基于组态技术的PLC变频器教学实训研究

崔英杰

摘    要：本文将基于组态技术的PLC变频器教学实训作为研究内容，构建一个基于组态技术的PLC与变频器的教学平台，并针对基于组态技术的PLC与变频器教学平台的实际应用进行探讨，发现具有良好的教学效果，有助于加深学生对控制要求的深刻理解，仅供参考。

关键词：组态技术;PLC变频器;实训平台

引言：

目前，以PLC与变频器为主体的电器控制系统在工业企业和日常公共设施中应用较为广泛，社会对此领域的人才需求也日益增长，PLC与变频器教学和实训已成为常见的教学方式，在电气类专业教学中发挥重要作用，具有重要的实践价值。

一、基于组态技术的PLC与变频器教学平台构建

目前，国内虚拟控制已經广泛应用在电气类专业教学当中，常见的方案有三种，本文分别对这三种常见方案进行分析：第一，学校直接购买相应的仿真软件来搭建一个有效的教学平台。这种方案的优势主要在于虚拟设备以及教学实验设备能够进行有效互动，减少不必要的时间，买来可直接投入到教学当中进行使用;劣势主要在于价格成本较高，教师难以结合实际教学内容加以开发，一定程度上制约了教学效果。第二，学校自行组织专业教师进行开发，借助flash等软件设计仿真系统。这种方案的优势主要在于仿真效果较为突出，尤其是色彩以及动画效果逼真;劣势在于这类仿真系统主要适用于动画演示，通常只能帮助学生对设备动作全过程进行有效理解，但无法与电气设备以及电子设备进行有效通讯，尚难以实现设备以及仿真动画之间的有效互动。第三，基于组态技术软件进行设计，发挥其现场监控以及过程控制等功能，实现对仿真电气以及仿真电子的有效控制。这种方案能够有效与PLC设备以及变频器进行充分的连接互动，并可以实时反映现场设备的实际动作情况，有利于教学的实际应用。

为此，本文选择第三种方案，借助组态软件在教学前制作电脑仿真动画模型，包括工作台自动往返运行系统、运料小车变频自动往返运行系统、交通灯控制系统、喷泉PLC变频控制系统以及感应自动门PLC变频控制系统。同时，还应用到PLC与变频器对应的实训台，确保每间实训室可配备10多台，并且每个实训台都配备PLC控制器、西门子变频器、输入开关、输出接触器、储存虚拟动画的计算机以及三相交流异步电动机，以此构建成虚实结合的PLC与变频器教学平台，具体特点如下：第一，实物器件能够与虚拟动画进行有效结合，学生可在实物单元当中进行相应操作，如动手接线、参数设置以及编程输入等内容。同时，虚拟动画能够形象展示出生产设备、控制对象以及现场场景等内容。第二，虚拟能够充分结合PLC以及变频器展现控制变化效果，如运料小车实际运行速度的具体变化、喷泉实际喷射高度的具体变化以及自动门开门得具体速度变化等内容。

二、基于组态技术的PLC与变频器教学平台应用

（一）PLC与变频器教学平台的实施方案设计

在教学项目实施前，可利用虚拟仿真设备的实际模型进行动画演示，给全体学生展示设备的具体动作过程，使学生能够从生动的画面中深入了解控制要求，并结合项目知识以及相关技能对学生展开教学培训，重点对实训知识点以及技能点进行讲解，并指导学生借助PLC与变频器当中的相关实物设备进行动手操作。在教学项目调试环节中，可指导学生对实训台当中的相关实物设备进行电气接线操作，接着对这些设备进行有效调试，并通过PLC输入输出实物器件的实际动作进行测试，检验PLC程序以及变频器参数是否存在问题，必要时可借助虚拟仿真模型对其进行检验。在项目验收环节中，可将虚拟的动画仿真模型以及实物器件进行有效验收，只要实物器件的实际动作以及仿真动画的实际动作均出于正确的状态，则表明接线操作成功，程序调式工作也达到实际控制要求。

（二）PLC与变频器教学平台的实施效果分析

在项目实施环节中，可通过对比实验法来评价实施效果。其中，一部分学生分为实验组，主要学习虚实结合法;另一部分分为对照组，主要学习常规方法。首先，实验组教师利用多媒体投影将动画仿真进行演示，包括小车变频变速的实际动画，可将小车速度变化情况形象展示在学生面前，既可以吸引学生注意力，还有助于学生对其进行深刻了解。而对照组教师则利用常规的PPT以及图片进行讲解，学生无法深刻理解课程内容，也难以提升学生的学习兴趣。在项目验收环节中，实验组教师借助仿真软件中具备的PLC联机控制画面进行有效验收，了解学生项目调试的最终效果，评价调试成果是否满足控制要求，并根据画面动作来评价学生调试的程序是否满足要求，如果有学生调试的画面不符合要求，可将学生调试的画面与演示画面进行有效对比，指导学生了解调试过程中存在的问题。而对照组教师在验收环节中需要耗费较多时间，一方面要依靠指示灯亮灭情况来推断画面动作，另一方面要依靠文字描述控制要求，由于文字描述没有仿真画面更为直观，学生理解容易产生偏差，导致学生调试成果达不到控制要求。如此一来，观察组学生在经过动画仿真演示之后明显对教学内容更加感兴趣，并通过虚实结合法能够深刻理解控制要求。

结语：

利用基于工业组态技术的虚实结合项目化教学模式，将仿真动画设备模型和试验设备结合在一起，可以实现优势互补;采用工业化组态技术可以模拟出多种PCL对象，可以更加生动地展现一些自动化生产线和自动化设备，给教学带来更多地便利性，而且有利于教学内容的扩展和更新。与此同时，这样也大大降低了教学设备的成本投入，还可以令教学内容更加丰富，使学生更有学习的兴趣和热情，结合教学设备和实物器件，锻炼学生的动手能力。这种模式对于PLC变频器的应用教学起到了很大的帮助，促进了教学质量的提升。

参考文献：

[1]陆克. 一种基于组态技术的PLC变频器虚实结合教学实训平台[J]. 轻工科技，2019，35（07）：80-81.

[2]胡玲笑. 基于PLC、变频器与组态王的“运料小车运动控制系统”综合实训课题的研究[J]. 职业技术，2018，17（04）：84-87.