MCGS組態軟件在PLC實驗教學中的應用

王蘭英

（長春汽車工業高等專科學校，吉林長春130011）

MCGS組態軟件在PLC實驗教學中的應用

王蘭英

（長春汽車工業高等專科學校，吉林長春130011）

將MCGS組態軟件用于PLC實驗教學，解決了傳統PLC實驗教學存在的缺陷.以4層電梯呼層顯示為例闡述了MCGS在PLC教學中的具體應用.

MCGS組態軟件；PLC實驗教學；四層電梯呼層顯示

1 引 言

隨著計算機科學技術的進步，特別是計算機控制技術的發展，使職業技術學校的實驗教學，也隨之進入到了一個更高的領域.為體現實驗教學的直觀性和實踐性，將MCGS組態軟件用于PLC實驗教學，是一種新的探索和嘗試.

2 組態控制技術和MCGS組態軟件

組態控制技術是一種計算機控制技術，采用組態技術構成的計算機系統，在硬件設計上，除采用工業PC機外，系統還可大量采用各種通用的I／O接口設備和現場設備，不再需要單獨進行具體電路設計，從而提高了工控系統的可靠性.

MCGS組態軟件是北京通態自動化軟件科技有限公司開發的，用于快速構建和生成計算機監控系統，它能夠在Microsoft Windows的多個操作系統上運行，通過對現場數據采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等方式，向用戶提供解決實際工程問題的方案，在自動化領域有著廣泛的應用.其結構由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略5部分構成，分別完成不同的工作，其系統包括組態環境和運行環境2部分，組態環境是幫助用戶設計和構建自己的應用系統.運行環境是按用戶指定的方式運行并進行各種處理，以完成用戶組態設計的目標和功能，具體的組態過程包括系統菜單組態、系統參數組態、設備構件組態、用戶界面組態、實時數據對象組態和運動策略組態.其相互關系和任務如圖1所示.

圖1 組態間相互關系和任務

3 傳統PLC實驗教學存在的缺陷

傳統PLC實驗教學的一般思路是，根據系統控制要求選擇PLC硬件配置，譬如有多少個開關輸入量、模擬輸入量、開關輸出量、模擬輸出量；然后編寫梯形圖并輸入到PLC中；最后輸出，在實驗板上觀察運行結果.這種教學方式缺乏直觀性，學生不能觀察到中間變量，不能體會實驗的變化過程，因此對實驗結果只能有感性認識，被動地接受，其教學效果不好，尤其是組態控制技術發展的今天，工廠中很多自動生產線和生產設備，都已經廣泛采用了計算機與PLC構成的網絡系統控制.這樣就要求學生不僅要具有PLC編程知識，還應具有計算機組態系統知識，以滿足將來實際工作的需求.因此，PLC實驗教學方式也應隨之改變，其實驗教學內容，也應與生產實際應用保持一致，而傳統的PLC實驗教學方式，不能解決這一問題.為了彌補此缺陷，在PLC實驗教學項目上，加入了MCGS組態設計內容，以體現實驗教學的實用性和直觀性.

4 MCGS組態軟件用于PLC實驗教學

將MCGS組態軟件用于PLC實驗教學，可通過電腦動畫顯示，監控實驗的動態過程，使其具有直觀性、靈活性和參與性.下面以4層電梯呼層顯示PLC實驗教學為例，具體實驗步驟及過程如下.

4.1 根據系統控制要求選擇硬件配置

首先分析實驗項目的控制要求及工藝過程，明確輸入／輸出點數，選擇PLC類型、I／O接口、電纜、接線板及必備的實驗工具.由于此項目采用的是松下FP1系列的編程軟件和TVT－90型PLC實驗訓練裝置，因此電梯呼層顯示的控制要求如下：

1）當轎箱停1層或2層或3層時，按4層PB4鈕呼梯，則轎箱升至4層碰LS4停.

2）當轎箱停4層或3層或2層時，按1層PB1鈕呼梯，則轎箱降至1層碰LS1停.

3）當轎箱位于1層，若按下2層PB2按鈕呼梯，則轎箱上升至2層碰LS2停，若按下3層PB3按鈕呼梯，則轎箱上升至3層碰LS3停.

4）當轎箱位于4層，若按下3層PB3按鈕呼梯，則轎箱下降至3層碰LS3停，若按下2層PB2按鈕呼梯，則轎箱下降至2層碰LS2停.

5）當轎箱停于1層，而2，3，4層均有人按鈕呼梯時，則轎箱升至2層碰LS2暫停后，繼續上升至3層碰LS3暫停后，繼續上升至4層碰LS4停止.

6）當轎箱停于4層，而1，2，3層均有人按鈕呼梯時，則轎箱降至3層碰LS3暫停后，繼續下降至2層碰LS2暫停后，繼續下降至1層碰LS1停止.

7）轎箱在樓梯間運行時間超過12s，電梯停止運動.

8）當轎箱上升或下降途中，任何反方向下降或上升的按鈕呼梯均無效.

9）樓層顯示燈亮表明該樓層有信號請求，燈滅表明該樓層請求信號消除.

圖2 電梯控制模型示意圖

其4層電梯呼層顯示的工藝過程如圖2所示，其4層電梯呼層顯示的I／O口分配如下：

輸入口 呼梯按鈕PB4－X0，呼梯按鈕PB3－X1，呼梯按鈕PB2－X2，呼梯按鈕PB1－X3，平層信號LS4－X4，平層信號LS3－X5，平層信號LS2－X6，平層信號LS1－X7.

輸出口 上升↑－Y5，下降↓－Y0，1層指示燈－Y1，2層指示燈－Y2，3層指示燈－Y3，4層指示燈－Y4.

4.2 編程軟件設計與MCGS組態設計

1）首先劃分PLC與MCGS各自的任務，該項目將系統全部的控制工作交給PLC完成，只用MCGS進行狀態監視和動畫模擬，其PLC控制程序用編程軟件來編寫設計.

設計后的電梯控制梯形圖如圖3所示.

圖3 電梯控制梯形圖

2）MCGS組態設計步驟.

a.建立工程項目名稱，設置啟動窗口，繪制工程畫面，設計畫面流程，定義數據對象，建立實時數據庫變量.

b.建立系統窗口并定義屬性，制作監控畫面，設置動畫屬性，進行動畫連接.制作動態監控畫面是組態軟件的最終目的，一般的設計過程是先建立靜態畫面，利用系統提供的繪圖工具來畫出效果圖，然后對圖形進行動畫設計，如電梯控制按鈕的動作變化，樓層指示燈及上升、下降指示的顏色變化、呼層位置的上、下移動變化，進行動畫效果設計，并將圖形對象與實時數據庫中的數據對象，建立相關性動畫連接.其設計后的4層電梯呼層顯示控制示意圖如圖4所示.

圖4 4層電梯呼層顯示控制示意圖

c.定義主控窗口屬性，定義系統運行權限，編輯用戶菜單，定義數據庫文件名.

d.調用驅動程序，定義PLC通信協議，開通PLC通道并與數據庫變量實現連接.

e.編寫運行策略和腳本程序，制作數據庫報表，繪制運行曲線.

4.3 系統調試運行

1）按照PLC實驗裝置接線圖，連接4層電梯呼層顯示模擬實驗線路板.

2）接通PLC及模擬實驗裝置的電源，置于運動狀態并觀察其是否正常.

3）完成計算機與PLC連接，將編制好的梯形圖程序傳入PLC中并下載.

4）按照控制要求進行調試，啟動MCGS組態運行環境，監控系統狀態.

注意：PLC的編程界面與MCGS的運行界面，不允許同時進行.

5 結束語

將MCGS組態軟件用于PLC實驗教學，體現了MCGS組態軟件強大的數據處理和圖形表現能力，是MCGS與PLC完美的結合，在教學效果和質量上，它不僅能開拓學生的想象能力、創新能力，而且還能體現整個實驗的全過程，不僅有利于學生理解和掌握知識點、技能點，還有利于發揮學生學習的興趣和參與的熱情，同時也提高了PLC編程軟件和MCGS組態軟件的設計能力.

［1］ 常斗南.可編程序控制器原理、應用、實驗［M］.2版.北京：機械工業出版社，2008：368－380.

［2］ 李全利.可編程序控制器及其網絡系統的綜合應用［M］.北京：機械工業出版社，2005：196－208.

［3］ 北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司.MCGS組態軟件初、高級培訓教材［Z］.2008：1－98.

Using MCGS configuration software in PLC experiment teaching

WANG Lan－ying
（Changchun Aotomobile Industry institute，Changchun 130011，China）

The MCGS configuration software was used in PLC experiment teaching to overcome the shortcoming of traditional PLC experiment teaching.A four－storey elevator call－layer display system was introduced as an example of PLC experiment teaching using the MCGS configuration software.

MCGS configuration software；PLC experiment teaching；four－storey elevator calllayer display

O436.3

A

1005－4642（2012）11－0044－03

［責任編輯：郭 偉］

2012－05－27

王蘭英（1958－），女，江蘇無錫人，長春汽車工業高等專科學校高級講師，從事PLC實驗教學及研究工作.