基于MCGS的PLC仿真實(shí)驗研究

董翠翠 宿州職業(yè)技術(shù)學(xué)院

引言：可編程序控制器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，為保障社會對專業(yè)技能人才的需求，高職院校機(jī)電一體化專業(yè)都會開設(shè)PLC這門課程。學(xué)習(xí)PLC這門課程不僅要求學(xué)生掌握基本的原理、結(jié)構(gòu)、編程指令，還要培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，將PLC技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合。因此，要注重PLC實(shí)踐教學(xué)的安排。

目前高職院校開展的PLC實(shí)訓(xùn)教學(xué)基本上有以下兩種模式：1、利用編程軟件寫好程序，在計算機(jī)上的仿真軟件上模擬運(yùn)行、調(diào)試結(jié)果。這種實(shí)訓(xùn)方式學(xué)生看不到PLC的實(shí)物和真實(shí)的被控對象，缺乏直觀性。2、在電腦上利用編程軟件寫好程序，將程序下載到實(shí)驗箱的PLC實(shí)物里，再利用實(shí)驗面板上的按鈕開關(guān)和LED指示燈來調(diào)試程序。這種實(shí)訓(xùn)模式需要配置大量的PLC實(shí)物，投入的實(shí)訓(xùn)成本很高，但是實(shí)訓(xùn)效果并不好，學(xué)生只能簡單的練習(xí)編程，而且被控對象單一，只能看到LED燈的點(diǎn)亮和熄滅狀態(tài)，被控對象的運(yùn)動過程不能直觀的顯示出來，導(dǎo)致學(xué)生對課程實(shí)訓(xùn)不感興趣，達(dá)不到預(yù)期的實(shí)訓(xùn)效果。

本文研究在MCGS組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建新的實(shí)訓(xùn)平臺，將PLC和MCGS組態(tài)軟件相結(jié)合，借助組態(tài)畫面仿真PLC被控對象的動作過程、動畫效果。這種實(shí)訓(xùn)模式即節(jié)約了實(shí)訓(xùn)成本，降低實(shí)驗的危險性，又能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到很好的實(shí)訓(xùn)效果。

1 仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計

1.1 硬件設(shè)計

系統(tǒng)以計算機(jī)作為上位機(jī)，其控制功能主要由西門子的S7-200PLC組成的下位機(jī)實(shí)現(xiàn)。上位機(jī)的計算機(jī)上裝有西門子200PLC編程軟件和MCGS工業(yè)組態(tài)軟件。計算機(jī)和PLC之間需要用RS232-RS485轉(zhuǎn)換接口相連接，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通訊。本仿真系統(tǒng)可設(shè)計PLC控制技術(shù)的典型實(shí)訓(xùn)工程，例如：小車供料系統(tǒng)、多種液體混合控制系統(tǒng)、機(jī)械手控制系統(tǒng)等。由MCGS組態(tài)軟件設(shè)計的主畫面可以分別切換到任何子系統(tǒng)完成仿真實(shí)驗。下位機(jī)對控制對象比較簡單的，可以設(shè)置控制面板，把按鈕開關(guān)、傳感器、指示燈等裝置與PLC的輸入輸出端口連接，仿真系統(tǒng)的子系統(tǒng)獨(dú)立，但是可以共享硬件裝置，這樣學(xué)生既可以在控制面板上操作按鈕開關(guān)、傳感器，觀察指示信號燈的響應(yīng)結(jié)果，又可以在上位機(jī)的電腦屏幕上控制和監(jiān)視每一個子系統(tǒng)的運(yùn)行情況。這樣學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了PLC的編程問題，還掌握工業(yè)組態(tài)軟件、傳感器的應(yīng)用，做到多門學(xué)科技術(shù)融會貫通，綜合應(yīng)用。

1.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計

仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的軟件包括MCGS工業(yè)組態(tài)軟件和PLC編程軟件兩部分組成。PLC編程軟件根據(jù)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的控制要求編寫控制程序并調(diào)試，MCGS組態(tài)軟件完成監(jiān)控畫面的設(shè)計。MCGS組態(tài)軟件生成的用戶監(jiān)控系統(tǒng)主要完成以下工作：首先創(chuàng)建一個新的工程，在用戶窗口中建立人機(jī)界面，根據(jù)需要可以設(shè)置一個或多個監(jiān)控畫面。然后定義數(shù)據(jù)變量，在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中添加數(shù)據(jù)對象。為了讓用戶窗口的畫面動起來，還需要設(shè)置圖片的動畫屬性，以及添加PLC硬件、建立MCGS和PLC設(shè)備的通訊。有些復(fù)雜的控制要求的還需要編寫腳本程序。

1.3 MCGS與PLC設(shè)備的通訊

建立MCGS與PLC設(shè)備的通訊時主要解決以下三個問題：（1）MCGS與PLC設(shè)備的連接.（2）對PLC設(shè)備中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫。（3）把從PLC讀來的數(shù)據(jù)與監(jiān)控界面中的動畫建立起連接。解決第一個問題需要在MCGS工作臺的設(shè)備窗口中添加所需的PLC型號，并設(shè)置通用串口父設(shè)備的屬性。這樣就建立了好PLC的連接。接下來要對PLC中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，只需要在PLC設(shè)備的設(shè)備屬性設(shè)置對話框中對其通道屬性進(jìn)行設(shè)置并建立起通道與MCGS實(shí)時數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的連接就行了。最后在預(yù)設(shè)值動畫的構(gòu)建的動畫組態(tài)屬性設(shè)置對話框中選中相應(yīng)的動畫連接復(fù)選框，然后將對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象與之連接起來就行了。

2 仿真系統(tǒng)的運(yùn)行

在PLC編寫好程序、MCGS組態(tài)軟件創(chuàng)建好仿真畫面以及構(gòu)建完成二者的通訊后，連接好通訊線，就可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的仿真了。在全數(shù)字化仿真的情況下，學(xué)生不需要對PLC連接其他外部設(shè)備，直接操作MCGS的仿真界面即可。這要的仿真效果生動、清晰，免去了PLC外圍電路的接線，調(diào)試簡單。學(xué)生也可以對PLC的外圍電路接線練習(xí)，主要是控制面板上對輸入輸出設(shè)備進(jìn)行外部連接，這樣既可以由操作按鈕開關(guān)控制系統(tǒng)，又可以在仿真界面上使系統(tǒng)運(yùn)行，同時外圍輸出設(shè)備和仿真界面同步顯示輸出動作。這樣仿真能夠鍛煉學(xué)生的接線操作，提升動手能力。

3 結(jié)束語

利用MCGS組態(tài)軟件完成PLC實(shí)踐教學(xué)的仿真，通過生動的畫面提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時又把MCGS組態(tài)軟件和PLC技術(shù)以及通信技術(shù)相結(jié)合，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性，豐富了實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容