基于MCGS組態軟件技術的PLC實踐教學改革

曹蕊蕊 黃輝

摘?要：針對PLC教學中存在的問題，提出將MCGS組態軟件技術引入到PLC教學中，并以水位控制系統工程為例，講解了如何將PLC與建立的組態畫面進行連接實現系統畫面監控。實踐證明，通過上位機PC與下位機PLC的連接，不僅可以實現信息交互，還可以達到實時監控的目的。

關鍵詞：MCGS;PLC;信息交互;實時監控

可編程控制技術（PLC）是一門集理論與實踐相結合的應用課程，也是電氣自動化技術專業的專業核心課程。PLC技術知識面廣，更新速度快，與生產實際和工程緊密結合。如何在學院現有的資源和教學條件下，最大限度的使學生深入學習該門課程，是目前課程教學中需要重點解決的問題，所以對PLC實踐教學的改革變得尤為重要。

1 PLC實踐教學存在的問題

目前，PLC課程教學模式單一，大多還是以傳統教學方法為主[1-3]，教師以理論講授和編程演示進行知識講解，學生通過編程調試控制實驗設備的操作運行情況，但實驗設備條件有限，學生只能幾人一個小組的形式進行操作練習，容易造成在現有的上課時間內部分同學無法親自將所學的知識運用到實際操作驗證。同時隨著科技的發展，企業的生產工藝和工控設備都在不斷更新，為了讓學生們在畢業后盡快適應企業的需求，就要求教學內容、實驗設備不斷更新，但實訓室實驗設備數量有限、實驗設備配置受價格、加之實驗設備價格昂貴、教學資金投入等一些客觀因素的限制不能隨時更新，所以會造成同學們對某些實訓只能抽象的限于人機界面編程來仿真模擬該項目的運行情況，對學生們知識的理解與掌握造成一定的影響[3-4]。

2 MCGS組態軟件在PLC教學中的交互應用

MCGS組態軟件不僅可對數據進行采集和實時監測并進行分析處理，還是一款可視化操控的操作系統，同時還可與作為下位機的控制器按照相應的通訊協議建立通訊，以多種方式向用戶提供解決實際工程問題方案的軟件[5]。針對PLC控制人機界面的不足，將MCGS組態軟件引入到PLC教學中，學生在組態軟件搭建監控畫面來代替體積龐大、價格昂貴的實物模型，然后將PLC與組態軟件建立連接與通訊，可逼真模擬實際設備的工作狀態，完成各種復雜多樣的實訓項目，大大提高學生上課的積極性[6]。

3 MCGS組態軟件在PLC實踐教學中的應用

本研究以一個水位控制系統工程來分析MCGS組態軟件在PLC教學中的應用。

3.1 系統控制要求

（1）初始狀態水罐1和水罐2是空的，通過控制水泵、調節閥和出水閥的開通情況來控制水罐1和水罐2的液位情況。

（2）當水罐1的液位低于5m或高于10m的時候產生報警，水罐2的液位低于2m或高于4m時產生報警。

通過上述系統要求，可知該系統有3個輸入點和5個輸出點，選用三菱FX-2N系列CPU作為控制器。

3.2 MCGS組態軟件設計

3.2.1 建立數據對象[7]

3.2.2 窗口畫面制作

在MCGS用戶窗口中建立水位控制窗口，在水位控制窗口內插入相應元件，搭建水位控制系統工程，同時對有動畫屬性的原件進行屬性設置。水位控制系統工程如圖2所示。

3.2.3 報警設置

在組態環境中，，對插入的報警構件進行屬性進行設置，在設置報警屬性設置時，對應的數據對象為液位組，這樣可在一個報警構件中同時顯示液位1和液位2的報警信息。報警構件如圖3所示。

3.3 PLC程序設計

以上工程可以在組態工程中設置腳本策略和在設備窗口中設置模擬設備以及通道連接初步實現水位控制系統的模擬運行[8]。另外，本系統采用三菱FX2N系列CPU作為控制器，來達到對MCGS組態工程畫面實時監控運行的目的，其中I/O地址分配表如下表所示。

3.4 系統調試

根據輸入、輸出設備的I/O端子進行PLC程序設計，然后使用上位機PC電纜連接計算機的COM口和下位機PLC通信端口，并進行通信設置。當上下位機連接成功后，通過串口采集水罐1和水罐2的液位值，利用PLC對調節閥和出水閥進行控制，來實現對水位控制系統的監控。系統監控界面如圖4所示。

3.5 運行效果

通過該項目實踐證明，利用上位機PC與下位機PLC連接，可實現與PLC的實時信息交互，進行系統畫面監控，逼真模擬實物模型，在教學中起到很好的效果。

4 MCGS組態軟件在PLC教學改革中的可行性

實踐證明，把組態軟件引入到PLC教學中，在很大程度上解決了PLC教學中的瓶頸問題，不僅可以解決因實訓設備的投入與更新問題帶來的資金問題，還可以滿足不斷更新的教學內容的需求，使PLC的某些實訓項目不再抽象化，通過監控畫面模擬工控流程，大大提高學生的學習興趣，也為教師在教學中提供很大的便利。

PLC課程是電氣自動化技術、機電一體化技術一門重要的專業課，對學生以后在工作實踐中有很大的幫助，所以為了能夠更好的使課堂教學內容與社會實踐緊密接軌，必須改變傳統的教學方法，不斷探索課程之間、學科之間的相互交叉的教學新體系，同時建立一支較高水平的教師科研隊伍，為培養高素質的實踐型人才打下堅定的基礎[9-10]。

參考文獻：

[1]羅俊，朱洪杰.PLC可編程控制技術課程的教學改革與探索[J].西部素質教育，2016，2（10）：83.

[2]魏艷紅，許昌，王桂榮，等.PLC課程實驗教學改革與探索[J].電氣電子教學學報，2014（3）：93-95.

[3]姚慶文，丁輝.PLC課程的項目教學設計與實踐[J].常州輕工職業技術學院學報，2009（06）：112-114.

[4]陳孟元，郎朗.工業控制網絡與組態技術在可編程控制器教學中的交互應用研究[J].實驗技術與管理，2013，6（30）：129-131+135.

[5]張芬.基于MCGS組態技術的PLC實踐教學改革[J].電子設計工程，2012，20（10）：162-164+167.

[6]雷霞.基于MCGS和PLC自動混料系統的應用[J].儀器儀表用戶，2008（3）：126-127.

[7]史博.組態仿真軟件在高職PLC課程教學中的應用[J].遼寧高職學報，2010（6）：8.

[8]王國海.可編程序控制器及其應用（第二版）[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2007：25-26.

[9]雷鈞.組態軟件課程教學方法研究[J].自動化技術與應用，2010，29（9）：111-112+116.

[10]覃貴禮.高職組態軟件控制技術課程教學改革探索[J].廣西教育，2013（2）：74-75.

基金項目：1.重慶市高等職業院校專業能力建設（骨干專業）項目資助——機電一體化技術;2.重慶市高等教育教學改革研究項目（項目編號：163284）

作者簡介：曹蕊蕊（1986-），女，碩士，現在重慶安全技術職業學院從事電氣自動化的教育教學工作，研究方向：高壓直流輸電。