基于MCGS的PLC仿真實驗研究

董翠翠 宿州職業技術學院

引言：可編程序控制器在工業生產中應用廣泛，為保障社會對專業技能人才的需求，高職院校機電一體化專業都會開設PLC這門課程。學習PLC這門課程不僅要求學生掌握基本的原理、結構、編程指令，還要培養學生的動手操作能力，將PLC技術和工業生產實踐相結合。因此，要注重PLC實踐教學的安排。

目前高職院校開展的PLC實訓教學基本上有以下兩種模式：1、利用編程軟件寫好程序，在計算機上的仿真軟件上模擬運行、調試結果。這種實訓方式學生看不到PLC的實物和真實的被控對象，缺乏直觀性。2、在電腦上利用編程軟件寫好程序，將程序下載到實驗箱的PLC實物里，再利用實驗面板上的按鈕開關和LED指示燈來調試程序。這種實訓模式需要配置大量的PLC實物，投入的實訓成本很高，但是實訓效果并不好，學生只能簡單的練習編程，而且被控對象單一，只能看到LED燈的點亮和熄滅狀態，被控對象的運動過程不能直觀的顯示出來，導致學生對課程實訓不感興趣，達不到預期的實訓效果。

本文研究在MCGS組態軟件的基礎上，創建新的實訓平臺，將PLC和MCGS組態軟件相結合，借助組態畫面仿真PLC被控對象的動作過程、動畫效果。這種實訓模式即節約了實訓成本，降低實驗的危險性，又能增強學生的學習興趣，達到很好的實訓效果。

1 仿真實訓系統設計

1.1 硬件設計

系統以計算機作為上位機，其控制功能主要由西門子的S7-200PLC組成的下位機實現。上位機的計算機上裝有西門子200PLC編程軟件和MCGS工業組態軟件。計算機和PLC之間需要用RS232-RS485轉換接口相連接，實現上位機與下位機之間的通訊。本仿真系統可設計PLC控制技術的典型實訓工程，例如：小車供料系統、多種液體混合控制系統、機械手控制系統等。由MCGS組態軟件設計的主畫面可以分別切換到任何子系統完成仿真實驗。下位機對控制對象比較簡單的，可以設置控制面板，把按鈕開關、傳感器、指示燈等裝置與PLC的輸入輸出端口連接，仿真系統的子系統獨立，但是可以共享硬件裝置，這樣學生既可以在控制面板上操作按鈕開關、傳感器，觀察指示信號燈的響應結果，又可以在上位機的電腦屏幕上控制和監視每一個子系統的運行情況。這樣學生不僅學習了PLC的編程問題，還掌握工業組態軟件、傳感器的應用，做到多門學科技術融會貫通，綜合應用。

1.2 系統軟件設計

仿真實訓系統的軟件包括MCGS工業組態軟件和PLC編程軟件兩部分組成。PLC編程軟件根據實訓內容的控制要求編寫控制程序并調試，MCGS組態軟件完成監控畫面的設計。MCGS組態軟件生成的用戶監控系統主要完成以下工作：首先創建一個新的工程，在用戶窗口中建立人機界面，根據需要可以設置一個或多個監控畫面。然后定義數據變量，在實時數據庫中添加數據對象。為了讓用戶窗口的畫面動起來，還需要設置圖片的動畫屬性，以及添加PLC硬件、建立MCGS和PLC設備的通訊。有些復雜的控制要求的還需要編寫腳本程序。

1.3 MCGS與PLC設備的通訊

建立MCGS與PLC設備的通訊時主要解決以下三個問題：（1）MCGS與PLC設備的連接.（2）對PLC設備中的數據進行讀寫。（3）把從PLC讀來的數據與監控界面中的動畫建立起連接。解決第一個問題需要在MCGS工作臺的設備窗口中添加所需的PLC型號，并設置通用串口父設備的屬性。這樣就建立了好PLC的連接。接下來要對PLC中的數據進行讀寫，只需要在PLC設備的設備屬性設置對話框中對其通道屬性進行設置并建立起通道與MCGS實時數據庫中數據的連接就行了。最后在預設值動畫的構建的動畫組態屬性設置對話框中選中相應的動畫連接復選框，然后將對應的數據對象與之連接起來就行了。

2 仿真系統的運行

在PLC編寫好程序、MCGS組態軟件創建好仿真畫面以及構建完成二者的通訊后，連接好通訊線，就可以實現系統的仿真了。在全數字化仿真的情況下，學生不需要對PLC連接其他外部設備，直接操作MCGS的仿真界面即可。這要的仿真效果生動、清晰，免去了PLC外圍電路的接線，調試簡單。學生也可以對PLC的外圍電路接線練習，主要是控制面板上對輸入輸出設備進行外部連接，這樣既可以由操作按鈕開關控制系統，又可以在仿真界面上使系統運行，同時外圍輸出設備和仿真界面同步顯示輸出動作。這樣仿真能夠鍛煉學生的接線操作，提升動手能力。

3 結束語

利用MCGS組態軟件完成PLC實踐教學的仿真，通過生動的畫面提高學生學習的積極性，同時又把MCGS組態軟件和PLC技術以及通信技術相結合，激發了學生學習的主觀能動性，豐富了實踐教學內容