Multisim14在可编程逻辑控制器模拟仿真的应用

Multisim14在可编程逻辑控制器模拟仿真的应用

刘光军 杨敏

江西航空职业技术学院

摘　要 ：本文介绍了Multisim14在各类高职院校的可编程逻辑控制器课程中的应用，对高职院校的电工电子教学现状进行了分析并提出了解决方案，具体说明了Multisim14在PLC梯形图仿真及辅助教学中的作用。

关键词：Multisim14 虚拟仿真 PLC 梯形图

一、引言

在高职院校从事多年的电工电子专业教学过程中，本人发现高职学生普遍对电类专业课程感到吃力，表现为学生对电路的工作原理难以理解，对单纯的理论教学不感兴趣，自我分析电路的能力弱等问题，虽然都有相应的章节试验，但在试验中，学生的安全用电意识差、对仪器仪表的使用能力弱等问题陆续表现出来，造成学生经常乱接线，导致电路元件、仪器仪表、各种试验箱、工作台的人为损坏，这种现象在《可编程序控制器及其应用》这门专业课中尤为严重，虽然有相配套的编译仿真软件，但都要配有相对应的PLC设备才可以仿真，致使我校的PLC使用设备损坏严重，维修费用居高不下。究其原因，主要表现为：

（一）教学模式不合理。

《可编程序控制器及其应用》一门理论性很强的专业课，既要对梯形图有一定的了解，又要通过实际动手组装电路进行相应的数据测量或结果验证，因此一直都采用先理论后试验的教学模式，这就造成学生没有感性的认识，对原理的理解与运用存在一定的难度，往往使后续的仿真难以进行，不能真正的提高学生分析问题解决问题的能力。

（二）学生素质参差不齐。

目前高职院校的生源高考分数普遍不高，学习自主学习能力较弱，学生分析问题解决问题的能力相对不强，但学生的好奇心较强，对新鲜事物易于接受，对计算机感兴趣。

（三）硬件条件限制。

PLC的学习大部分要以实物为基础，配有相应的计算机、PLC控制器、总线及相关的软件等，还要有真实的被控对象，无论是控制器或被控对象，基本上都体积较大、价格昂贵、维护困难等特点，这就给学习可编程控制技术带来了困难。

综上分析，将计算机仿真引入到PLC的理论教学事在必行。

二、Multisim14电路仿真软件介绍

Multisim14是美国国家仪器（NI）公司收购原加拿大的EWB基础上，推出的一款以Windows为基础的电路仿真工具，具有完整的集成化设计环境，尤其在教育版中，允许用户对梯形图（Ladder Diagrams）进行输入和仿真，同时又有丰富的虚拟被控对象，很好地解决了硬件条件的限制问题，真正的做到了理论教学与实际动手实验相结合。学生可以很方便地把刚刚学到的梯形图知识用计算机仿真真实的再现出来，是可编程序控制器及其他电工电子类教学的首选软件工具。

三、Mutlisim14在可编程逻辑控制器Y-△降压启动中的应用

在PLC控制系统中，元器件包括梯形图母线、输入输出模块、定时器模块、计数器模块、输入触点、中间触点、输出继电器、中间继电器等，涉及的元器件库主要包括梯形图库（Ladder Diiadrams）、机电库（Electromechanical）、指示器库（Indictor）等等。

（一）控制要求

1、当按下启动按钮后，电动机Y型启动，并有电源、Y型运行指示灯显示

2、Y型启动5秒后自动转成△型运行，并有△型运行指示灯显示

3、当按下停止按钮后，电动机停止运行，各种指示灯灭

（二）基于PLC控制系统的Y-△降压启动的工作原理

用PLC控制器模拟Y-△降压启动主要包括硬件电路部分和软件部分。硬件电路的核心是PLC控制器、输入电路、输出电路，软件部分采用梯形图形式。

1. IO端口分配

   输入信号			输出信号
   名称	代号	输入地址	名称	代号	输出地址
   启动	Start	1001	电源指示	Red	2003
   			Y型运行指示	Blue	2004
   			△型运行指示	Green	2005
   停止	Stop	1007	继电器S2	S2	2008
   			继电器S3(△型)	S3	2007
   			继电器S4(Y型)	S4	2006

2. 主电路搭建

由于Multisim14没有三相交流电源，因此这里用三相交流发电机3PH代替；由L1、L2和L3代替三相异步电动机的三相绕组；其他元器件可在Electro_Mechanical组件和Ladder_Diagrams组件中找到。

3. 梯形图设计

在主电路中，通过“绘制”-“新建支电路”操作，添加“X4星三角梯形图”支电路，并利用Ladder_Diagrams组件中器件绘制相应梯形图。

3. 仿真验证

利用Multisim14中的仿真功能，观察控制过程是否满足Y-△降压启动步骤，并实时监控梯形图各IO端口的状态，有助于学生更好的了解程序的含义。

四、结束语

本文通过搭建Y-△降压启动主电路及梯形图，将Multisim14引入到教学中，起到了理论与试验的桥梁作用，学生不必顾虑部件和仪器会损坏，能够自由地学习，节省了时间和成本，同时也为他们将来在实验室中使用PLC做好了准备，摆脱了对硬件的限制，为更好的学习梯形图程序提供了验证工具。

参考文献：

[1]黄智伟，基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析。北京：电子工业出版社，2011.6

[2]陈晓平，电路实验与Multisim仿真设计。北京：机械工业出版社，2015.8