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Automation Studio在PLC教学中的应用.doc

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Automation Studio 在PLC 教 学 中的 应 用 钟汉生 周光 宇 宁 波 大红 鹰 学院 摘 要: 本文介绍了Automation Studio 软件在 《电气控 制与PLC 应用》 课程中 的应用, 并 以十字路口交通灯为例介绍了 Automation Studio 软件的PLC 接线图的绘制、 元 器件的选择、 梯形图设计以及仿真演示。 在 《电气控制与 PLC 应用》 课程中引入 Automation Studio 软件进行辅助教学, 提高了学生的学习积极性和主动性, 提 高了教学效果, 是值得推荐的一种教学方式。 关键词 : Automation Studio; PLC; 仿真; 0 引言 Automation Studio TM 是一种系统设计、系统建模以及动态仿真于一体的软件 工具, 其广泛应用于自动化控制、 气动控制、 液 压控制等方面的教学和实际应用。 用户可以利用该软件平台, 设计以及仿真液压与气动电路、 继电器控制电路、 PLC 控制电路、 可编程控制器顺序功能图等各种典型电路。 该软件包括丰富的库资源, 用户可以直接调用实际中用到的任何一款气动元件、 电气元件、PLC 等资源, 也 可以根据实际需要进行元件参数及结构的调整, 使用范围广, 可以灵活应用于 辅助教学。 《电气控制与PLC 应用》 课程是电气工程及其 自动化专业的一门重要的专业核心 课程, 该课程要求学生掌握常见的低压电器结构和原理, 掌握典型的低压控制 电路的原理, 掌握典型机床控制电路分析, 掌握可编程控制器PLC 的电气控制 系统设计等。 课程集理论与实践一体, 既要求学生掌握扎实的理论基础, 又要求 学生具有较强的实践动手能力, 那么如何在有限的教学时间内更好地掌握这些 知识点和技能, Automation Studio TM 软件有效地提供了这样一个平台, 教师 可以利用该软件制作一些仿真程序及动画, 在课堂上能起到吸引学生注意力、 调 动学生学习积极性以及提高教学 效果的作用。 1 Automation Studio 软件的教学应用 《电气控制与PLC 应用》 课程授课采用项目化教学方法进行, 项目内容包括电气 控制、气动及液压控制、PLC 控制电路等, Automation Studio 软件完全可以满 足所有项目的仿真需要。下面以十字路口交通灯控制为例来介绍 Automation Studio 软件在电气控制与 PLC 上的应用。 1.1 任务 要求 基于PLC 控制的十字路口交通灯要求实现南北方向红绿灯转换, 通过启动按钮 和停止按钮实现程序的运行和停止, 其中一个循环周期 20s, 具体控 制要求如 图1 所示。 图1 十字路口交通灯控制要求 下载原图 1.2 PLC I/O 接线 图 根据项目要求, 在项目库中选择 PLC 的输入卡、 输出卡;选择SB1 对应启动按钮, SB2 对应停止按钮; 选择6 个指示灯分别表示南北方向各交通灯, 其中南北方向 红灯、黄灯、绿灯分别对于 R1、Y1、G1, 东西方向红灯、黄灯、绿灯分别对于 R2 、Y2、G2;然后连接好电源。具体 PLC I/O 接线图如图2 所示。 图2 PLC I/O 接线图 下载原图 1.3 梯形 图设计 及仿 真调 试 (1) 闪烁电路梯形图设计 控制要求中要求绿灯在结束前要闪烁3s, 因此利用两个定时器实现0.5s 的闪烁 方波, 只要在输出程序中串联 M1 常开触点即可, 梯形图如图3 所示。 图3 闪烁电路梯形图 下载原图 (2) 定时器串联电路 采用6 个定时器来区分每个循环的每一个时间段 (5s-3s-2s-5s-3s-2s) , 然后 当最后一个定时器定时时间到后进行循环, 梯形图设计结构如图4 所示。 (3) 输出梯形图 以东西方向为例, 绿灯亮有两个时间段, 第一个时间段是 M0-M3, 第二个时间 段是M3-M4, 同时需要闪烁;黄灯亮时间段是M4-M5, 红灯亮时间段为M5-M8, 因 此梯形图设计如图 5 所示。 (4) 仿真调试 通过软件的仿真界面, 可以直接运行程序, 并根据实际运行结果, 进行调试以 及修改。 同时为了增加仿真结果的直观性, 可以设计一个指示灯的仿真界面, 如 图6 所示。这样仿真后就可以更加直观地观察运行结果。 结论 结合Automation Studio 软件仿真后, 使得 《电气控 制与PLC 应用》 课程更加直 观, 学生可以利用软件平台进行元器件的选择、 电气原理图的搭建、PLC 输入输 出接线、PLC 梯形图程序的编写等;可以自行设置仿真界面, 让仿真结果更加贴 合实际; 还可以添加电流表、电压表、示波器等仪器设备, 模拟实际电路对各个 参数进行仿真观察。 课堂内外引入 Automation Studio 软件, 很大程度上提高了 学生的学习主动性和积极性, 当然对老师也提出了更高的要求, 需要教师不断 地学习和创新, 从而提高教学效果。 图4 定时器 串联结构图 下载原图 图5 输出梯形图 下载原图 图6 仿真结果图 下载原图 参考文献 [1] 周润景, 张丽娜, 刘梦男.基于 Automation Studio 的PLC 系统设计、 仿真及 应用[M]. 北京:电子工业出版社, 2012. [2] 李华.基于Automation+Studio TM 的PLC 任务型在线学习模式构建研究[J]. 科技创新导报, 2014 (20) :20-21. [3] 王淑芳.电气控制 与 S7-1200 PLC 应用技术[M].北京:机械工业出版社, 2016.
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