MCGS組態仿真設計在自動化類課程教學的應用

東莞職業技術學院 王海波 齊云秋

MCGS組態仿真設計在自動化類課程教學的應用

東莞職業技術學院 王海波 齊云秋

《電機與電氣控制》、《PLC應用技術》及《工廠供配電技術》等課程是自動化類專業職業能力核心課程，模擬仿真教學是這些課程中的重要教學手段。借助于 MCGS組態軟件開發平臺，對這些課程進行相關項目仿真設計,能夠直觀表示電動機各種控制電路運行操作狀態、基于PLC技術的各種工業自動化控制過程、工廠供配電系統倒閘操作過程及各種故障發生時系統運行方式的切換，使這類課程教學效果得到優化。

MCGS；PLC；組態；策略；仿真設計

1　 《電機與電氣控制》課程的教學仿真設計及應用

可設計開發出電動機的6個常用控制線路的仿真項目：電動機的點動控制、電動機的長動控制線路、電動機的順序控制、雙重互鎖的電動機正反轉控制、電動機的Y/d降壓起動控制、電動機的能耗制動控制、雙速電動機的控制。現就電動機的長動控制的仿真項目設計為例，說明該課程的教學仿真設計方法及使用。

1.1 仿真設計

1．1．1 控制要求

合上空氣開關，按下啟動按鈕，電動機連續運行，按下停止按鈕，電動機停止運行。

1．1．2 畫面設計與制作

1個用戶窗口，畫面設計如圖1所示。

圖1　 電動機連續運行控制項目畫面設計

1．1．3 創建數據對象

如圖2所示。

圖2　 電動機連續運行控制項目數據對象設計

1．1．4 策略

循環策略設置： 1個腳本程序；

腳本程序參考如下：

IF 啟動按鈕 = 1 THEN 接觸器主觸點 = 1

IF 啟動按鈕 = 1 THEN 接觸器輔助觸點 = 1

IF 接觸器輔助觸點 = 1 THEN 循環旋轉 = 1

IF 循環旋轉 = 1 THEN 旋轉可見度 = 1 - 旋轉可見度

IF 接觸器主觸點 = 1 THEN 循環旋轉=1

IF 接觸器主觸點 =0 THEN 循環旋轉=0

IF 停止按鈕 = 1 THEN 接觸器主觸點 =0

圖3　 液體自動混合裝置控制項目用戶窗口

圖4　 液體自動混合裝置控制項目的數據對象

IF 停止按鈕 = 1 THEN 接觸器輔助觸點 =0 IF 接觸器輔助觸點 = 0 THEN 循環旋轉 = 0

1.2 仿真操作

將項目下載到模擬運行環境中運行，合上空氣開關，觀察線路送電后變化，然后按下綠色起動按鈕，電動機連續轉動，再按下紅色停止按鈕，電動機停止轉動。

2　 《PLC應用技術》課程的教學仿真設計及應用

可以開發出典型的基于PLC的組態監控工程項目，如：水塔水位監控、液體混合裝置監控、十字路口交通燈監控、機械手動作監控等項目工程，實現復雜工業過程的仿真，應用于教學培訓，現以液體混合裝置監控項目的設計說明其仿真及應用。

2.1 仿真設計

2．1．1 控制要求描述

按下啟動按鈕，混合閥Y4打開，延15s后自動關閉；A液體閥Y1打開，注入A液體，當液面升到X2時，關閉A液體閥Y1；同時打開B液體閥Y2，注入B液體，當液面升到X3時，關閉B液體閥；并開始攪拌，攪拌30s停止。

停止攪拌后自動排放混合液體至水罐4中，當混合液體的液面下降到40時，延8s后關閉排氣閥；混合液液面下降為零時，水罐4液面開始下降，至零時，一個循環結束。

2．1．2 畫面設計與制作

畫面設計如圖3所示。

2．1．3 創建數據對象

如圖4所示。

2．1．4 策略

循環策略設置：3個定時器，1個腳本程序；

腳本程序參考如下：

IF 旋轉循環=1 THEN 旋轉可見度 = 1 - 旋轉可見

IF 閥Y1 = 1 THEN 液位3 = 液位3 + 0.5

IF 液位3 ＞= 60 THEN 液位3 = 60

IF 閥Y1 = 1 THEN 液位1 = 液位1 - 0.5

IF 閥Y1 = 1 THEN 水泵1 = 0

IF 液位1 = 80 THEN 水泵1 = 0

IF 液位1 ＜= 50 THEN 水泵1 = 1

IF 液位1 ＜= 0 THEN 液位1 = 0

……

ENDIF

2.2 仿真使用

將項目下載到模擬運行環境中運行，水罐1和2液體升滿后，按下啟動按鈕，混合閥Y4打開，延15s確定放空后自動關閉；A液體閥Y1打開，注入A液體，當水罐3液面升到X2時，關閉A液體閥Y1；同時打開B液體閥Y2，注入B液體，當水罐3液面升到X3時，關閉B液體閥；并開始攪拌，攪拌30s停止；停止攪拌后自動排放混合液體至水罐4中，當混合液體的液面下降到40時，延8s后關閉排氣閥；混合液液面下降為零時，水罐4液面開始下降，至零時，一個循環結束。在此期間若按下停止按鈕，混合執行一個過程后結束。

3　 《工廠供配電技術》課程的教學仿真設計及應用

可以開發出不同供配電系統的電氣主接線仿真項目，供課程教學及課程設計使用。

3.1 仿真設計

3．1．1 控制要求描述

某學院供電系統的基本情況為：配電房有兩臺變壓器：變壓器1和變壓器2，一臺給教學區及生活區供電，另外一臺給實習工廠及行政辦公區供電。

當兩臺變壓器都正常時，開關1、2、4、5投入運行，開關3和6斷開，即變壓器1給教學區和生活區供電，變壓器2給實習工廠及行政辦公區供電；當變壓器1故障時，開關1和5斷開，開關6投入運行，由變壓器2給實習工廠、行政辦公區及教學區供電；當變壓器2故障時，開關2和4斷開，開關3投入運行，由變壓器1給生活區、實習工廠及教學區供電。

3．1．2 畫面設計與制作

畫面設計如圖5所示。

圖5　 學院配電系統監控項目畫面設計

3．1．3 實時數據庫

數據對象建立如圖6所示。

圖6　 學院配電系統監控項目的數據對象

3．1．4 策略

循環策略設置：1個腳本程序；腳本程序參考如下：

IF 開關1 = 1 AND 開關2 = 1 AND

開關4 = 1 AND 開關5 = 1 THEN

IF 變壓器1故障 = 1 THEN 開關1 =0

IF 變壓器1故障 = 1 THEN 開關5 =0

IF 變壓器1故障 = 1 THEN 變壓器1 =0

IF 變壓器1故障 = 1 THEN 開關6 =1

IF 變壓器2故障 = 1 THEN 開關2 =0

IF 變壓器2故障 = 1 THEN 開關4 =0

IF 變壓器2故障 = 1 THEN 變壓器2 =0

IF 變壓器2故障 = 1 THEN 開關3 =1 ENDIF

3.2 仿真使用

將項目下載到模擬運行環境中運行，系統正常運行時，開關1、2、4、5投入，開關3和6斷開，變壓器1給教學區和生活區供電，變壓器2給實習工廠及行政辦公區供電；當變壓器1故障時，開關1和5斷開，開關6投入運行，由變壓器2給實習工廠、行政辦公區及教學區供電；當變壓器2故障時，開關2和4斷開，開關3投入運行，由變壓器1給生活區、實習工廠及教學區供電。

[1]肖威,李慶海 主編．PLC及觸摸屏組態控制技術．

[2]北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司．MCGS使用手冊[M]．北京:昆侖通態公司,2005．

[3]馮奕紅．MCGS組態技術在PLC實驗教學中的應用[J]．

[4]晏華成主編．電氣控制與PLC應用技術項目式教程(三菱機型)．

Simulation Design based on Application of MCGS in the Electrical Automation Teaching

Wang HaiBo,Qi YunQiu
(Dongguan Polytechnic College)

electrical machinery and electrical control”, “PLC application technology” and “the factory power supply technology” courses are electrical automation professional occupation ability of core curriculum, simulation teaching is an important means of these courses.With the help of MCGS configuration software development platform,simulation design on these courses,to the visual representation of various control circuit of motor operation state of PLC technology, all kinds of industrial automation control process based on the plant,and for various modes & real-time operating data of operation and power distribution system, simulate switching operation for the system,various fault occurs when switching system the operation mode and related protection action information and alarm information, this kind of curriculum has been optimized.

MCGS;PLC;configuration;strategy;simulation Design

王海波（1972—），女，現任東莞職業技術學院電子工程系電氣自動化專業教師，長期從事電氣自動化、電力系統及其自動化方向研究。