MCGS組態(tài)技術(shù)在中職PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

黃祖棟

（廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西 南寧 530007）

MCGS組態(tài)技術(shù)在中職PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

黃祖棟

（廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院，廣西 南寧 530007）

主要討論液體混合攪拌系統(tǒng)的仿真實(shí)訓(xùn)，結(jié)合MCGS和PLC,給出了仿真界面和實(shí)現(xiàn)仿真的流程。此改革既可緩解中等職業(yè)學(xué)校PLC實(shí)踐教學(xué)設(shè)備投入不足的困難，又可豐富實(shí)訓(xùn)課內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生PLC控制系統(tǒng)的綜合開(kāi)發(fā)能力。

MCGS；監(jiān)控系統(tǒng)；PLC；組態(tài)軟件

目前，全國(guó)開(kāi)設(shè)有電子、電氣以及自動(dòng)化等專業(yè)的的中等職業(yè)學(xué)校都將PLC教學(xué)納入教學(xué)任務(wù)，作為一門(mén)必修的專業(yè)課。PLC實(shí)訓(xùn)是該課程的重要組成部分，實(shí)訓(xùn)裝置性能的好壞對(duì)學(xué)生能力鍛煉有很大的影響。

1 目前PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

目前科學(xué)技術(shù)日新月異，企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程都在不斷更新?lián)Q代，為了讓學(xué)生能夠盡快適應(yīng)企業(yè)需求，要求我們的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容要不斷更新，進(jìn)而要求實(shí)訓(xùn)設(shè)備要不斷更新。由于受到面積、價(jià)格等諸多客觀條件的限制，很難在實(shí)訓(xùn)室配置數(shù)量較多的PLC和較全面的工業(yè)控制對(duì)象，也很難實(shí)現(xiàn)設(shè)備的不斷更新，因而制約了實(shí)訓(xùn)的數(shù)量和質(zhì)量，普遍存在實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足、經(jīng)費(fèi)不足、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容單調(diào)等問(wèn)題。如何利用現(xiàn)有資源最大限度的滿足實(shí)踐教學(xué)需求顯得尤為重要。

2 MCGS組態(tài)技術(shù)用于PLC實(shí)踐教學(xué)

采用組態(tài)軟件與PLC控制系統(tǒng)相結(jié)合，進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)畫(huà)組態(tài)、硬件組態(tài)和控制組態(tài)，通過(guò)計(jì)算機(jī)平臺(tái)全真模擬PLC自動(dòng)化控制的教學(xué)實(shí)踐過(guò)程。即利用MCGS組態(tài)來(lái)仿真模擬PLC系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備。利用組態(tài)軟件仿真模擬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，大大豐富了PLC實(shí)訓(xùn)課的教學(xué)效果和學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了全方位教學(xué)的目的。將 MCGS應(yīng)用于PLC教學(xué)是一種新的探索和嘗試。

利用MCGS開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)所需要的監(jiān)控界面，以取代價(jià)格昂貴的實(shí)物模型，使學(xué)生能夠直觀形象了解程序運(yùn)行效果。本文以液體混合攪拌系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)述MCGS監(jiān)控界面的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

2.1設(shè)計(jì)監(jiān)控界面

在MCGS組態(tài)平臺(tái)上，創(chuàng)建“液體混合攪拌系統(tǒng)”用戶窗口，單擊“動(dòng)畫(huà)組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫(huà)制作窗口。利用組態(tài)工具，繪制液體混合攪拌系統(tǒng)監(jiān)控界面。

圖1　液體混合攪拌系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面

2.2建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的MCGS系統(tǒng)的核心，也是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心，系統(tǒng)各部分均以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)公用區(qū)，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化處理。建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)工作主要是定義數(shù)據(jù)對(duì)象和數(shù)據(jù)對(duì)象屬性設(shè)置。此系統(tǒng)建立的數(shù)據(jù)對(duì)象如表1：

表1　數(shù)據(jù)對(duì)象分配表

2.3動(dòng)畫(huà)連接

MCGS實(shí)現(xiàn)圖形動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的主要方法是將用戶窗口中圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象建立相關(guān)性連接，并設(shè)置相應(yīng)的動(dòng)畫(huà)屬性。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，圖形對(duì)象的外觀和狀態(tài)特征，由數(shù)據(jù)對(duì)象的實(shí)時(shí)采集值驅(qū)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了圖形的動(dòng)畫(huà)效果。

2.4MCGS與PLC的連接

設(shè)備窗口是MCGS系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)建立系統(tǒng)與外部硬件設(shè)備的連接，使得MCGS能從外部設(shè)備讀取數(shù)據(jù)并控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（1）在MCGS組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，單擊“設(shè)備窗口”，再單擊“設(shè)備組態(tài)”按鈕進(jìn)入設(shè)備組態(tài)。在“設(shè)備工具箱”中，選中“串口通訊父設(shè)備”和“三菱FX系列編程口"，加到右面已選設(shè)備并分別設(shè)置兩者的屬性，如圖2所示。

圖2　添加PLC設(shè)備

（2）雙擊“通用串口父設(shè)備”，設(shè)置其參數(shù)，具體如圖3：

圖3　“通用串口父設(shè)備”參數(shù)設(shè)置

圖4　“三菱FX系列編程口”參數(shù)設(shè)置

注意：“通用串口父設(shè)備”的通信參數(shù)設(shè)置與PLC設(shè)置的參數(shù)應(yīng)該相同，否則無(wú)法通信。

（3）同理，雙擊“三菱FX系列編程口”，在彈出的對(duì)話框中選擇“基本屬性”標(biāo)題欄，對(duì)其基本屬性進(jìn)行如圖4設(shè)置。

3 PLC仿真實(shí)訓(xùn)與傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)對(duì)比

在實(shí)訓(xùn)教學(xué)和科研開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可把計(jì)算機(jī)看作為“被控對(duì)象”，用PLC對(duì)其進(jìn)行控制，即在計(jì)算機(jī)屏幕上以仿真動(dòng)畫(huà)的形式直觀地看到程序的執(zhí)行結(jié)果，極大地增加了教學(xué)的興趣，提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中學(xué)生的參與意識(shí)增強(qiáng)，對(duì)可編程控制器的理解更深入，達(dá)到了實(shí)訓(xùn)的目的，提高了教學(xué)質(zhì)量。教學(xué)、教研實(shí)踐表明，用這種仿真的方法開(kāi)發(fā)PLC仿真控制對(duì)象，周期短、費(fèi)用低、可靠性高，節(jié)省電力資源，維護(hù)要求低，并且不會(huì)危及人身和設(shè)備安全。又因其模擬效果逼真，人機(jī)界面生動(dòng)友好，受到師生的普遍歡迎。

另外，仿真控件的開(kāi)發(fā)周期短，開(kāi)發(fā)后免維護(hù)，所以可以開(kāi)發(fā)多個(gè)仿真控件，增加實(shí)訓(xùn)的多樣性，以達(dá)到全方面教學(xué)和科研開(kāi)發(fā)的目的。例如音樂(lè)噴泉、自動(dòng)運(yùn)料小車(chē)、皮帶輸送機(jī)、自動(dòng)洗衣機(jī)、裝配流水線、飲料灌裝機(jī)、天塔之光、樓宇電梯、交通信號(hào)燈、自動(dòng)飲料售貨機(jī)、機(jī)械手等。

4 結(jié)論

用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的仿真技術(shù)，可以解決傳統(tǒng)實(shí)物實(shí)訓(xùn)遇到的各種困難，進(jìn)而解決了各中職學(xué)校開(kāi)展PLC實(shí)訓(xùn)難或無(wú)法開(kāi)展PLC實(shí)訓(xùn)的問(wèn)題。此外，仿真的方法不但可以用于為學(xué)生開(kāi)展PLC控制實(shí)訓(xùn)，也可用于學(xué)生的課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)考核，而且還可在教師的教科研過(guò)程中發(fā)揮巨大作用，節(jié)約大量的實(shí)訓(xùn)經(jīng)費(fèi)、縮短實(shí)訓(xùn)時(shí)問(wèn)、提高實(shí)訓(xùn)的安全性。另外，采用MCGS軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)監(jiān)控程序，也便于今后對(duì)系統(tǒng)各項(xiàng)功能進(jìn)行修改、擴(kuò)充。實(shí)踐證明，應(yīng)用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)PLC工作狀態(tài)監(jiān)控，是一種提高控制系統(tǒng)整體效益的較好方法。

[1] 組態(tài)技術(shù)應(yīng)用教程[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2012.

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Application of MCGS PLC Vocational Training Teaching

It focuses on liquid mixing system simulation training,combined with MCGS and PLC, the simulation process simulation interface and implementation.This reform can relieve secondary vocational school practice teaching equipment PLC insufficient investment difficult, but also rich content of training courses to improve students' interest in learning, students PLC control system integrated development capability.

MCGS; monitoring system; PLC; configuration software

G71

A

1008-1151(2015)04-0121-02

2015-03-12

黃祖棟（1982-），男，廣西南寧人，廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院研究生，廣西交通運(yùn)輸學(xué)校講師，研究方向?yàn)榭刂乒こ獭?/p>