MCGS組態(tài)軟件技術(shù)在PLC 實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

　　摘 要： 利用MCGS組態(tài)軟件來(lái)仿真模擬PLC的控制對(duì)象，能解決無(wú)實(shí)際控制對(duì)象或由于經(jīng)費(fèi)不足購(gòu)置困難的問(wèn)題。利用有限的成本、多樣化的程序來(lái)豐富學(xué)生的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、編程技巧和動(dòng)手能力，大大豐富PLC的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果和學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到實(shí)訓(xùn)教學(xué)目的。
　　關(guān)鍵詞： 可編程控制器 MCGS組態(tài)軟件 PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)
　　
　　可編程控制器（PLC）是綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型自動(dòng)控制裝置，它具有功能強(qiáng)、可靠性高、使用靈活方便、易于編程及適應(yīng)工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用等一系列優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、電力、造紙和環(huán)保等行業(yè)。由于PLC在工業(yè)自動(dòng)化中具有重要地位，因此，在各類職教院校都開(kāi)設(shè)了有關(guān)可編程控制器應(yīng)用方面的課程。
　　一、組態(tài)控制技術(shù)和MCGS組態(tài)軟件
　　組態(tài)控制技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，采用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上除采用工業(yè)PC機(jī)外，系統(tǒng)大量采用各種成熟通用的I/O接口設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，基本不再需要單獨(dú)進(jìn)行具體電路設(shè)計(jì)，這樣提高了工控系統(tǒng)的可靠性。
　　MCGS（Monitor and Control Generated System，通用監(jiān)控系統(tǒng)）組態(tài)軟件是北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司開(kāi)發(fā)的，用于快速構(gòu)造和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集處理，以動(dòng)畫(huà)顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等各種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的使用。
　　MCGS系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分，具體的組態(tài)過(guò)程包括系統(tǒng)菜單和系統(tǒng)參數(shù)組態(tài)、設(shè)備構(gòu)件組態(tài)、用戶界面組態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象組態(tài)和運(yùn)行策略組態(tài)。
　　二、目前PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)所存在的問(wèn)題
　　在目前的PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，都要進(jìn)行一些典型的編程訓(xùn)練，在進(jìn)行實(shí)際的實(shí)訓(xùn)教學(xué)過(guò)程中一般采取的方法都是根據(jù)系統(tǒng)的控制要求或工藝要求來(lái)選擇PLC硬件的配置，譬如需要多少個(gè)開(kāi)關(guān)輸入量、模擬輸入量、開(kāi)關(guān)輸出量、模擬輸出量等;然后在編寫(xiě)梯形圖并輸入到可編程控制器中，運(yùn)行PLC，最后在實(shí)訓(xùn)裝置上觀察運(yùn)行結(jié)果。這種教學(xué)方式缺乏直觀性，學(xué)生不能觀察到中間變量，不能體會(huì)變化過(guò)程，因此對(duì)實(shí)訓(xùn)結(jié)果也只能有感性認(rèn)識(shí)，被動(dòng)接受。另外，由于有些被控設(shè)備體積大、造價(jià)高，很難給學(xué)生配置，因此只能通過(guò)實(shí)訓(xùn)裝置來(lái)反映PLC的運(yùn)行結(jié)果，也因此可能會(huì)存在操作復(fù)雜、學(xué)生難以理解等問(wèn)題。那么如何利用已有的資源，最大限度地提高PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果，就是我們需要解決的問(wèn)題。如果我們利用MCGS組態(tài)軟件來(lái)仿真模擬PLC的控制對(duì)象，就能很好地解決無(wú)實(shí)際控制對(duì)象或由于經(jīng)費(fèi)不足購(gòu)置困難等問(wèn)題。同時(shí)，利用有限的成本、多樣化的程序來(lái)豐富學(xué)生的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，也能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、編程技巧和動(dòng)手能力，大大豐富PLC的實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果和學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到實(shí)訓(xùn)教學(xué)目的。
　　三、MCGS組態(tài)環(huán)境下PLC應(yīng)用仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)
　　1.實(shí)訓(xùn)課題的選擇
　　實(shí)訓(xùn)課題的選擇主要是先通過(guò)分析工藝過(guò)程及控制要求，明確可編程控制器的輸入/輸出點(diǎn)數(shù)（包括開(kāi)并量和模擬量），選擇可編程序控制器（PLC）類型、I/O接口、電纜、接線板及所需的實(shí)訓(xùn)工具。然后從PLC指令的應(yīng)用角度（適用場(chǎng)合）開(kāi)展工作，其主要目的就是直觀地仿真PLC的實(shí)際控制效果。比如：觸點(diǎn)線圈指令選擇小車(chē)自動(dòng)往返，定時(shí)器指令選擇異步電動(dòng)機(jī)的星三角降壓?jiǎn)?dòng)控制，計(jì)數(shù)器指令選擇燈亮20次自動(dòng)停止控制，數(shù)據(jù)傳送與比較指令選擇料斗方向自動(dòng)控制，編碼段碼指令選擇搶答器控制，移位寄存器指令選擇廢品剔除控制，步進(jìn)指令選擇機(jī)械手控制，等等。
　　2. MCGS組態(tài)的設(shè)定
　　MCGS組態(tài)的設(shè)定主要是兩個(gè)方面的進(jìn)行，一是實(shí)訓(xùn)界面的設(shè)計(jì)，二是硬件驅(qū)動(dòng)及鏈接的設(shè)置。實(shí)訓(xùn)界面的設(shè)計(jì)總體上講就是創(chuàng)建優(yōu)美逼真的人機(jī)界面，使學(xué)生在使用時(shí)如同身臨工作環(huán)境，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到鍛煉解決實(shí)踐問(wèn)題的能力。具體設(shè)置方法可以通過(guò)以下幾個(gè)方面去實(shí)現(xiàn)。
　　（1）圖形的繪制
　　利用MCGS系統(tǒng)內(nèi)部所提供的常用的圖元、圖符及動(dòng)畫(huà)構(gòu)件對(duì)象來(lái)構(gòu)建我們所需的控制對(duì)象。
　　（2）動(dòng)畫(huà)的設(shè)計(jì)
　　根據(jù)工藝過(guò)程及控制要求，通過(guò)設(shè)定動(dòng)畫(huà)屬性和腳本程序的編寫(xiě)，實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)態(tài)界面。
　　（3）創(chuàng)建數(shù)據(jù)對(duì)象
　　數(shù)據(jù)對(duì)象是MCGS中為實(shí)現(xiàn)監(jiān)控要求而建立的一些具有不同數(shù)據(jù)格式的變量，它們可以是開(kāi)關(guān)量、數(shù)值量、字符、數(shù)據(jù)組等。這些數(shù)據(jù)對(duì)象在界面設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)屬性設(shè)置建立與各個(gè)界面圖元的連接，進(jìn)而才能實(shí)現(xiàn)好的監(jiān)控界面。
　　（4）運(yùn)行策略
　　運(yùn)行策略是MCGS為用戶提供的一個(gè)較為高級(jí)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。在這一平臺(tái)中，MCGS提供了大量的策略構(gòu)件，我們可以通過(guò)這一平臺(tái)，編寫(xiě)與設(shè)計(jì)界面有關(guān)的動(dòng)畫(huà)程序或是編寫(xiě)與現(xiàn)場(chǎng)控制參數(shù)有關(guān)的數(shù)據(jù)處理控制程序，還可以利用其提供的定時(shí)器構(gòu)件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)需要的定時(shí)操作，打開(kāi)關(guān)閉各種窗口及策略。
　　（5）硬件驅(qū)動(dòng)的調(diào)用及鏈接
　　通過(guò)在MCGS中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)窗口正確進(jìn)行設(shè)置就可實(shí)現(xiàn)將PLC的各種工作信息傳遞到電腦中。這一工作包括三個(gè)方面，一是正確建立通信協(xié)議；二是正確添加PLC信息；三是正確進(jìn)行MCGS中數(shù)據(jù)對(duì)象與PLC存儲(chǔ)器的連接。
　　3.明確仿真界面中與PLC內(nèi)部信號(hào)的分配
　　向?qū)W生交待PLC中各物理量的意義。比如哪個(gè)是啟動(dòng)按鈕、哪個(gè)是停止按鈕、哪個(gè)是向下動(dòng)作的輸出控制、哪個(gè)是左移動(dòng)的輸出控制等。這是編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)程序必不可少的一步。
　　4.編寫(xiě)調(diào)試PLC程序
　　根據(jù)1、2、3項(xiàng)要求，編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)其控制要求的PLC程序，并在編寫(xiě)完畢后，首先通過(guò)編程軟件進(jìn)行程序調(diào)試，程序調(diào)試無(wú)誤后，可進(jìn)入仿真界面，進(jìn)一步確認(rèn)程序的正確與否。
　　5.調(diào)試
　　進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境，打開(kāi)實(shí)訓(xùn)仿真界面，在PLC處于運(yùn)行狀態(tài)的前提下，操作仿真界面中的監(jiān)控按鈕，可觀察到被控對(duì)象的工作過(guò)程。若程序編寫(xiě)錯(cuò)誤，則被控對(duì)象將不能按要求工作，學(xué)生依此不斷修改程序，直至完成實(shí)訓(xùn)任務(wù)。
　　四、結(jié)語(yǔ)
　　MCGS環(huán)境下PLC應(yīng)用仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一系列供實(shí)訓(xùn)教學(xué)使用的仿真環(huán)境。開(kāi)展此項(xiàng)工作可有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，解決學(xué)習(xí)PLC應(yīng)用技術(shù)教學(xué)過(guò)程中理論聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題，使學(xué)生的編程練習(xí)目的性強(qiáng)，效果易檢驗(yàn)；可有效地緩解PLC實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足與教育投入的矛盾，在僅有PLC和編程電腦的條件下實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的PLC應(yīng)用的實(shí)訓(xùn)，利用少點(diǎn)數(shù)的PLC完成多點(diǎn)數(shù)PLC的功能，是PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式的一種探索和進(jìn)步。
　　
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］吳作明.工控組態(tài)軟件與PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2007：1.
　　［2］戴一平.可編程控制器技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.2.