基于组态软件的PLC仿真实训教学项目设计

台州技师学院（筹） 丁 毅

PLC课程的特点是实践性强，理论性偏弱，需要学生在完成实训任务过程中加深对理论知识的理解，提高技能水平。目前，大多数院校都在使用PLC实训平台进行教学，这种方式具有效果直观、容易操作的特点，但是实训设备一般较为昂贵，且当实训任务复杂时，实训平台难以实现。这些都是制约PLC实训教学发展的限制因素。

综上，如果基于组态软件对PLC实训教学系统进行开发，采用动画的方式直观展现控制任务的工艺流程，不仅能够激发学生的学习兴趣，收获良好的教学效果，也能大大地降低设备采购成本，丰富实训教学案例。

1 PLC仿真实训教学系统架构

图1 系统架构

系统架构如图1所示，系统由计算机与PLC组成，计算机上安装PLC编程软件和组态王6.5。PLC仿真实训系统通过组态王软件实现界面的开发与设计，通过与PLC进行通讯，真实地仿真控制工艺流程。计算机也作为编程计算机，将编写的梯形图程序烧写进PLC设备。

2 液体混合控制教学项目实例开发

2.1 控制要求

液体混合控制系统如图2所示，按下启动按钮，液体A阀门打开，液体A流入容器。当液面到达下液位传感器SL3时，关闭液体A阀门，打开液体B阀门。液面到达SL2时，关闭液体B阀门，打开液体C阀门，液面到达SL1时，关闭液体C阀门。接着，搅匀电机开始搅匀，搅匀电机工作6s后停止搅动，开始加热。当到达预定温度后，混合液体阀门打开，开始放出混合液体。当液面下降到SL3时，SL3由接通变为断开，再过2s后，容器放空，混合液阀门关闭，开始下一周期。

2.2 系统实现

教学项目实例开发首先进行PLC的I/O分配，如表1所示，然后按照如下步骤进行系统设计。

图2 过程画面

图3 调试画面

表1 PLC的I/O分配

创建工程，完成画面设计。本系统的过程画面如图2所示，直观展示了液体混合控制系统的工艺流程，包含了储液罐、管道，搅拌器等图形元素的绘制，所需元件可以通过图库进行添加。本系统设计的调试画面如图3所示，画面中绘制了PLC外部接线图，使用按钮对PLC的I/O进行控制，并添加了实时报表控件，能够实时显示当前PLC的I/O状态信息。

建立动画连接。将组态画面中图素的动画属性与组态王数据字典中变量进行连接。

脚本程序编写。本系统的脚本中，通过判断三种液体的出料阀门，对液位进行递增或者递减，实现液位的上升与下降的动画效果。为了实现搅拌机叶片的旋转效果，在画面中放置两种位置的叶片，然后设置隐含，不断切换两种叶片的显示。

综合调试。连接PLC进行联机调试，点击启动按钮，组态界面就能按照控制要求，出现动画效果，实现液体混合控制系统的工艺流程。

3 基于仿真实训教学系统的教学过程

以液体混合控制系统为例，基于仿真实训教学系统设计如下教学过程：

阅读实训说明。学生首先阅读该项目的实训说明，了解实训项目的控制要求和工艺流程，然后绘制I/O分配表和PLC系统接线图，进行系统I/O分配以及外部接线设计。

梯形图编程。学生根据控制要求，按照I/O分配表在计算机上编写梯形图程序，并通过编程电缆导入PLC设备。

工艺流程仿真。三种液体混合控制系统过程画面如图2所示，学生通过启动该系统仿真，能够直观、形象地观察到工艺流程，加深对该工艺流程和控制过程的理解。当系统仿真的过程不符合控制要求时，能够及时发现错误，便于及时定位问题。

系统调试。当过程画面的仿真结果不符合控制要求时，学生可以进入调试画面，如图3所示，能够修改PLC的I/O输入输出信号，对仿真系统进行调试。调试画面还能显示当前PLC的I/O输入输出的状态信息，这给学生调试提供了很大的便利。

总结报告。学生完成实训任务后，总结实训中遇到的问题，对任务过程进行总结。

结论：本文主要研究了基于组态王的PLC仿真实训系统平台的搭建，并以三种液体混合控制系统这一典型的PLC控制任务为例，进行实训教学项目实例开发，阐述了基于仿真实训教学系统的教学过程。该系统具有极大的扩展性，对提高教学效果，提升学生的实践动手能力都非常有帮助。该系统已经在PLC实训课程中应用，并取得良好的教学效果。