MCGS 在自動化專業實踐教學中的應用與研究

汪禮 胡娟

（黃山學院機電工程學院，安徽 黃山 245041）

0 引言

目前，可編程邏輯控制器（PLC）計算機控制系統和分布式計算機控制系統（DCS），是目前國內外普遍采用的先進的手段。其中，實時監控運行中的設備狀態以及檢測控制一些重要參數是必不可少的。過去一般在生產現場布置多種數字顯示儀表，用以檢測監控現場參數。隨著先進自動化技術的發展，如今多采用計算機檢測多組實時趨勢畫面，添加聲光報警畫面，還能保存過去的歷史曲線用以對比分析。實現安全生產功能的同時很大程度上縮減了儀表設備成本。因此實現其人機接口功能工業控制組態軟件是教師和學生面向工程自動監控過程進行設計組態及工程實施的實踐平臺，可與各類先進的自控設備配合應用。

對于大三下學期的自動化學生而言，學生已具備基本的軟件編程技能基礎，加上檢測技術與自動化儀表、可編程控制器、過程控制工程等課程也可為組態軟件的工程建立形成系統性工程概念，為其控制方案提供理論基礎。因此，基于MCGS組態軟件，通過項目驅動教學可以培養學生工程實際應用能力以及工業控制網絡技術和數據庫連接技術應用能力。

1 MCGS組態軟件簡介

基于Windows平臺的MCGS（Monitor and Control Generated System）是用以便捷直觀搭建上位機監控系統的一種組態軟件，由組態環境和運行環境兩個部分構成。用戶首先需要在組態系統中設計搭建組態工程，然后在運行環境下進行各種處理，包括“動畫顯示”“現場控制”“報警”等操作，完成用戶組態設計的目標和功能。這兩部分的關系如圖1所示。

如圖2所示，建立MCGS組態工程一般包含五個部分：主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略，其功能各不相同。

圖2 MCGS軟件的五大組成部分

2 實驗案例設計

首先，教師在設計內容選擇上要結合具體的生產實際，題目要有一定的實際意義，做到理論聯系實際。其次，設計過程中教師應給與一定的思路指導，學生也可以查閱資料完成相關設計。熱水加熱監控系統的實驗案例如下：

主要設備：進水閥、加熱爐、高液位傳感器、溫度傳感器、低液位傳感器、出水閥以及溫度指示燈。

控制要求：按啟動按鈕后，進水閥打開進水，當液位到達10米后停止進水，加熱爐開始加熱。當溫度達到100℃時，停止加熱，保持15秒，然后出水閥打開，排空熱水，進入下一個循環。按停止按鈕后立即停止。

2.1 定義數據類型

開關型：啟動、暫停、進水閥、出水閥、加熱爐到達設定溫度、溫度傳感器、最高液位傳感器、最低液位傳感器。

數組型：溫度、設定溫度、液位、最高液位、最低液位。

2.2 制作畫面插入元件

加熱爐（反應器），輸入設定溫度（輸入框），溫度指示燈（指示燈），溫度指示（儀表），進水閥（閥門），出水閥（閥門），進水管道（流動塊）。

出水管道（流動塊），啟動按鈕（按鈕），停止按鈕（按鈕），加熱標志（標志），溫度傳感器（傳感器），高液位傳感器（傳感器），低液位傳感器（傳感器）。

2.3 動畫連接

啟動按鈕、停止按鈕分別連接到“啟動”“暫停”，并定義操作屬性“按下置1”；

輸入設定溫度連接到“設定溫度”；

溫度指示燈設置可見度連接到“到達設定溫度”；

溫度指示設置大小變化連接到“溫度”；

加熱標志設置可見度為“加熱爐=1”；

進、出水管道分別設置流動屬性“進水閥=1”“出水閥=1”；

出水閥設置按鈕輸入連接到“出水閥”。

2.4 腳本程序

定時器設定值=15s

啟動：定時器啟動

復位：定時器復位 //定時器設置

最高液位=100

最低液位=0

IF暫停=1 THEN

2.5 結果及分析

如圖3所示，設定溫度設為100℃，啟動按鈕按下，進水閥開始進水；液位到達10米時開始加熱，并實時顯示當前加熱爐中水的溫度；當溫度到達設定值，溫度指示燈亮；指示燈亮15秒后，出水閥打開，完成排水后進行下個循環。

圖3 組態畫面及運行結果

3 結語

在自動化本科高年級學生的實踐教學中引入MCGS軟件，可以使學生更好地理解過程控制理論知識，系統掌握工程設計的整體過程，提高遇到問題分析解決的能力。同時，鞏固學生對前期課程如自動控制原理、微控制器等的綜合理解，進一步提高設計計算、視圖、程序編寫、設備類型選擇的能力。實踐證明，大部分學生可以自主地完成項目要求。