基于MCGS仿真的PLC教學(xué)實(shí)踐

吳俊 馬秋

摘 要：PLC教學(xué)中，利用MCGS組態(tài)形象的畫面對(duì)PLC的控制對(duì)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，將抽象的控制過程可視化，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且便于構(gòu)建多樣化的程序來豐富教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的編程能力。

關(guān)鍵詞：MCGS;仿真;PLC教學(xué)

PLC是職業(yè)學(xué)校機(jī)電類專業(yè)的必修課。PLC課程實(shí)踐性、工程性較強(qiáng)，教學(xué)中必須要聯(lián)系實(shí)際，通過實(shí)踐來幫助學(xué)生較好地掌握PLC技術(shù)。但通常所進(jìn)行的一些如采用發(fā)光二極管靜態(tài)顯示等模擬實(shí)驗(yàn)，不直觀，無真實(shí)感，而且與PLC在企業(yè)自動(dòng)化控制中的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景相差甚遠(yuǎn)，不但影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及教學(xué)效果，同時(shí)也會(huì)形成學(xué)生與企業(yè)崗位要求間的差距。

一、MCGS軟件及其應(yīng)用于PLC教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

MCGS（監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)）是用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它基于Windows平臺(tái)運(yùn)行，能夠?qū)?shù)據(jù)完成現(xiàn)場(chǎng)采集、分析處理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及可視化操控，并按照相應(yīng)的通訊協(xié)議與下位機(jī)建立通訊，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案。

將MCGS組態(tài)軟件引進(jìn)到PLC教學(xué)中，可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)開發(fā)相應(yīng)的監(jiān)控畫面仿真實(shí)際控制對(duì)象，幫助學(xué)生直觀、深刻地理解PLC程序運(yùn)行、控制流程等相關(guān)知識(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高課程的教學(xué)效果;而且也可以設(shè)計(jì)多樣化的程序來豐富學(xué)生的實(shí)踐內(nèi)容，提升學(xué)生的編程技巧和實(shí)際動(dòng)手能力;或者融入學(xué)生自己的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，增加學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加深對(duì)PLC工業(yè)控制過程的理解。

二、MCGS—PLC控制系統(tǒng)

將PLC編程軟件以及MCGS組態(tài)軟件安裝在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，利用通訊電纜將PLC與計(jì)算機(jī)RS—232串口連接，即構(gòu)成了MCGS—PLC控制系統(tǒng)。在MCGS組態(tài)環(huán)境下運(yùn)用構(gòu)件設(shè)計(jì)畫面模擬PLC外圍控制設(shè)備，再通過設(shè)備組態(tài)實(shí)現(xiàn)與PLC的控制連接，然后運(yùn)行MCGS組態(tài)工程，即可直觀地觀測(cè)PLC控制程序運(yùn)行結(jié)果及控制過程狀態(tài)的變化。

三、MCGS組態(tài)仿真下的PLC教學(xué)

教師依據(jù)PLC課程的教學(xué)內(nèi)容，從PLC基本指令及綜合程序應(yīng)用的角度，設(shè)計(jì)開發(fā)相應(yīng)的MCGS工程案例，如彩燈、霓虹字顯示、計(jì)時(shí)鐘及交通燈控制和機(jī)械手控制等，來模擬實(shí)際工程場(chǎng)景，仿真實(shí)際控制效果。

（一）授課前，教師完成MCGS組態(tài)工程的設(shè)計(jì)開發(fā)

圖1所示為機(jī)械手物料傳送控制示意圖，該裝置模擬真實(shí)的生產(chǎn)線，主要完成物體的搬運(yùn)及傳送，機(jī)械手臂的上下、伸縮運(yùn)動(dòng)，傳送帶的正反向運(yùn)行及傳感器限位的變化等一目了然，讓同學(xué)有操控的真實(shí)感。

首先在MCGS軟件組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫控制流程等組態(tài)工作，然后在運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)，如圖2。在與PLC實(shí)現(xiàn)通訊后，通過與PLC間進(jìn)行信號(hào)及各種數(shù)據(jù)交換，最終在軟件仿真的受控對(duì)象上反映出PLC程序與控制結(jié)果之間的關(guān)系。

（二）授課中，利用組態(tài)工程進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控

教師授課前需準(zhǔn)備好PLC主機(jī)和裝有MCGS軟件的電腦（建議預(yù)先將PLC輸入端及電源統(tǒng)一接好線，構(gòu)成一個(gè)便攜模塊，使用時(shí)只需插上電源即可），課中根據(jù)PLC案例要求，進(jìn)行I/O分配、接線圖、梯形圖程序的講解，然后將編寫好的程序下載到PLC中，再配合MCGS組態(tài)工程一起運(yùn)行，進(jìn)行監(jiān)控。

此時(shí)，計(jì)算機(jī)成為了PLC的“控制對(duì)象”，組態(tài)工程將跟隨PLC程序的運(yùn)行以動(dòng)畫、數(shù)值、文字等形式在計(jì)算機(jī)屏幕上反映出PLC的控制過程及結(jié)果。這樣不但可避開繁瑣的接線和操作，讓學(xué)生更專注于對(duì)PLC程序的理解、應(yīng)用和編寫，同時(shí)也能讓學(xué)生體驗(yàn)到設(shè)備控制現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)效果。

（三）通過拓展訓(xùn)練，提高學(xué)生能力

教學(xué)中可適當(dāng)補(bǔ)充MCGS組態(tài)軟件的知識(shí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)和了解MCGS組態(tài)軟件，并針對(duì)一些PLC控制案例，鼓勵(lì)學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自行設(shè)計(jì)、組態(tài)相關(guān)的仿真模塊，并進(jìn)行調(diào)試及模擬運(yùn)行，以培養(yǎng)學(xué)生的PLC思維能力和綜合應(yīng)用能力。

四、結(jié)語(yǔ)

將MCGS軟件應(yīng)用到PLC教學(xué)中，是信息化技術(shù)在PLC教學(xué)中的一種實(shí)踐。利用計(jì)算機(jī)模擬仿真具體的控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)了控制過程和結(jié)果的可視化，不僅便于操作，提高教學(xué)效率，有效地幫助學(xué)生學(xué)習(xí)理解PLC技術(shù)，而且能鍛煉學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，增強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)，為學(xué)生今后就業(yè)奠定良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳作明.工控組態(tài)軟件與PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2007.1.

[2]北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司.MCGS使用手冊(cè)[Z].2005.

[3]霍俊儀，萬東梅.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)探討[J].中國(guó)科技信息，2005（12）.