西门子S7-300系列PLC单站的硬件组态——微课设计与制作

唐 敏　宋云艳（长春职业技术学院，吉林　长春　130033）



西门子S7-300系列PLC单站的硬件组态
——微课设计与制作

唐 敏宋云艳
（长春职业技术学院，吉林长春130033）

摘要：微课，因其短小精悍、资源多样、实施灵活等特点，逐渐被更多的学生和老师喜爱。本文以《现场总线技术及应用》课程中的西门子S7-300PLC单站的硬件组态进行微课的设计与制作，取得了较好的教学效果。

关键词：微课；现场总线；西门子S7-300PLC；硬件组态

微课是按照新课程标准及教学实践要求，以教学视频为主要载体，反映教师在课堂教学过程中针对某个知识点或教学环节而开展教与学活动的各种教学资源有机组合。微课通常围绕某一个知识点展开，突出重点、指向明确，在较短的时间内充分利用各种教学资源展开教学，往往会达到比传统课堂教学更好的学习效果。本文以《现场总线技术及应用》课程中的西门子S7-300系列PLC单站的硬件组态为例，说明微课的设计与制作。

表1　模块的型号和订货号

1 微课的选题

制作出一堂优秀的微课，其决定作用的是微课内容的选择与设计。在微课选题时侧重于课程教学的重点和难点。《现场总线技术及应用》课程是机电一体化专业的一门专业课。其中Profibus现场总线，它作为一种典型的现场总线，广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等各个领域。一般情况下，Profibus现场总线的主站多为西门子S7-300系列的PLC，为了完成Profibus现场总线控制系统的构建，首先要对西门子S7-300PLC单站进行硬件组态。而S7-300PLC单站硬件组态作为课程学习的一个重点内容，要求学生能够掌握硬件组态方法，并从中领悟出它的实际应用意义，这也是笔者在微课设计时重点思考的问题。学习该内容之前，学生已经学习了PLC可编程控制器、Profibus现场总线通信协议等知识。

2 教学过程设计

2.1 问题引入

为了更好的掌握S7-300PLC的硬件组态方法，首先了解S7-300PLC的硬件结构。S7-300PLC的硬件结构与S7-200PLC不同，S7-200为整体式的PLC，而S7-300为模块式PLC，各种模块相互独立，安装在固定的机架上，构成一个完整的PLC系统。具体结构如图1所示。

在PPT课件中制作了S7-300PLC各模块在机架安装过程的动画，生动展示了硬件的安装过程，并在动画中强调了PS电源模块和IM接口模块是可选的。通过这个设计让学生建立起对S7-300PLC硬件结构的一个感性认识。

那么，为什么要对S7-300PLC进行硬件组态以及硬件的组态环境。这个问题是通过卡通动画模仿师生间的交流过程。强调像S7-200这种小型的PLC，只要把硬件安装在机架上，就可以直接使用，而对于S7-300这种大中型的PLC必须事先对它进行组态，才能够正常使用。组态过程是通过STEP7软件完成的，STEP7用于所有西门子部件进行硬件和通信连接组态、参数设置和编程。在STEP7软件完成硬件组态后，要将组态结果下载到PLC中。

2.2 硬件组态过程

本文要组态的S7-300PLC系统由一个电源模块，CPU模块和一个信号模块组成。各模块的型号和订货号见表1。

通过这个环节设计，让学生明确组态任务。

指出在组态时，要依据模块的型号和订货号进行组态。如CPU模块，它的型号是CPU325-2DP，其中2DP是指它带有2个Profibus- DP接口。型号的信息不是唯一的，很多模块可以有相同的型号，接下来要看它的订货号，订货号是唯一的。因此组态时要依据模块的型号和货号进行硬件组态。

打开STEP7软件完成硬件组态过程，首先新建一个项目，在新建的项目上单击右键，插入simatic300站点，下一步对它进行硬件组态。双击硬件，进入组态环境。组态的第一步一定是先插入机架，因为所有模块都要安装在这个机架上，之后依次组态电源模块、CPU模块和信号模块，并编译和保存。组态的演示过程是通过录制屏幕的方式完成的。组态结果如图2所示。

2.3 验证组态结果

通过编写一个按钮控制指示灯的程序，验证组态结果是否正确。让学生掌握在没有实际硬件的条件下，验证组态结果的方法。

西门子S7-300PLC软件自带仿真器PLCSIM，打开仿真器，将组态编译后的系统数据块和程序块OB1一起下载到PLC仿真器中。如图4所示。

在仿真器界面，将CPU的模式置为运行状态，其中“SF”为硬件故障指示灯。如果“SF”闪烁，说明组态有错误。如果SF不闪，说明组态是正确的，当按下按钮I0.0 ，这时指示灯Q0.0 有信号，说明组态是正确的。

2.4 知识拓展

对于Profibus-DP总线，如果它上面挂有两台西门子S7-300PLC，其中一个作为主站，另一个作为从站。如图5所示。那如何实现这两台PLC之间的通信？请学生思考问题，并激发学生继续学习的兴趣。

3 微课的制作

3.1 教学准备

在录制微课之前，要做好充分的教学准备，包括详细的教案设计、Flash动画、课件、教具等。另外还要筹备相应的录制工具，如电脑、摄像机、录屏软件、视频编辑软件等。

3.2 微课视频制作

本次微课采用录屏的方式录制整个教学过程，录屏软件选用的是 Camtasia Studio7，讲解与录制同步进行，在录制过程中注意声音与画面要一致。视频的后期加工采用的是绘声绘影软件，主要包括片头、片尾、字幕、提示性画面以及画面之间的切换等。

3.3 微课的应用

制作好的微课，要上传到相应的网站平台，同时要确保作品正常播放展示。本文介绍的西门子S7-300系列PLC单站的硬件组态微课作品，参加了2015年微课教学比赛，作品已经上传到全国高校微课教学比赛网站，可供学习和参考。在实际应用中，教师要对作品不断反思与修改，做到精益求精。

结语

在新媒体的刺激下，微课作为一种新的教学资源应运而生。它具有主体突出、资源多样、短小精悍、结构独立的特点，这使得微课具有较好的应用前景。但是不是所有的教学内容都适合微课教学，微课也不能够代替传统的课堂教学。教师在制作微课时，要慎重考虑教学内容、教学方式是否适合于微课教学。在教学过程中，教师应不断尝试和反思，制作出一堂精彩的微课以全面提高教学质量。

参考文献

[1]胡铁生.“微课”：区域教育信息资源发展新趋势[J].电化教育研究，2011（10）：61-65.

[2]郭琼.现场总线技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]林莹，刘景夏，张兆东，胡冰新，王娜.“零输入响应”微课教学设计与实践[J].中国电子教育学会高教分会2014年学术年会论文集，2014：92-94.

中图分类号：G71

文献标识码：A