CN109754683A - 一种面向课堂教学的plc半实物实验装置 - Google Patents

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王攀攀
童志刚
张阳
段森
许浩
高志宇
祁晓雨
李俊杰
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Abstract

为提高PLC类课程课堂教学的效果，设计了一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，包括虚拟被控对象、实体PLC、编程/调试计算机；所述编程/调试计算机连接实体PLC的无线信号；所述虚拟被控对象包括教师计算机、被控对象I/O接口箱、教室投影***；所述教师计算机装有组态软件；所述组态软件中有被控对象模型；所述教师计算机连接被控对象I/O接口箱的无线信号；所述被控对象I/O接口箱与实体PLC进行硬件I/O接线。本发明解决了传统PLC实验台难以用于课堂教学的问题，在教学应用中获得了令人满意的效果。

Description

一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置
技术领域
本发明涉及一种PLC实验装置，具体来说是一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置。
背景技术
目前，很多高校都开设了可编程逻辑控制器(PLC)类课程，该类课程要求理论与实践密切结合。在课程教学中面临的一个问题就是如何提高课堂教学的实践性。解决该问题的有效途径是将理论与实践教学同时在课堂中开展，实现理论知识在应用、分析、评价和创造等方面的高级认知。传统PLC实验台因体积庞大、被控对象单一、无法一对多地连接到每位学生等原因，难以应用于PLC课堂教学。因此，各高校迫切地需要一种适合课堂教学的PLC实验装置来代替原有的装置。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，使其能够较好地适应于课堂教学，全面地锻炼学生能力。
本发明所采用的技术方案是：
一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，其特征在于：包括虚拟被控对象、实体PLC、编程/调试计算机；
所述实体PLC与所述编程/调试计算机的通讯方式是无线通讯；
所述虚拟被控对象包括教师计算机、教室投影***、被控对象I/O接口箱；
所述教师计算机与所述被控对象I/O接口箱的通讯方式是无线通讯；
所述教师计算机装有组态软件；所述组态软件中有被控对象模型；
所述教师计算机与所述被控对象I/O接口箱的通讯方式是无线通讯；所述教室投影***接连接到教师计算机；
所述被控对象I/O接口箱与所述实体PLC进行I/O接线。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)将被控对象虚拟化和可编程化，与教室投影装置相结合，使实验过程更加直观，虚拟控制对象模型可根据知识点进行任意设计；
(2)设计了虚拟被控对象的硬件接口，便于开展硬件知识的教学和学生动手能力的锻炼；
(3)除了I/O接线，其他连接全部采用无线通信方式实现，使得每个学生都能参与到实验的各个环节；
(4)整个实验装置小巧、轻便、易携带，便于教师在课堂教学中使用。
附图说明
图1是所述实验装置构成图；
图2是所述被控对象I/O接口箱结构图；
图3是所述实体PLC结构图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示的一种面向“翻转课堂”的PLC半实物课堂教学实验装置的构成图，包括虚拟被控对象、实体PLC、编程/调试计算机。
所述虚拟被控对象包括教师计算机、教室投影***、被控对象I/O接口箱；所述教师计算机装有组态软件，根据实际被控对象的外形做适当简化，由组态软件制作被控对象模型，可以通过改变模型中的变量值的方式控制该虚拟被控对象；所述被控对象I/O接口箱则将模型中的变量对应到实际的输入输出信号电路上，使模型可以与实体PLC进行实际的I/O接线操作；教师计算机连接被控对象I/O接口箱的无线信号；教室投影***连接教师计算机，并显示被控对象模型，便于学生观察；编程/调试计算机均连接实体PLC的无线信号，方便程序下载和调试。被控对象I/O接口。
图2所示为被控对象I/O接口箱的实施例。如图2所示，所述被控对象I/O接口箱包括智能I/O模块、无线路由模块1、插接线面板以及电源模块；智能I/O模块可通过无线以太网将模型中的变量与自身的I/O通道相对应，从而使被控对象I/O接口箱成为实际的I/O通道；无线路由模块1实现智能I/O模块与教师计算机之间的无线通讯；插接线面板连接智能I/O模块的所有I/O通道，方便实验时接线；电源模块为I/O接口箱内其他模块供电。
图3所示为实体PLC的实施例。如图3所示，所述实体PLC包括无线路由模块2、PLC模块和插接线端子排；无线路由模块2实现PLC模块与编程/调试计算机之间的无线通讯；PLC模块的所有I/O端口转接到插接线端子排，将其与被控对象I/O接口箱的插接线面板接线即可完成I/O接线操作。
实验装置的工作原理是：虚拟被控对象中的变量发生变化导致与其对应的智能I/O模块的输出通道状态改变，与这些通道连接的PLC输入端口有信号输入，从而控制PLC运行；同时，PLC运行程序后从输出端口反馈信号，与其连接的智能I/O模块的输入通道状态改变，从而模型中相应的变量改变，虚拟被控对象模型运动。
教学使用时，教师将教师计算机连接被控对象I/O接口箱的无线信号，并将虚拟被控对象投放到屏幕上，让教室内所有人观看；学生的个人计算机作为编程/调试计算机，都连接实体PLC的无线信号，然后根据要求编写程序并下载到实体PLC中，并用插接线连接实体PLC和被控对象I/O接口箱；最后，运行虚拟被控对象以及PLC，师生共同观察、分析和解决可能出现的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，其特征在于：包括虚拟被控对象、实体PLC、编程/调试计算机。
2.根据权利要求1所述的一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，其特征在于：所述实体PLC与所述编程/调试计算机的通讯方式是无线通讯。
3.根据权利要求1所述的一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，其特征在于：所述虚拟被控对象包括教师计算机、教室投影***、被控对象I/O接口箱。
4.根据权利要求3所述的一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，其特征在于：所述教师计算机装有组态软件；所述组态软件中有被控对象模型。
5.根据权利要求3所述的一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，其特征在于：所述教师计算机与所述被控对象I/O接口箱的通讯方式是无线通讯；所述教室投影***接连接到教师计算机。
6.根据权利要求3所述的一种面向课堂教学的PLC半实物实验装置，其特征在于：所述被控对象I/O接口箱与所述实体PLC进行I/O连接。
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