基于PLC與MCGS組態(tài)軟件的搶答器控制研究

薛小倩，王愛林

（包頭輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 自動(dòng)化系，內(nèi)蒙古 包頭 014035）

0 引言

在當(dāng)前的高職教學(xué)中，直觀教學(xué)尤為重要，而不是偏向于繁多的理論，更多的是偏重于實(shí)踐，才能讓學(xué)生更好地理解教學(xué)內(nèi)容，掌握知識(shí)。同時(shí)，學(xué)生的實(shí)踐和理解能力在此過程中也能夠大大提高。

在此，文章提出了一種PLC實(shí)例與MCGS組態(tài)軟件結(jié)合的設(shè)計(jì)理念，通過PLC編寫程序，連接硬件接線，完成搶答器的控制，然后在組態(tài)軟件中建立畫面并完成PLC與MCGS組態(tài)軟件的通信，最終實(shí)現(xiàn)搶答器的控制過程直觀地在組態(tài)畫面中得以顯示。本文不僅學(xué)習(xí)了PLC設(shè)備與MCGS組態(tài)軟件的連接于通信，同時(shí)驗(yàn)證了PLC所編寫的程序是否符合搶答器的控制要求［1］，即在此檢測(cè)程序的正確性，大大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也鍛煉了對(duì)于PLC軟件編程方面的能力。

1 組態(tài)軟件畫面的建立

1.1 搶答器自動(dòng)控制制作畫面效果圖

建立搶答器自動(dòng)控制畫面之前，首先分析此控制包括哪幾個(gè)部分，然后分別建立。

如圖1所示，在組態(tài)軟件中建立好的效果圖(在1.3中會(huì)進(jìn)行詳細(xì)敘述），由4個(gè)搶答按鈕，4個(gè)搶答席位組成，同時(shí)，每個(gè)搶答席位上都裝有對(duì)應(yīng)搶答席位的指示燈，作用是當(dāng)對(duì)應(yīng)席位的搶答器搶答成功，指示燈便會(huì)相應(yīng)點(diǎn)亮。此部分相對(duì)簡單，目的是讓學(xué)生首先對(duì)建立組態(tài)畫面有一定的認(rèn)識(shí)和了解，便于后續(xù)較為復(fù)雜的知識(shí)理解和掌握。

圖1 搶答器自動(dòng)控制效果

1.2 搶答器的自動(dòng)控制要求

當(dāng)S1按下時(shí)，搶答席1對(duì)應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮，表示搶答器1的搶答成功，其他兩個(gè)席位的控制按鈕S2、S3此時(shí)按下將無效。若想要進(jìn)行下一輪的搶答，需要主持人按下復(fù)位按鈕S0，待系統(tǒng)復(fù)位后，才可進(jìn)行下一輪的搶答。同樣，對(duì)于搶答席2和搶答席3上的搶答按鈕控制過程和搶答席1上的搶答按鈕S1相同。

1.3 建立搶答器自動(dòng)控制工程的畫面流程

1.3.1 建立搶答器控制用戶窗口

計(jì)算機(jī)在安裝了MCGS組態(tài)畫面之后，在電腦的桌面上便有 “MCGS運(yùn)行環(huán)境” 和 “MCGS組態(tài)環(huán)境” 兩個(gè)圖標(biāo)，首先雙擊 “MCGS組態(tài)環(huán)境” 圖標(biāo)，依次完成以下幾項(xiàng)：

(1）在 “用戶窗口” 中單擊 “新建窗口” 按鈕，建立 “窗口0” 。

(2）選中 “窗口0” ，單擊 “窗口屬性” ，進(jìn)入 “用戶窗口屬性設(shè)置” 。

(3）將窗口名稱改為搶答器自動(dòng)控制；窗口標(biāo)題改為搶答器自動(dòng)控制；窗口位置選中 “最大化顯示” ，其他不變，單擊 “確認(rèn)” 。

(4）在 “用戶窗口” 中，選中 “搶答器自動(dòng)控制” ，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的 “設(shè)置為啟動(dòng)窗口” 選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口。

1.3.2 搶答器控制工程畫面設(shè)計(jì)

(1）放置圖形對(duì)象。

同樣的方法，可以選擇 “指示燈” 元件部分，選擇好之后，利用鼠標(biāo)在畫面中擺放，直至滿意的效果。

(2）添加文字標(biāo)注。

2 PLC和MCGS組態(tài)軟件的通信

2.1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫建立

MCGS中的數(shù)據(jù)不同于傳統(tǒng)意義的數(shù)據(jù)或變量，它不只包含變量的數(shù)據(jù)特征，還將與數(shù)據(jù)相關(guān)的其他屬性(如數(shù)據(jù)的狀態(tài)、報(bào)警限值等）及對(duì)數(shù)據(jù)的操作方法(如存盤處理、報(bào)警處理等）封裝在一起，作為一個(gè)整體，以對(duì)象的形式提供服務(wù)［2］。這種把數(shù)值、屬性和方法定義成一體的數(shù)據(jù)成為數(shù)據(jù)對(duì)象。

在MCGS組態(tài)軟件中，數(shù)據(jù)對(duì)象有開關(guān)型、數(shù)值型、字符型、組對(duì)象等類型。不同類型的數(shù)據(jù)對(duì)象，屬性不同，用途也不同［3］。

下面介紹搶答器自動(dòng)控制系統(tǒng)的建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的步驟：首先，在工程中點(diǎn)擊 “實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫” ，在右面菜單欄中有 “新增對(duì)象” 一欄，點(diǎn)擊此狀態(tài)欄，依次增加搶答器控制所需要的數(shù)據(jù)，完成后單擊 “確認(rèn)” 。

2.2 通信參數(shù)設(shè)置

在工程中點(diǎn)擊 “設(shè)備窗口” ，然后在界面中雙擊 “設(shè)備窗口” 選項(xiàng)，然后點(diǎn)擊 “” 圖標(biāo)，或者在打開的界面中點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，打開設(shè)備工具箱，再打開 “設(shè)備管理” ，在此，選擇我們此控制所需要的設(shè)備，包括 “通用串口父設(shè)備” 以及 “西門子S7-200PPI” ，針對(duì)這兩種設(shè)備的屬性進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。

(1） “通用串口父設(shè)備” 的設(shè)置。

從設(shè)置屬性中可以看到，包括有初始工作狀態(tài)、最小采集周期、串口端口號(hào)、通信波特率等，這些屬性的設(shè)置相當(dāng)重要。在此設(shè)定了通信值之后，在PLC中設(shè)定的數(shù)值及其屬性必須要和在組態(tài)軟件中所設(shè)置的一一對(duì)應(yīng)，否則就不能實(shí)現(xiàn)正常通信。

(2） “西門子S7-200PPI” 設(shè)置。

雙擊設(shè)備0，也就是 “西門子S7-200PPI” ，在此我們需要設(shè)置 “基本屬性” 和 “通道連接” 兩個(gè)部分。

在 “基本屬性” 設(shè)置中，將鼠標(biāo)點(diǎn)到 “設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性” 處，然后點(diǎn)擊 “” ，出現(xiàn)下面的畫面，依次 “增加通道” 并且設(shè)置屬性，比如， “I輸入寄存器” 的操作方式是 “只讀” ，而 “Q讀寫寄存器” 的操作方式便為 “讀寫” ，而且要依據(jù)PLC程序中的地址分配修改對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)位的位數(shù)。 “西門子S7-200PPI” 的通道連接設(shè)置如圖2所示。

圖2 “西門子S7-200PPI” 的通道連接設(shè)置

在 “通道連接” 的設(shè)置中，以上是設(shè)置畫面。操作過程是在 “對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)對(duì)象” 處點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，出現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)設(shè)置好的數(shù)據(jù)，包括搶答器中所需要的數(shù)據(jù)類型，比如搶答按鈕S1、搶答席1指示燈Y1等，根據(jù)通道類型所提供的地址位選擇實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的連接。

2.3 動(dòng)畫連接

設(shè)置好工作臺(tái)中的上面3個(gè)部分之后，回到用戶窗口中，打開靜態(tài)畫面。此時(shí)，我們需要設(shè)置的動(dòng)畫連接主要由兩個(gè)方面，一個(gè)是搶答器按鈕，另外一個(gè)是搶答席對(duì)應(yīng)的指示燈。本文逐一進(jìn)行說明。

(1）搶答按鈕部分。

雙擊搶答按鈕S0，出現(xiàn) “數(shù)據(jù)對(duì)象” 狀態(tài)欄，然后點(diǎn)擊 “” ，選擇在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)定義好的 “主持人按鈕 “S0” 。然后，在 “動(dòng)畫連接” 中，進(jìn)行同樣的設(shè)置，之后點(diǎn)擊 “” ，在 “可見度” 狀態(tài)欄中將表達(dá)式同樣和 “主持人按鈕S0” 進(jìn)行連接，點(diǎn)擊確認(rèn)，設(shè)置完畢。

(2）搶答席指示燈部分。此部分的設(shè)置和搶答器按鈕設(shè)置大致相同，在此不做詳細(xì)說明。

3 結(jié)語

通過完成PLC對(duì)搶答器的模擬控制，然后在組態(tài)軟件中建立畫面，并且進(jìn)行PLC與MCGS組態(tài)軟件的通信。實(shí)驗(yàn)證明，上述的控制方案具有良好的控制效果，不僅可以讓學(xué)生對(duì)搶答器的控制有一定的直觀認(rèn)識(shí)，同時(shí)也可以加深對(duì)PLC軟件編程部分的理解。該模擬系統(tǒng)的建立和實(shí)施不僅為PLC與MCGS組態(tài)軟件的搶答器控制提供了理論依據(jù)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)為后續(xù)更為復(fù)雜的PLC模擬控制研究奠定基礎(chǔ)。