MCGS組態軟件在PLC項目式教學中的應用

賴忠喜，張安潔，張占軍

（臺州職業技術學院 機電研究所，浙江 臺州 318000）

MCGS組態軟件是由北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司開發的，是一種用于快速構造和生成監控系統的組態軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺上運行，通過對現場數據的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種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[6]。

項目教學法的教學過程是緊緊圍繞一個或多個完整的項目展開的，因此教學項目的設計，是PLC課程教學成敗的關鍵[7]。按照以課程內容為依托和以就業為導向的項目開發原則設計了星形/三角形電機啟動、混合液體控制系統、交通燈控制系統、工業機械手控制系統和多線切割機控制系統等教學項目案例，這些項目案例大部分來自實際工程項目，再經過適當的教學加工而成。本文通過 “液體混合控制系統”這一項目教學案例來介紹MCGS組態軟件在PLC教學中的應用。

1 系統PLC控制單元設計

1.1 系統控制要求

某化工生產廠的一個液體混合裝置如圖所示，任務上限位、下限位和中限位液位傳感器被液體淹沒時為1狀態，閥門A、閥門B和閥門C為電磁閥，線圈通電時閥門打開，線圈斷電時閥門關閉。其控制的具體工藝要求為：開始時容器為空，各閥門均關閉，各傳感器均為0狀態。按下起動按鈕后，打開閥門A，液體A流入容器，當中限位開關變為ON時，關閉閥門A，打開閥門B，液體B流入容器。當上限位開關變為ON時，關閉閥門B，電機M開始運行，攪拌液體。60 s后停止攪拌，打開閥門C，放出混合液體，當液面下降至下限位開關之后再過5 s容器放空，關閉閥門C，打開閥門A，又開始下一個周期的操作。按下停止按鈕，當前工作周期的操作結束后，才停止操作，返回并停留在初始狀態。

圖1 液體混合裝置示意圖Fig.1 diagram of the liquidmixture system

1.2 系統硬件電路設計

在本控制系統中，所需的開關量輸入和輸出點數各為5個和4個，選用德國西門子S7-200系列的CPU224作為控制單元來控制整個系統。PLC的外部接線圖如圖2所示，I/O地址分配表如表1所示。

圖2 PLC外部接線圖Fig.2 Externalwiring diagram of PLC

1.3 PLC梯形圖程序設計

西門子PLC采用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9軟件來進行編程，根據系統的控制要求和MCGS所定義的數據對象與相關通道的連接，采用SCR指令的順序控制梯形圖設計方法編寫該程序，具體程序如圖3所示，之后將梯形圖編譯成功后直接下載到PLC中。

表1 液體混合控制系統的I/O地址分配表Tab.1 The I/O address allocation tab le of the liquid m ixture control system

2 MCGS監控系統設計

2.1 制作工程畫面

在MCGS用戶窗口中新建一個液體混合控制系統啟動窗口。在窗口中，用MCGS提供的工具箱繪制儲藏罐、電磁閥、液位傳感器、攪拌器和啟動停止按鈕等器件，并對其中有動畫效果的圖元進行屬性設置。繪制好的液體混合控制系統工程畫面如圖4所示。

很快，他的連隊得到了補充，重新恢復了一個整編的連隊建制。雖然有多人得到了提拔，只有他還是個上尉連長。他手下的兄弟們很為他不平，但他很滿足，只要讓他繼續帶著兄弟們殺鬼子，他什么都可以不要。為此，他不怕艱苦，以身作則，嚴格訓練，把一個連隊帶出了猛虎般的氣勢。

2.2 設備組態和建立數據對象

在MCGS工作臺的設備策略窗口頁面中，確定串口父設備和子設備，子設備選西門子200-PPI。設置父設備屬性參數與下位機PLC的通訊參數保持一致，即設置波特率為9600bps，數據位位數為8，停止位位數為1，數據奇偶校驗方式采用偶校驗。將子設備的屬性窗口打開，根據實際所連接設備設置“設備地址”，“通訊等待時間”等參數。這里我們采用默認設置。

在MCGS工作臺的實時數據庫窗口頁面中，定義本控制系統所需要的數據對象，將定義好的數據對象與所繪制圖形的動畫屬性建立連接關系，作為動畫的驅動源。同時在子設備的屬性里中增加設備通道，然后將所定義的數據對象與通道進行連接，如表2所示。

2.3 運行策略組態

為了使電機、閥在工作時產生動畫效果，必須在運行策略組態的循環策略中編寫腳本程序來實現，根據系統的工藝流程和控制要求，編寫的腳本程序如下：

IFA閥=1 THEN液位=液位+0.2

IFB閥=1 THEN液位=液位+0.2

IFC閥=1 THEN液位=液位-0.2

IFC閥=1 THEN液位1=液位1+0.2

IF液位=＞30 THEN液位傳感器S1=1

ELSE 液位傳感器S1=0

ENDIF

圖3 液體混合控制系統的梯形圖程序Fig.3 Ladder diagram procedure of the liquid mixture control system

表2 定義的數據對象與通道連接表Tab.2 The defined data object and channel connection table

圖4 液體混合控制系統的仿真界面Fig.4 The simulation interface of the liquidmixture control system

IF液位=＞15 THEN液位傳感器S2=1

ELSE 液位傳感器S2=0

ENDIF

IF液位=＞5 THEN液位傳感器S3=1

ELSE 液位傳感器S3=0

ENDIF

IF攪拌電機M=1 THEN

‘攪拌機攪拌動畫’

aa=aa+1

if aa=2 then

DJ=0

aa=0

ELSE

DJ=1

ENDIF

ENDIF

2.4 聯機調試

利用 PLC與計算機專用的PC/PPI型RS232電纜，將PLC通過編程口與上位計算機串口連接，進行串行通訊。進入MCGS運行環境，顯示液體混合攪拌監控系統畫面，如圖4所示，即可看到液體混合攪拌按照要求動態變化達到了預期的目標。而且MCGS的模擬運行界面和PLC的輸入輸出運行狀態一致。

3 結束語

通過幾年的教學實踐證明，相對于傳統的PLC課程教學方式，將MCGS組態軟件仿真引入到PLC項目式教學中的教學方式不僅大大節省了PLC實訓室建設和維護資金，提高了設備利用率和實訓安全性，而且將實際工業現場的控制過程展現在課堂上，使廣大學生更容易理解PLC的工作過程。基于MCGS組態軟件的PLC項目式教學方式易于提高學生的學習興趣，有利于培養學生的PLC綜合應用能力和實踐創新能力，為PLC教學提供了一條新的途徑。

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