基于MCGS的PLC“軟”實訓(xùn)臺的開發(fā)設(shè)計

隨著職業(yè)學(xué)校教學(xué)發(fā)展，機(jī)電和電子應(yīng)用專業(yè)相應(yīng)增設(shè)了PLC應(yīng)用技術(shù)方面課程，《PLC》的理論教學(xué)速度快，但枯燥乏味，學(xué)生普遍反映效果差;實踐教學(xué)興趣較高，但往往因為一些簡單的接線，就要耗掉大部分時間，以至于學(xué)生即使調(diào)試好了程序，也沒有成就感，并且效率太低，對于沒有太多知識積累的中職生來說，兩種方法都存在一定缺陷。

雖然大多數(shù)學(xué)校都配備了PLC和電腦用于學(xué)科教學(xué)。但由于中專學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)偏低，在教學(xué)中由可編程控制器的基本指令過渡到邏輯控制類程序的編程時，學(xué)生學(xué)習(xí)難度加大，學(xué)生普遍認(rèn)為難學(xué)。加上條件限制，學(xué)生編程的結(jié)果只能通過觀察一組組燈的亮與滅判斷程序的運行情況，這種方法很難讓學(xué)生將程序和工業(yè)的現(xiàn)場聯(lián)系起來，無法觀察到實際運行效果，久而久之學(xué)生只是為了學(xué)編程而編程，學(xué)習(xí)興趣漸漸減退。為了解決這一問題，可以利用北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司開發(fā)的MCGS組態(tài)軟件，制作出模擬工業(yè)現(xiàn)場的畫面應(yīng)用于PLC的編程教學(xué)。

運用MCGS工控組態(tài)軟件，把PLC的輸入輸出端口與其進(jìn)行連接，針對不同項目、不同任務(wù)的需求，設(shè)計一些生動活潑的案例，供教學(xué)演示或者學(xué)生操作。通過準(zhǔn)實踐方法，引導(dǎo)學(xué)生參與分析、討論、表達(dá)等活動，讓學(xué)生在具體問題情景中積極思考、主動探索，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。通過本設(shè)計使PLC的控制效果“可視化”，激發(fā)學(xué)習(xí)PLC的興趣。

由于本實訓(xùn)臺配套了融合吸收我校技能大賽的實踐經(jīng)驗及來自企業(yè)的工程實踐經(jīng)驗，結(jié)合《維修電工中級工——國家標(biāo)準(zhǔn)》，依據(jù)人才培養(yǎng)方案制定《PLC課程標(biāo)準(zhǔn)》，并開發(fā)了相應(yīng)的項目課題，對教師的上課有很大幫助。同時，本實訓(xùn)臺是一個開放系統(tǒng)，只要老師具備工控組態(tài)的知識，就可以自行拓展更好、更合適的項目。

點擊某任務(wù)，打開界面如圖1所示。

圖1""" 某任務(wù)界面

本任務(wù)主要通過兩個按鈕和兩個開關(guān)對三個燈進(jìn)行控制，偏重于學(xué)習(xí)PLC編程技能，掌握如如何順序控制;如何實現(xiàn)單步與連續(xù)控制;如何實現(xiàn)正常停止、急停、暫停等功能。具體控制方式一共有六種。

控制方式1：

用定時器控制3個燈順序發(fā)光，按下啟動按鈕SB1后，紅燈發(fā)光;3s后紅燈熄滅，黃燈發(fā)光;過5s后黃燈熄滅，綠燈發(fā)光2s后熄滅，轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)。學(xué)習(xí)重點：（1）了解步進(jìn)狀態(tài)程序的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和步進(jìn)梯形圖;（2）了解狀態(tài)軟元件“S”，不進(jìn)狀態(tài)指令“STL”、“RST”;（3）了解步進(jìn)控制程序中規(guī)定的指令運用;（4）初步學(xué)會步進(jìn)控制程序解決順序控制的問題;（5）學(xué)習(xí)步進(jìn)程序的編寫與輸入方法。

控制方式2：

按下常開按鈕SB1后，紅燈發(fā)光，3s后熄滅，黃燈以每秒1次頻率閃爍;黃燈閃爍5次后熄滅，綠燈開始以每秒1次的頻率閃爍;綠燈閃爍6次后熄滅。學(xué)習(xí)重點：（1）了解復(fù)位的應(yīng)用指令“ZRST”;（2）學(xué)會步進(jìn)程序的正常停止控制方法;（3）掌握在步進(jìn)程序中實現(xiàn)1個燈閃爍與閃爍次數(shù)的控制;（4）繼續(xù)學(xué)習(xí)步進(jìn)程序的編寫與輸入。

控制方式3：

3個燈順序發(fā)光與閃爍的單周期運行與連續(xù)運行控制。按下啟動按鈕，紅燈發(fā)光，3s后，黃燈發(fā)光，5s后，紅燈與黃燈一起熄滅，然后綠燈開始以每秒1次的頻率閃爍，閃爍6次后熄滅。要求：當(dāng)開關(guān)SA斷開時作連續(xù)運行;當(dāng)開關(guān)SA閉合時作單周期運行;按下SB2，程序停止，燈全部熄滅;按下SB1可重新啟動。學(xué)習(xí)重點：（1）學(xué)會步進(jìn)程序連續(xù)運行與單周期運行的控制;（2）掌握在步進(jìn)程序中置位與復(fù)位指令的運用

控制方式4：

按下啟動按鈕后，黃燈熄滅，綠燈發(fā)光，紅燈以每秒1次的頻率閃爍，閃爍5次后，綠燈熄滅，紅燈轉(zhuǎn)為發(fā)光，黃燈以每秒2次的頻率閃爍，閃爍10次后，黃燈轉(zhuǎn)為發(fā)光，紅燈熄滅，綠燈以每秒1次的頻率閃爍，閃爍8次后，又重新開始紅、黃、綠燈的順序閃爍與發(fā)光。要求：用開關(guān)SA實現(xiàn)狀態(tài)的單步與連續(xù)運行。學(xué)習(xí)重點：（1）認(rèn)識特殊輔助繼電器M8040、M8034;（2）學(xué)會實現(xiàn)步進(jìn)程序單步運行的方法;（3）學(xué)會在程序中建立狀態(tài)監(jiān)控的方法。

控制方式5：

按下啟動按鈕后，紅燈發(fā)光，3s后，黃燈與綠燈以黃燈發(fā)光1s、綠燈發(fā)光2s的規(guī)則交替發(fā)光5次，然后紅、黃、綠燈一起發(fā)光4s后熄滅。要求：程序能連續(xù)運行;按SB2程序停止，按SB1程序重新啟動;如果運行中要取消黃燈與綠燈的交替發(fā)光，可用SA1控制紅燈發(fā)光后直接轉(zhuǎn)到3個燈一起發(fā)光（SA1只能在啟動前或紅燈發(fā)光3s內(nèi)切換）。學(xué)習(xí)重點：（1）學(xué)會狀態(tài)重復(fù)的控制方法;（2）學(xué)會狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的控制方法;（3）學(xué)會用計數(shù)器對運行次數(shù)的控制。

控制方式6：

按下啟動按鈕后，紅燈發(fā)光，3s后，黃燈與綠燈以黃燈發(fā)光1s，綠燈發(fā)光2s的規(guī)律交替發(fā)光5次，然后紅、黃、綠燈一起發(fā)光4s后停止。要求：程序能連續(xù)運行;用按鈕SB2程序停止，SB1程序重新啟動;替然斷電，程序能保持當(dāng)前的運行狀態(tài)，重新送電后能在停止或停電的狀態(tài)上繼續(xù)運行。學(xué)習(xí)重點：（1）認(rèn)識具有停電保持功能的狀態(tài)元件;（2）認(rèn)識具有停電保持功能元件復(fù)位清零功能的特殊輔助繼電器M8032;（3）學(xué)習(xí)步進(jìn)程序停電保持的實現(xiàn)。

學(xué)生將編寫程序虛擬下載并運行將結(jié)果與MCGS組態(tài)相連，通過可視化運行效果從而判斷所寫程序的對與錯，本系統(tǒng)是純虛擬化設(shè)計，不需要額外的硬件支持，故可以節(jié)約實驗成本。再者，本系統(tǒng)可以作為理論教師的講課教具，理論課堂上教師只需要一臺電腦、一臺PLC模塊和一臺投影儀就可以使課本上的程序?qū)崿F(xiàn)“功能可視化”，從而提升理論教學(xué)的靈活性和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

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