仿真软件Proteus在“PLC技术基础”课程教学中的应用

文/珠海市理工职业技术学校 刘春龙

针对“PLC技术基础”课程教学中存在的实训设备与生产实际脱节的问题，通过在该课程中引入Proteus软件，将PLC硬件和复杂的控制对象虚拟化。运用仿真动画演示等手段，将实训室没有的，而且难以理解的工业控制对象的动作过程真实化和形象化。尝试解决中职“PLC技术基础”课程教学中存在的控制对象缺乏直观性、趣味性和形象性，学习积极性逐渐变低的问题，以提高学生学习的兴趣。

一、PROTEUS仿真软件简介

Proteus仿真软件有强大的虚拟仿真功能，其具有的优点：

1.功能更强大，对计算机要求小，占用磁盘空间小，学校的计算机实训室的计算机完全可以满足要求。

2.仿真效果更好。电路仿真完全是交互的，可视化的。电流方向，电压高低，灯光强弱，电机快慢与转动方向等都一目了然。支持数字电路和模拟电路混合仿真，仪器仪表与工具种类齐全。

3.软件提供对外接口更开放。支持与Keil C软件联调，用户更可以自定义元件，为自定义元件编写仿真库文件。

二、Proteus仿真创设虚拟环境在PLC课程中应用案例

1.FX系列硬件PLC在Proteus中虚拟化

首先，将FX3U-48MT型号PLC硬件实物在Proteus软件中创建虚拟的FX3U-48MT仿真模型。虚拟PLC仿真模型能模拟PLC运行时的输入输出状态；当学生进入该Proteus软件后，就如同面对一台实际的PLC硬件一样。课上学生根据教师布置的项目或任务控制要求，可以自主、灵活地分配I/O地址，在Proteus仿真软件里搭建想要的硬件电路并完成硬件电路和控制程序调试与设计。

该模式具有适应性强，运行状态直观、逼真，I/O分配及程序设计灵活等特点，还可以根据企业实际搭建控制对象反映具体控制过程的实际效果。还可以用于PLC基本指令的编程原理学习实验和综合控制要求梯形图设计与调试。

2.利用Proteus仿真软件制作PLC控制对象

基于Proteus软件制作的PLC控制对象，“水塔供水系统”项目的PLC接线、编程及程序录入、模拟调试等操作任务都可以有效完成。这样，在接线环节不必怕学生接错线路而导致设备损坏或触电等安全事故，如果接线调试不成功，只需要在Proteus软件中对硬件的连接或设计错误的地方重新修改进行调试，直至硬件电路设计完全正确为止，如同对软件的修改一样简单，既保证了安全，又大大节省了项目实施耗材、设备损耗的成本。

在教学中，基于Proteus软件的虚拟PLC梯形图的编写可以采用GX Works2作为PLC梯形图的开发环境，将编写好的PLC程序写入虚拟PLC或真实的PLC中后运行，然后通过Proteus制作的控制对象进行真实场景的模拟。这样完成的电路设计和程序设计完全可以直接移植到企业生产设备的真实控制环境中。

利用Proteus仿真软件可以开发制作各种工业控制仿真模型，例如机械手、传送带等这些实物被控对象模型可以进行形象的动画仿真演示，这些虚拟的被控对象模型可以发出各种开关、传感器信号给PLC，而且也可以接收PLC输出继电器的信号，使其实现各种动作，这个过程反映出虚拟PLC与虚拟被控对象及控制结果(动作)之间的关系。开发出来的实物硬件设备相对应的工业控制仿真模型，利用教学中控制过程、控制对象的直观性、趣味性和形象性，很大程度提高了学生学习的积极性和主动性。

根据本文的案例，我们不难看出，基于Proteus软件开发的工业控制仿真模型无需对其硬件维护，只需要装有Proteus软件的一台PC机即可，为PLC课程的实训教学和实训室建设增添了多一种选择，同样可以实现高水平PLC综合实训，且实训项目、内容可以不受PLC实训设备的限制；工业控制仿真系统模型等同于实物硬件PLC控制系统，同样可以形象地展现工业设备控制的动作过程及效果。课余时间，学生完全可以在家中学习PLC硬件设计与编程调试，只需家中一台安装有Proteus仿真软件计算机即可，这样可以不受限于PLC实训只能在学校实训室完成，在学习的时间和空间上进行了最大限度的延伸。