MCGS組態軟件在PLC項目教學中的應用

杜 靜，王娟平

（山西電力職業技術學院 山西 太原 030021）

1 引言

PLC（programmable logic controller）項目教學是一門覆蓋知識面較廣、涉及較多專業內容、更新較快、注重實踐的計算機課程，此外該課程與生產實際和應用工程質檢的聯系十分緊密。PLC課程是電工技術、電氣自動化和機電一體化等專業的必修科目。但是這門課一直存在著圖文表述抽象，按鈕指示燈操作困難的現象，因此將MCGS組態軟件應用在PLC項目教學中能夠有效克服這些局限，學生能夠自主完成程序設計和動畫控制。下文將對此做出具體的說明。

2 組態控制技術和MCGS組態軟件

組態控制技術是一種先進的計算機控制技術，采用的硬件設計不僅有工業PC機，還有各類成熟、通用的I/O接口設備和現場設備。因此系統的電路設計不再單一化，變得更加復雜，保證了工控系統能夠長期處于穩定的工作狀態，提高了系統的穩定性。

MCGS系統主要由兩部分組合而成，組態環境和內部環境[2]。具體的組態環境形式多樣，一般有系統菜單、系統參數組態、用戶界面組態、實時數據對象組態等等。

MCGS組態軟件應用在PLC教學中主要有兩部分基本內容，上位計算機系統和PLC控制系統。前者需要在其中安裝PLC軟件和MCGS軟件，在一般的教學中選擇的PLC變成軟件類型是GX-Developer軟件。PLC和PC之間的通信僅靠一根編程電纜即可完成。

3 傳統PLC項目教學的局限性

傳統的PLC教學思路主要是圍繞系統控制要求的PLC硬件配置展開的，內容十分繁復，從開關輸入/輸出量到模擬輸入/輸出量，以及繪制出梯形圖輸入到PLC系統中，經過處理再輸出到實驗板，最后觀察其運行的結果。這種教學方式最大的弊端就是缺乏直觀性，只能觀察到輸入和輸出時的參數，不能觀察到具體的中間變量，因此無法精準把握實驗的動態變化過程，對知識的了解和接受過程比較被動，大多都是感性認識，缺乏理性認識，因此在隨后的學習中無法進行舉一反三，融會貫通。

教育改革環境下對PLC項目教學的要求是教學內容必須要做到符合客觀實際，課堂教學和實驗課程必須要和生產實際之間保持一致，避免出現課堂內容脫離實踐的現象。在某種程度上來說，傳統的PLC項目教學已經嚴重背離這一原則，課堂實驗教學方式并不能有效解決這一問題[3]。

4 將MCGS組態軟件應用在PLC項目教學

將MCGS應用在PLC教學中，可以用更加生動直觀的方式展現出具體的操作過程。實驗過程會以電腦動畫的形式展現出來，并且系統還可以自動監控實驗的動態過程，大大提高了原有課程的靈活性，并且學生能夠主動參與到實踐環節。其具體操作步驟如下：

4.1 選擇硬件配置

在選擇硬件配置的時候必須要圍繞系統控制的實際要求展開，并且仔細分析工藝過程，計算出輸入和輸出點的個數以及開并量和模擬量，選擇出具體的PLC類型，I/O接口、合適的電纜類型、接線板以及其他實驗室必備工具。

4.2 軟件設計與組態

（1）PLC I/O地址分配與編程。

首先必須要明確PLC和MCGS各自的任務，一般情況下，都會把系統所有的自控任務交由PLC進行，MCGS只需要進行狀態監視、動畫模擬、編寫PLC控制程序即可。

（2）建立MCGS數據庫變量。

（3）建立窗口、制作畫面、動畫連接。

首先要建立起窗口，并且定義出窗口的具體屬性，制作出動態可行的監控畫面是整個系統的終極任務。一般的步驟就是繪制靜態畫面（用繪圖工具制作出來的靜止效果圖），然后在靜態圖上進行動畫設計，比如設置色彩變化效果、形狀的大小變化以及位置流動走向，設計動畫效果的原則就是要和數據庫里的變量保持一致，從而達到內外結合的目的。

監控系統覆蓋的功能十分廣泛，主要有：a.顯示功能：窗口會顯示出工藝進行的流程、具體的測量值、設備的實時運轉狀態、操作模式的設定，并且顯示出報警信息；b.報警處理功能：系統可以采集到報警信號發出的時間、以及故障的表現形式，并且處理報警信息，對信息進行管理；c.報表生成功能：系統還可以記錄每日輸入報表，并且可以查詢歷史報表情況；d.歷史趨勢功能：對現場的壓力、流量、轉速以及閥門開啟的程度用曲線的形式展示出來，并且能夠查詢歷史曲線變化趨勢；e.數據庫的存儲與訪問：ACCESS數據庫在每次啟動的時候會自動創建出上一次的歷史記錄，并且存儲數據，以便于后續的查詢訪問；f.權限管理：實行分級別權限管理制度，在操作系統的時候默認操作模式，查看歷史趨勢走向表和其他報表。

（4）設置管理權限。

（5）定義主控窗口的具體屬性和運行權限，編輯菜單內容和文件名。

（6）進入設備的主窗口，調出驅動程序，制訂PLC通信協議，開通運行通道使數據庫的變量和系統內部相連接。

（7）編寫策略和腳本程序，制作出參數報表和曲線圖。

4.3 運行調試

首先根據PLC的線路連接原理將線路全部串聯起來，接通電源之后啟用系統，觀察運行是否處于正常狀態[4]。在PC和PLC正常連接之后且通信運行可靠時，清理掉PLC先前的內存，將梯形圖導入PLC系統中。然后在遵照工藝要求的前提下進入MCGS的運行狀態，并且對運行全過程進行監控。在此過程中必須要注意的就是PLC的界面和MCGS的界面不能同步進行，必須保證運行過程之間有一定的時間間隔。

5 應用意義

學生學習成果實際上就是學校教育的最終產品，成果的好壞高低決定了他們能否憑借自身的能力在社會中立足，因此學校必須要重視對其能力的培養。尤其是對這種技術性要求較高的專業學校，不僅僅要讓學生掌握專業理論知識，更重要的是提高他們對綜合能力的培養。將MCGS組態軟件應用在PLC項目教學中可以在最大程度上提升學生的動手操作能力，使他們能夠全身心地參與到實踐中來。MCGS組態軟件能夠盡量將實驗過程做到最逼真的模擬，學生在學習過程中可以直觀感受到操作的具體流程，激發出他們的學習興趣，自己動手編寫PLC程序，從而能夠達到最佳的教學效果。

6 結語

綜上，MCGS與PLC的結合使學習和教學過程更加形象化和直觀化，能夠最大限度調動學生的學習積極性和主動性。本人在數年的教學中，不斷摸索和改進教學方式，力求在現有教學資源中創造出最佳的教學效果。在MCGS組態軟件基礎上的PLC項目教學，能夠充分體現出MCGS強大的數據處理能力和圖畫表現能力，并且還能排除外部的干擾，從宏觀上看這是一種趨于完美的教育結合體，也是PLC教學方式在新時代下的自我革新和探索進步成果。

[1]薛智.MCGS組態軟件在PLC項目教學中的應用[J].吉林教育，2015(4).

[2]李文華.淺談MCGS組態軟件在PLC項目教學中應用的重要性[J].課程教育研究，2014(31)：235-235.

[3]馮奕紅.MCGS組態軟件在PLC實驗教學中的應用[J].實驗室科學，2008(1)：149-150.

[4]匡宇國.MCGS組態軟件技術在PLC教學中的交互應用研究[J].教育探索，2007(12)：136-137.