MCGS組態技術在中職PLC實訓教學中的應用

昭通市職業教育中心 李吳榮

伴隨現階段現代化工業建設進程的不斷推進，復合型技能人才需求量在持續增加的同時，作為人才培育的重要場所，中職院校PLC實訓教學成效近年來也受到了各界的高度關注。但縱觀當前由于受某些主客觀因素的影響，為彌補實訓課程教學成效與預期教學目標之間的差距，將MCGS組態技術應用其中現已迫在眉睫。鑒于此，本文主要基于PLC實訓教學現狀，對MCGS組態技術的具體化應用展開了系統化剖析，以此在激發學生課程學習興趣的同時，切實有效地提高中職院校學生PLC控制系統的綜合開發能力。

在現代工業建設規模和數量持續增加的新市場經濟常態下，“互聯網+”技術的廣泛應用為行業可持續發展目標的實現注入了新的動力，為全面提高人員的控制系統綜合開發能力，將MCGS組態技術合理化應用于中職院校PLC實訓課程中，是現下院校課程教學改革作出的重要戰略規劃，實訓課程的有序、有效開展從某方面來講，對學生學習興趣的激發以及編程能力的提升具有重要意義。

1 現階段PLC實訓課程教學現狀

對于PLC來講，其本質上其實就是由中央處理單位，存儲器以及電源組成的硬件系統結構，伴隨現代工業建設進程的不斷推進，在自動化設備中的廣泛應用，不僅規避了傳統控制問題的頻發，此外在維持企業穩定性發展、提升企業經濟中也發揮了無可替代的作用。相比其它控制技術，靈活性強、抗干擾能力強、便捷性強、性價比高、系統編程簡單以及調試周期短，是PLC控制的顯著特點。作為技能型人才培育的主要場所，近年來伴隨素質教育課程體系改革的不斷完善，PLC實訓課程教學成效也受到了各界的高度關注，可整體來看當下實訓課程教學現狀仍不容樂觀，造成這種問題出現的主要原因有：

1.1 課程知識直觀性不足

作為現階段電氣自動化設備廣泛應用的一種現代技術手段，PLC實訓課程教學成效對學生學習興趣以及控制系統綜合開發能力的培養質量具有重要影響。就目前來看在實訓教學活動開展過程中，編程訓練的主要依據大多是根據系統控制要求和工藝要求進行的，PLC運行后學生只能觀察到實驗結果，對于中間變量和實訓過程大多知識感性認識，實訓教學形式化十分嚴重。

1.2 教學設備造價高昂

在現階段科學技術不斷發展的產業時代背景下，企業生產設備和工藝流程的不斷更新換代，在一定程度上也要求各中職院校加快實訓設備的更新速度，可由于某些設備的造價十分高昂以及體積龐大，難以廣泛引進實訓室，實訓教學活動開展質量受到一定影響的同時，學生學習主觀能動性難以被激發，最終對學生的全面化發展造成了十分不利的影響。

2 中職PLC實訓教學中MCGS組態技術的具體化應用

相比傳統調控技術，MCGS組態技術的本質是影響計算機控制技術，將其應用到PLC實訓課程教學中，從某方面來講不僅能有效地改善傳統實訓課程教學存在的不足，與此同時在激發學生主觀能動性以及編程能力等方面也發揮了重要性作用，對于實訓課程教學目標的實現具有重要意義。組態技術構成的計算機系統中采用了各種成熟且通用的I/O接口設備和現場設備，在進行編程設計時避免了具體電路的再設計，由此在顯著提高工控系統可靠性的同時，為行業的可持續發展打下了堅實基礎。由組態環境和運行環境組成的MCGS組態技術，是近年來軟件科研機構為快速構造和生成計算機監控系統研發的一項現代化控制技術手段，可在對現場數據及時處理后，將處理數據信息以多種形式向用戶展示，將其合理化應用到PLC實訓課程教學中，通過計算機平臺全真模擬PLC自動化控制，以此在有效解決因無實際控制對象及購置不足而影響課程教學質量問題的同時，激發學生的學習興趣，改善當前整體課程教學現狀。

2.1 傳統化PLC實訓課程教學

設計原則：

（1）硬件設計原則

就目前來講，在進行設計時，作為設計的重點內容，硬件設計工作開展過程中，為確保預期控制作業目標的達成，工作人員需在秉承著“經濟、可靠以及可擴展性”等原則的基礎上，嚴格按照如下作業：合理選擇PLC機型的選擇——確定輸入/輸出設備及圖樣（如接線圖等）——依據實況進行設計。

（2）軟件設計原則

在進行設計時，硬件設計工作是否落實到位，對后期各項工作的開展質量和效率具有重要影響，此外為確保作業的規范化開展，還要保證軟件設計工作的規范化實施。在進行設計時，設計人員需秉承著“可讀性”及“易于操作性”的原則，以確保系統調控工作的有效性。

（3）設計步驟

PLC系統設計的一般方法和步驟如圖1所示，具體而言其設計流程為“確定方案（全面系統化了解工作過程及所有功能要求，分析被控對象控制過程）——選擇PLC的機型（依據控制對象的輸入量、輸出量、工作電壓輸出功率、現場對系統的響應速度）——選擇I/O設備，列出I/O地址分配表——設計電氣線路圖——程序設計與調試——總裝調試”。

圖1 PLC的設計流程

2.2 液體混合攪拌系統設計中MCGS監控界面的開發過程

（1）監控界面設計

在PLC實訓課程教學中，監控界面設計作業的規范化開展，是確保后期系統可靠性運行的重要戰略基礎。在MCGS組態技術應用時，需在MCGS組態平臺中創建“液體混合攪拌系統”用戶窗口，后單擊“動畫組態”，利用組態工具進行監控界面的科學設計。

（2）實時數據庫的合理化建立

在MCGS組態技術應用過程中，作為MCGS液體混合攪拌系統的核心，實施數據庫建立的合理性與否，對數據處理以及應用作業具有重要影響。從某方面來講，數據庫的合理化建立，其主要目的是為了定義數據對象和數據對象屬性，并在進行數據處理和交換時確保作業的可視化。

（3）動畫連接

要想從根本上實現圖形動畫設計目標，將圖形對象與實時數據庫的數據對象進行有效連接是十分必要的，此外在連接工作結束后，工作人員需賦予其動畫屬性。

（4）MCGS與PLC的連接

采用組態軟件和PLC控制系統相結合進行二次開發，從某方面來講不僅能確保系統開發的合理化，此外在提高企業經濟效益以及推動區域經濟可持續發展中發揮了重要性作用。在進行系統開發時，工作人員需選擇可編程序控制器(PLC)類型、I/O接口、電纜、接線板及所需的實訓工具后，為直觀模仿PLC實訓控制效果，工作人員需從PLC指令的應用角度(適用場合)開展工作。

在進行系統控制過程中，PLC編程的實施最顯著的優勢在于“軟繼電器”代替“硬繼電器”。經大量調研數據分析可知，梯形圖、布爾助記符語言是PLC編程的常用語言，其中梯形語言特點如下——每個梯形圖由多個梯級組成；梯形圖中左右兩邊的豎線表示假想的邏輯電源；PLC的常開、常閉觸點可以出現無數次；每一梯級的運算結果，立即被后面的梯級所利用，具體來講MCGS組態的具體設置方式主要通過如下幾方面實現：

繪制圖形：就目前來看，在構建控制對象時，通常來講其構建方式主要是通過MCGS系統內部所提供的常用圖元、圖符及動畫構件實現的。要想從根本上確保作業效益的最大化發揮，工作人員需要在構建時對上述元素進行合理化應用。

動畫設計：在進行動畫設計時，為確保設計的規范合理化，設計者需要嚴格按照工藝過程及控制要求進行設計，具體來講就是在動畫連接時賦予數據一定的動畫屬性，以此來實現各種動態界面。

創建數據對象：作為MCGS中為實現監控要求而建立的一些具有不同數據格式的變量，數據對象的類型具有多樣化，為實現更好的監控界面，數據對象在界面設計過程中通過屬性設置建立與各個界面圖元的連接。

運行策略：作為一個較為高級的開發平臺，運行策略中MCGS提供了大量的策略構件，設計者可通過運行策略，編寫與設計界面有關的動畫程序或是編寫與現場控制參數有關的數據處理控制程序，利用其提供的定時器構件實現現場需要的定時操作。

硬件驅動的調用及鏈接：通過在MCGS中的設備驅動窗口正確進行設置就可實現將PLC的各種工作信息傳遞到電腦中。這一工作包括三個方面——正確建立通信協議、正確添PLC信息以及正確進行MCGS中數據對象與PLC存儲器的連接。

（5）程序調試

程序模擬調試的基本思想是，以方便的形式模擬產生現場實際狀態，為程序的運行創造必要的環境條件，具體而言其模擬調試方式主要有：

其一，硬件模擬法。使用一些硬件設備模擬產生現場的信號，并將這些信號以接線的方式連到PLC系統的輸入端，時效性較強。

其二，軟件模擬。在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現場信號，雖然較為簡易，但時效性不易保證。

結語：概而言之，在現階段PLC實訓教學中，為全面激發學生的學習興趣，提高實訓課程教學質量和效率，將MCGS組態技術合理化應用于實訓教學，對激發學生學習興趣以及促進學生全面化發展而言具有重要意義。