专业的核心课程。但是在教学过程中，更多是将重点放在原理讲解及程序编写等方面，而忽略了硬件接线及故障排除等方面的教学，突出的问题体现在软件的教学与硬件的接线两方面的结合不够，而这恰恰是职业需要的核心能力。学生数量与实训资源的欠缺存在的矛盾导致了教学效果难以保证，通过引入仿真教学并进行应用研究与探索，可有效解决此问题。

1 电气专业PLC典型任务及职业能力的要求

通过企业调研及问卷调查，分析出PLC应用过程中的岗位典型任务是PLC安装接线、编程调试与维护，对应的职业能力主要有以下几个方面：

①能够正确进行PLC的选型；②能够正确进行PLC的安装接线；③能够使用编程软件编写简单的PLC程序并调试；④能够使用PLC与计算机、PLC、变频器、触摸屏等组成通讯网络；⑤能够使用电工仪表工具检修PLC控制系统常见故障；⑥能够正确选择各种传感器并与PLC控制系统相连。

随着信息化技术的发展，宇龙机电仿真软件参照职业标准，结合典型职业能力的要求，在PLC教学过程中可有针对性地培养学生的各项职业能力，实现教学过程与生产过程的对接。

2 仿真软件在PLC教学过程中具体应用

①宇龙机电仿真软件的应用解决了实训设备欠缺的问题，并可随着设备的升级进行软件更新，保证仿真软件与现场设备的高度契合度。使用硬件进行职业能力的培养，因PLC学习过程中学生学习能力及学习兴趣的差异，知识及技能掌握情况参差不齐，不可避免会导致设备的损耗，在注意力不集中的情况下，有可能会出现烧毁PLC及低压电器的案例发生，教学效果较差。使用仿真软件，因其可重复使用的特性，不会导致机损，可解决设备欠缺问题。

②宇龙机电仿真软件硬件接线及程序设计灵活多样，画面丰富，在保证课程内容与职业标准对接的前提下，可有效整合继电器控制系统、PLC控制系统、变频调速系统等，学生学习兴趣大大增强。如设计螺纹加工系统，设备选型灵活多样可组合设计，克服实物教学型号单一的问题。其按钮、接触器、PLC类型的选择均可更改，学生通过选型遴选出符合控制要求的各种电器。

③软件仿真应用贴近现场实践。在保证选型正确并完成正确接线的基础上，学生可进行PLC编程设计，仿真软件程序设计界面及工作方式与真实PLC基本一致，可实现仿真与现实的高度统一，学生在两者之间转换无差异，可有效衔接。 ④通过仿真软件教学，结合软件中接线及程序的编写，学生可直观验证其系统设计的正确性与否，同时仿真软件为动态软件，PLC控制硬件的动作可在仿真软件上直观显示，与实践现场无异。如果系统设计过程中出现程序问题或接线错误，可利用仪表进行查找，培养学生排除故障的能力。PLC教学中使用仿真软件，按照设计>验证>调试>故障排除等步骤，可培养学生养成PLC电气控制系统设计的思路及方法，达到职业能力中对PLC控制系统的要求。

⑤仿真教学可有效实施项目导向、任务驱动的新型教学方法及手段，根据现场具体的控制要求设计多种控制对象，教学过程中按照由简入繁、通用到特殊的原则使学生掌握PLC课程的知识点及达到技能要求，切实实现教学做一体。

⑥仿真软件与职业证书培训相融合，因仿真软件灵活多样的特性，且其与现场实际的高度统一，在PLC相关职业资格证书培训过程中，可作为培训的主要手段，保证学生练习的效果，对证书的通过率大有帮助。

3 PLC仿真教学存在的问题

宇龙仿真教学可解决教学过程中存在的诸多问题，但是在细节方面仍有需要改善的环节：一是电气实践环节如信号的干扰等问题在仿真中无法实现；二是不同现场环境对低压电气的影响如潮气导致的电气问题在仿真中无法实现；三是电工工艺的施工标准等在仿真软件中无法得到练习。

针对第一个问题，可在实训室中将强电信号和弱点信号不做隔离处理，采用案例教学，使学生理解信号干扰在电路中存在问题；针对第二个问题，可采用仿真教学与现场教学相结合的方式，编程接线等在仿真中重点练习，环境影响导致的电气问题组织学生去港口现场，由现场技术人员讲解环境对电气的影响，同时可展示现场的具体故障，强化认知；针对第三个问题，在教学过程中可通过与其他课程的交叉学习加以解决，如在PLC学习前首先进行电工工艺课程的学习，使学生掌握电气施工的标准，在仿真教学中由教师对学生电气接线的工艺标准予以考核。

通过引入仿真教学，在保证教学效果的前提下，一个仿真实训室配合一个PLC实物实训室可满足十个班的PLC授课安排，且电气元件的损耗大大减少。教师的示范及学生的学习双向互动活跃，反馈良好，且通过企业培训人员的认可，可充分满足岗位职业能力的要求。

综上所述，通过在PLC教学中引入仿真软件教学，可一举解决PLC教学过程中困扰多年的问题，且仿真因其设计灵活、软硬结合、贴近现场实践、无损耗等特点，可完整实践现场中各个环节，应用效果良好，可有效保障教学的实施。

[1]褚浏博.唐云龙. PLC、人触摸屏仿真软件在交通信号灯系统设计中的应用[J]. 石家.