探討組態(tài)軟件在PLC一體化教學(xué)中的應(yīng)用

摘 要:隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，以微處理器為基礎(chǔ)的應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的專用計(jì)算機(jī)技術(shù)──可編程控制器(以下簡(jiǎn)稱PLC)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它是綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型自動(dòng)控制裝置，，其具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在我國(guó)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制、機(jī)械制造、輕工業(yè)等各種行業(yè)。由于PLC在工業(yè)自動(dòng)化中的重要地位，因此成為了很多學(xué)校工科類專業(yè)一門重要的綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課程。由于這門課知識(shí)覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快、強(qiáng)調(diào)理論而又偏重實(shí)踐、與生產(chǎn)實(shí)際和工程應(yīng)用結(jié)合緊密。如果采用現(xiàn)行的把理論教學(xué)和實(shí)習(xí)操作分開進(jìn)行的教學(xué)模式，對(duì)于專業(yè)教師不好教，對(duì)于學(xué)生不好接受。因此，研究、探索和改革PLC可編程控制器的教學(xué)方法和教學(xué)手段，構(gòu)建與生產(chǎn)實(shí)際和工程應(yīng)用相適應(yīng)的PLC可編程控制器教學(xué)的全新方案具有深遠(yuǎn)的意義。

關(guān)鍵詞:PLC一體化教學(xué)應(yīng)用

中圖分類號(hào):G420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)09(c)-0192-01

1 PLC教學(xué)模式探討

傳統(tǒng)的PLC教學(xué)模式理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)在教學(xué)上自成體系，互不干涉，理論教師和實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師各負(fù)其責(zé)，理論教師不了解實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要;實(shí)驗(yàn)教師不了解理論教學(xué)的安排，造成了相互脫節(jié)。上理論課時(shí)，由于PLC課程所涉及的主要教學(xué)內(nèi)容有:微機(jī)原理、數(shù)字電路、模擬電路、低壓電器、電氣控制、閉環(huán)控制等。因此學(xué)生普遍感到似懂非懂、難學(xué)易忘;對(duì)于專業(yè)實(shí)習(xí)操作課，大多數(shù)學(xué)校采取的方法都是讓學(xué)生在PLC實(shí)訓(xùn)機(jī)房?jī)?nèi)，根據(jù)要求在計(jì)算機(jī)上自編程序，利用PLC編程軟件中的“編譯”命令，檢查PLC程序是否有語(yǔ)法錯(cuò)誤，如果沒(méi)有再將程序下載到PLC中，然后利用PLC編程軟件中的“監(jiān)控”和“強(qiáng)制”命令，調(diào)試PLC程序。在這類教學(xué)方式中學(xué)生往往只能進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，沒(méi)有控制對(duì)象，無(wú)法進(jìn)行外圍設(shè)備的連接和控制。

針對(duì)傳統(tǒng)PLC教學(xué)模式存在的不足，許多學(xué)校現(xiàn)在都提出了一體化教學(xué)。所謂一體化教學(xué)就是將理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)融為一體，將理論教室、實(shí)習(xí)車間、實(shí)訓(xùn)基地構(gòu)成一體，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。這種教學(xué)模式能較好地解決理論教學(xué)與實(shí)習(xí)教學(xué)的脫節(jié)問(wèn)題，減少理論課之間及理論課與實(shí)踐課之間知識(shí)的重復(fù)，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性，充分體現(xiàn)了學(xué)生的主體參與作用，必將有助于教學(xué)質(zhì)量的提高和高技能人才的培養(yǎng)。PLC一體化教學(xué)的控制對(duì)象可以是實(shí)物模型，也可以是用指示燈模擬顯示PLC控制對(duì)象的實(shí)驗(yàn)箱，但都存在難維護(hù)、種類少，特別是一般都是針對(duì)特定實(shí)驗(yàn)而建立的，實(shí)驗(yàn)擴(kuò)張和可移植性差。而應(yīng)用組態(tài)軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上全真模擬PLC的控制對(duì)象可以彌補(bǔ)上述不足，它還能以動(dòng)畫形式演示PLC控制對(duì)象的工作過(guò)程，具有成本低、免維護(hù)、靈活多樣、形象直觀等優(yōu)點(diǎn)。利用有限的成本，多樣化的程序來(lái)豐富學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、編程技巧和動(dòng)手能力，大大豐富了PLC實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果和學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了全方位教學(xué)的目的。

2 組態(tài)軟件簡(jiǎn)介

一般的組態(tài)軟件都由下列組件組成:用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)組件、運(yùn)行控制策略組件。(1)用戶窗口本身是一個(gè)“容器”，用來(lái)放置各種圖形對(duì)象(圖元、圖符和動(dòng)畫構(gòu)件)，每個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)象均有影響其外觀的屬性。對(duì)象的基本屬性包括:填充顏色、高度、寬度、取向、位置移動(dòng)等。這些屬性可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)的。靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運(yùn)行后保持不變，與原來(lái)組態(tài)時(shí)一直。而動(dòng)態(tài)屬性則與表達(dá)式的值有關(guān)，表達(dá)式可以是來(lái)自I／O設(shè)備的變量，也可以是由變量和運(yùn)算符組成的數(shù)字表達(dá)式，這種對(duì)象的動(dòng)態(tài)屬性隨表達(dá)式值的變化而實(shí)時(shí)改變。不同的圖形對(duì)象對(duì)應(yīng)不同的功能，通過(guò)對(duì)用戶窗口內(nèi)多個(gè)圖形對(duì)象的組態(tài)，生成漂亮的圖形界面，為實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫顯示效果做準(zhǔn)備。例如，用一個(gè)矩形填充體模擬現(xiàn)場(chǎng)的液位，在組態(tài)這個(gè)矩形的填充屬性時(shí)，指定代表液位的工位號(hào)名稱、液位的上下限及對(duì)應(yīng)的填充高度，就完成了液位的圖形組態(tài)。這個(gè)組態(tài)過(guò)程叫做動(dòng)畫連接。(2)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心，同時(shí)也起到公用數(shù)據(jù)交換區(qū)的作用。從外部設(shè)備采集來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)傳送給系統(tǒng)其它部分操作系統(tǒng)其它部分操作的數(shù)據(jù)也來(lái)自于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。(3)設(shè)備窗口專門用來(lái)放置不同類型和功能的設(shè)備構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部設(shè)備的操作和控制。設(shè)備窗口通過(guò)設(shè)備構(gòu)件把外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集進(jìn)來(lái)，送入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，或把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備。運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)打開設(shè)備窗口，管理和調(diào)度所有設(shè)備構(gòu)件正常工作，并在后臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行。注意，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)，設(shè)備窗口在運(yùn)行時(shí)是不可見的。

3 應(yīng)用實(shí)例

要使畫面中各圖素能夠生動(dòng)、逼真的運(yùn)動(dòng)或顯示，首先在MCGS中的設(shè)備窗口添加“三菱FX系列編程口”進(jìn)行設(shè)備組態(tài)，根據(jù)需要設(shè)置通道類型、地址及數(shù)據(jù)類型，不需通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)定義一些內(nèi)存變量與外部I/O變量進(jìn)行配合，并通過(guò)在其應(yīng)用程序命令語(yǔ)言中書寫程序控制自己的應(yīng)用程序，驅(qū)動(dòng)畫面，用這種仿真方法開發(fā)PLC仿真控制對(duì)象，其優(yōu)點(diǎn)是周期短、費(fèi)用低、可靠性高，能節(jié)省電力資源，維護(hù)要求較低，不會(huì)危及人身和設(shè)備安全;同時(shí)，其模擬效果逼真，人機(jī)界面生動(dòng)友好，能達(dá)到很好的實(shí)驗(yàn)效果。

根據(jù)要求應(yīng)用三菱PLC編程軟件GX Develope在計(jì)算機(jī)上自編程序。可使用不同的算法和指令編寫程序，但最終要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的相同控制。PLC程序編制完成后，要進(jìn)行調(diào)試修改。首先，利用PLC編程軟件中的“編譯”命令，檢查PLC程序是否有語(yǔ)法錯(cuò)誤，如果沒(méi)有再將程序下載到PLC中;其次，利用PLC編程軟件中的“監(jiān)控”和“強(qiáng)制”命令，調(diào)試PLC程序。PLC與組態(tài)軟件通信。設(shè)置各控件單元屬性，在設(shè)置“變量選擇”的“變量選擇方式”時(shí)選擇“根據(jù)采集信息生成”，這樣用MCGS開發(fā)的仿真PLC控制對(duì)象畫面中的圖素與PLC已經(jīng)建立了動(dòng)畫連接。通過(guò)運(yùn)行仿真畫面，可形象直觀地觀察仿真PLC被控對(duì)象的工作情況，由此也可驗(yàn)證PLC程序正確與否。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)十字路口交通燈仿真實(shí)驗(yàn)我們了解了利用MCGS制作仿真界面及控制方法，如若進(jìn)行其他模擬實(shí)驗(yàn)，只需重新建立組態(tài)軟件的用戶界面，并與編寫的PLC控制程序的輸出寄存器、輸入寄存器、輔助寄存器、數(shù)據(jù)寄存器等對(duì)象建立連接即可完成。組態(tài)軟件還有很多，大家可以參考相應(yīng)組態(tài)軟件的使用說(shuō)明進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。使用組態(tài)軟件進(jìn)行PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)解決了學(xué)校教學(xué)專用設(shè)備脫節(jié)，內(nèi)容滯后產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀;解決了一般的高校現(xiàn)有的條件和設(shè)備難以滿足實(shí)驗(yàn)課程及實(shí)際操作的需要問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)

[1]《三菱PLC快速入門與實(shí)例提高》，人民郵電出版社.

[2]《MCGS用戶指南》，北京昆侖通態(tài)公司.

[3]《MCGS參考手冊(cè)》，北京昆侖通態(tài)公司.

[4]《PLC原理與應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社.