基于組態(tài)軟件和PLC的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

摘 要：組態(tài)軟件具有可視性好、操作簡(jiǎn)便及可維護(hù)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)?；诳删幊炭刂破鳎≒LC）設(shè)計(jì)了光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)了該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明：該系統(tǒng)人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)了對(duì)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控與虛擬仿真，改善了教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件 PLC 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G71 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2012）12（c）-0070-02

可編程控制器（PLC）以其可靠性高和通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的許多領(lǐng)域。在使用PLC對(duì)各種自動(dòng)化生產(chǎn)線及制造裝備進(jìn)行控制時(shí)，對(duì)各類故障必須要做出實(shí)時(shí)、正確的反應(yīng)。因此，為提高控制系統(tǒng)的可靠性，需要對(duì)PLC工作狀態(tài)監(jiān)控功能提出具體要求[1]。MCGS（Monitor and Control Generated System）[2]是一套可用來(lái)快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，其為用戶提供了從設(shè)備驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報(bào)警處理、流程控制、動(dòng)畫顯示、報(bào)表輸出等解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái)。MCGS組態(tài)軟件不僅具有實(shí)時(shí)多任務(wù)、多線程功能，而且用戶可方便地?cái)U(kuò)充系統(tǒng)的功能[2]。

THWGD-1[3]光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)無(wú)上位機(jī)控制，可視化不強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)效果欠佳。針對(duì)這種情況，本文以組態(tài)軟件MCGS為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，并將試驗(yàn)平臺(tái)與PLC相結(jié)合，通過(guò)相對(duì)容易的組態(tài)編程工作，開(kāi)發(fā)了一個(gè)人機(jī)界面友好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)了PLC工作狀態(tài)監(jiān)控的功能。

1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)組成與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

THWGD-1光機(jī)電氣一體化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由底座、傳送帶、送料器、氣缸、機(jī)械手、磁性傳感器、電容傳感器、渦流傳感器、顏色傳感器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、三相交流電機(jī)及變頻器等組成；其電氣控制由西門子PLC、電源、傳感器及變頻器等部件組成；氣動(dòng)控制由氣泵、過(guò)濾器、電磁閥與氣缸等部件組成[3]。

該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)有17個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，9個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，采用西門子S7-226CN型PLC。PLC輸入、輸出端子分配見(jiàn)表1所示，氣動(dòng)元件輸入、輸出端子如圖1所示。利用梯形圖編寫該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的PLC程序，貨運(yùn)站與機(jī)械手復(fù)位及調(diào)用高速計(jì)數(shù)器子程序的PLC程序如圖2所示。

2 基于組態(tài)軟件MCGS的監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

THWGD-1光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)，由平臺(tái)本體、PLC及MCGS構(gòu)成，見(jiàn)圖3所示。系統(tǒng)利用PLC指令來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、變頻器、機(jī)械手和電磁閥等功能部件，利用MCGS進(jìn)行仿真并監(jiān)控該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行。

通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)的工作過(guò)程為：實(shí)驗(yàn)平臺(tái)系統(tǒng)上電之后，打開(kāi)MCGS組態(tài)環(huán)境，進(jìn)入手動(dòng)運(yùn)行界面如圖4所示，手動(dòng)運(yùn)行用于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)微調(diào)，此時(shí)可以點(diǎn)動(dòng)操作。點(diǎn)擊自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)處于按照預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行界面如圖5所示。通過(guò)指示燈和組態(tài)界面，可以直觀的監(jiān)控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)行，在監(jiān)控過(guò)程中還可方便地對(duì)PLC程序數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定。

3 監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)

在實(shí)際工程中，通信連接應(yīng)用較多的為西門子的PPI、PROFIBUS及以太網(wǎng)三種網(wǎng)絡(luò)[4～5]。本文開(kāi)發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)采用的通信協(xié)議為PPI通信方式。首先，利用PPI電纜將PC機(jī)串口聯(lián)結(jié)到S7-200的通訊口，并打開(kāi)PLC編程軟件STEP7-Micro/WIN，設(shè)置PG/PC接口，選擇PC/PPI cable（PPI），設(shè)置PPI的通信地址、通信速率、通信時(shí)間及通信端口。然后，打開(kāi)組態(tài)軟件MCGS，添加通用TCP/IP和西門子S7-200PPI到設(shè)備窗口、打開(kāi)西門子S7-200PPI而進(jìn)入設(shè)備屬性設(shè)置界面，連接對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)對(duì)象，在連接完成后選擇設(shè)備調(diào)試：若0通道的數(shù)據(jù)為0，則表示通信連接成功；若數(shù)據(jù)為2時(shí)，則表示通信尚未連接成功，需要檢查上述操作。

4 結(jié)論

本文針對(duì)目前PLC監(jiān)控方法的不足， 基于組態(tài)軟件MCGS開(kāi)發(fā)了光機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)，較好實(shí)現(xiàn)PLC工作狀態(tài)監(jiān)控的功能。應(yīng)用實(shí)踐表明：該系統(tǒng)簡(jiǎn)單便利，可直觀地觀察到實(shí)驗(yàn)平臺(tái)控制的全過(guò)程，教學(xué)效果良好。

參考文獻(xiàn)

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