MCGS組態軟件應用到PLC教學初步嘗試

摘要《PLC原理及其應用》這門課是一門專業技能課，要求學生在學習理論的同時，必須掌握可編程序控制器的實際操作。所以在講課中要采用實際可行的教學方法，使學生在學好理論知識的同時，掌握相應的實際操作技能，為以后工作打下良好的基礎。

關鍵詞MCGS 雙重聯鎖 PLC

中圖分類號:G420文獻標識碼:A

在我校，《可編程控制器技術》課程是電氣自動化技術專業、機電控制專業、電子技術及應用專業、自動化儀表等專業的一門專業課。由于學校沒有充足的教學設備，我們在講授這門課時，大多采用在黑板上板書的方式進行。這門課屬于控制類專業課，在黑板上通過畫圖的發生講授，學生聽起來總是感覺很抽象，而老師還感覺講得很累。最終也沒有達到良好的效果，使得這門專業課好像變成了理論課，對學生只能達到“紙上談兵”的效果。我嘗試了一種新的教學方法，把組態軟件引入到教學中去，在教學中取得了良好的效果。

舉例說明:我們有一個課題叫雨水利用控制系統實驗。

它是可編程控制器(簡稱PLC)教學中比較典型的編程練習例子。啟發教導學生用計算機梯形圖語言編程，該編程語言以計算機軟件技術構成人們慣用的繼電器模型，形成一套獨具風格的以繼電器梯形圖為基礎的形象編程語言。梯形圖符號和定義與常規繼電器展開圖完全一致，電氣工程人員使用起來得心應手，不存在計算機技術和傳統電氣控制技術之間的專業差異。在了解PLC簡要工作原理和它的編程技術之后，就可結合實際需要進行PLC控制的應用。

經過幾年教學，發現學生在學完《電力拖動與技能訓練》課程后，經過很短時間的培訓就掌握了從電氣梯形圖轉換成PLC梯形圖程序和一些如“電機正反轉雙重聯鎖\"等簡單的控制編程。但對于如雨水利用控制、反應罐混合液體、車床運轉、電梯等略復雜的控制系統編程，時常是編寫好程序后，自認為十分嚴密、完美，可到調試運行時，卻無法從監控的梯形圖反映的開關和繼電器狀態判斷出程序的邏輯關系是否符合控制要求，若出現問題，同樣判斷不出哪一段的邏輯運算出錯。抽象的梯形圖邏輯運算與現實的生產設備運行動態之間在思維上的聯系。這一障礙較嚴重地制約著電氣工程人員運用PLC梯形圖快速、準確、有效地編制出符合控制要求的程序，也是PLC編程實踐教學中一個有待解決的問題。

在接下來的幾年中，我一直在探索如何使控制系統編程上對時間、空間、邏輯運算等抽象思維的概念能直觀化。 一開始的時候是最原始的方法，觀察PLC輸出、輸入I/O燈和電腦顯示屏上在線監控的梯形圖繼電器狀態。這樣編程調試對編程人員的抽象思維能力要求十分高，若多幾個I/O點的程序就十分不易看得清楚，學生經常對程序運行后的I/O狀態，摸不著頭腦。

后來，我借鑒工廠控制室儀表盤上的工藝流程展示模式，用木板畫上反應罐工藝流程圖形，鑲入指示燈，接上對應的PLC輸出、輸入I/O接口組成仿真系統，這種方法在顯示方法上有較大的改進，也是以后組態系統的雛形。它在程序監控中已能較直觀地將梯形圖中繼電器的狀態變化表現為工藝設備的狀態變化，使電氣工程人員能準確地、直觀地了解程序運行中反應罐工藝設備的運轉情況。但這種方法也有不足，它不能展示出設備一些模擬量的動態變化(例如:反應罐的液位變化)。

筆者又嘗試運用計算機制作圖象取代工藝流程圖象板，期間試過運用PHOTOSHOP等圖形制作軟件，但做出的效果很一般，而且不能與外界通信來驅動圖形作動畫運行。后來我從有關計算機技術人員處咨詢得知，若要從外界控制畫面圖形作動畫運行就必須使用高級語言作大量的編程，這不是一個人的能力可以完成，更不是一個不精通計算機技術的人可以做到的。

直到在網上我看到MCGS組態軟件。反應罐組態系統是由裝有MCGS組態軟件的計算機、PLC、輸入開關設備(控制開關)、輸出設備組成，如下圖所示:

該系統是通過RS232/422適配器和電纜使MCGS與PLC直接進行通訊，使PLC程序(見附錄)的執行情況，實時、直觀地在電腦畫面上顯示出來。 反應罐組態系統的制作是選用MCGS軟件設計制作。該軟件由工程瀏覽器和畫面運行兩部分組成。工程組態系統一般是先在工程瀏覽器設計制作完畢，然后在畫面運行系統運行。反應罐組態系統主要制作過程如下:

第一步，在工程瀏覽器中建立反應罐混合液體系統工程項目。

第二步，在畫面開發界面的圖庫中調出反應罐、管道、電磁閥、電動泵等素材組成反應罐混合液體系統的基本畫面，再運用繪畫工具修飾制作反應罐和管道的剖開面效果。

第三步，在設備配置中定義松下電工FP1系列PLC的通信設置，具體內容見下圖。

第四步，在數據庫數據字典中定義I/O變量和中間變量。例如PLC的輸入變量X1的定義見下圖。

第五步，在命令語言中定義反應罐混合液體系統啟動、運行、停止時變量的狀態和一些運算關系。具體內容為:

——動畫參數控制——

IF Y1=0 THEN 水=水+1

IF Y2=0 THEN

水=水-1.2

水1=水1+1

ENDIF

——自動控制——

IF S1=0AND S4=1 THEN Y2=0

IF S1=1 THEN ZHV2=1

IF ZHV1=1 THEN

Y2=1 ZHV2=1

ENDIF

IF S4=0 THEN Y2=1

IF S3=0 THEN Y1=0

IF SE=0 THEN Y1=1

第六步，返回畫面開發界面，利用已定義的變量設定畫面的動畫連接。例如:若要隨PLC程序執行而動態變化，那么反應罐的動畫效果設定為填充效果，動畫條件為液位。

最后一步，在畫面運行系統試運行。

以上的種種組態制作通常是用問答式填表方法完成變量的設置，而所用的圖形就直接圖庫中調出即可，大大節省了編程開發的工作量，使組態軟件既易于學習，又易于使用。

也就是說組態軟件系統能有效的填平了抽象與現實之間的思維鴻溝。但話又說回頭，組態圖形系統的開發者也必須熟悉PLC的編程和通信，了解C語言的一般格式和運算符功能，掌握數據庫處理數據的模式，若有一點美術功底就更加勝任。

參考文獻

[1]洪志育.例說PLC.人民郵電出版社.

[2]滿永奎.三菱Q系列PLC原理與應用設計.機械工業出版社.

[3]袁秀英.組態控制技術.電子工業出版社.