王蘭英

（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校，吉林長(zhǎng)春130011）

MCGS組態(tài)軟件在PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

王蘭英

（長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校，吉林長(zhǎng)春130011）

將MCGS組態(tài)軟件用于PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)，解決了傳統(tǒng)PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的缺陷.以4層電梯呼層顯示為例闡述了MCGS在PLC教學(xué)中的具體應(yīng)用.

MCGS組態(tài)軟件；PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)；四層電梯呼層顯示

1 引 言

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，使職業(yè)技術(shù)學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也隨之進(jìn)入到了一個(gè)更高的領(lǐng)域.為體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直觀性和實(shí)踐性，將MCGS組態(tài)軟件用于PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是一種新的探索和嘗試.

2 組態(tài)控制技術(shù)和MCGS組態(tài)軟件

組態(tài)控制技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，采用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在硬件設(shè)計(jì)上，除采用工業(yè)PC機(jī)外，系統(tǒng)還可大量采用各種通用的I／O接口設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不再需要單獨(dú)進(jìn)行具體電路設(shè)計(jì)，從而提高了工控系統(tǒng)的可靠性.

MCGS組態(tài)軟件是北京通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司開(kāi)發(fā)的，用于快速構(gòu)建和生成計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它能夠在Microsoft Windows的多個(gè)操作系統(tǒng)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等方式，向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用.其結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略5部分構(gòu)成，分別完成不同的工作，其系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境2部分，組態(tài)環(huán)境是幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)建自己的應(yīng)用系統(tǒng).運(yùn)行環(huán)境是按用戶指定的方式運(yùn)行并進(jìn)行各種處理，以完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能，具體的組態(tài)過(guò)程包括系統(tǒng)菜單組態(tài)、系統(tǒng)參數(shù)組態(tài)、設(shè)備構(gòu)件組態(tài)、用戶界面組態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象組態(tài)和運(yùn)動(dòng)策略組態(tài).其相互關(guān)系和任務(wù)如圖1所示.

圖1 組態(tài)間相互關(guān)系和任務(wù)

3 傳統(tǒng)PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的缺陷

傳統(tǒng)PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一般思路是，根據(jù)系統(tǒng)控制要求選擇PLC硬件配置，譬如有多少個(gè)開(kāi)關(guān)輸入量、模擬輸入量、開(kāi)關(guān)輸出量、模擬輸出量；然后編寫梯形圖并輸入到PLC中；最后輸出，在實(shí)驗(yàn)板上觀察運(yùn)行結(jié)果.這種教學(xué)方式缺乏直觀性，學(xué)生不能觀察到中間變量，不能體會(huì)實(shí)驗(yàn)的變化過(guò)程，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果只能有感性認(rèn)識(shí)，被動(dòng)地接受，其教學(xué)效果不好，尤其是組態(tài)控制技術(shù)發(fā)展的今天，工廠中很多自動(dòng)生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備，都已經(jīng)廣泛采用了計(jì)算機(jī)與PLC構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)控制.這樣就要求學(xué)生不僅要具有PLC編程知識(shí)，還應(yīng)具有計(jì)算機(jī)組態(tài)系統(tǒng)知識(shí)，以滿足將來(lái)實(shí)際工作的需求.因此，PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式也應(yīng)隨之改變，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，也應(yīng)與生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用保持一致，而傳統(tǒng)的PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，不能解決這一問(wèn)題.為了彌補(bǔ)此缺陷，在PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目上，加入了MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)內(nèi)容，以體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)用性和直觀性.

4 MCGS組態(tài)軟件用于PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)

將MCGS組態(tài)軟件用于PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可通過(guò)電腦動(dòng)畫顯示，監(jiān)控實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，使其具有直觀性、靈活性和參與性.下面以4層電梯呼層顯示PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，具體實(shí)驗(yàn)步驟及過(guò)程如下.

4.1 根據(jù)系統(tǒng)控制要求選擇硬件配置

首先分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的控制要求及工藝過(guò)程，明確輸入／輸出點(diǎn)數(shù)，選擇PLC類型、I／O接口、電纜、接線板及必備的實(shí)驗(yàn)工具.由于此項(xiàng)目采用的是松下FP1系列的編程軟件和TVT－90型PLC實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練裝置，因此電梯呼層顯示的控制要求如下：

1）當(dāng)轎箱停1層或2層或3層時(shí)，按4層PB4鈕呼梯，則轎箱升至4層碰LS4停.

2）當(dāng)轎箱停4層或3層或2層時(shí)，按1層PB1鈕呼梯，則轎箱降至1層碰LS1停.

3）當(dāng)轎箱位于1層，若按下2層PB2按鈕呼梯，則轎箱上升至2層碰LS2停，若按下3層PB3按鈕呼梯，則轎箱上升至3層碰LS3停.

4）當(dāng)轎箱位于4層，若按下3層PB3按鈕呼梯，則轎箱下降至3層碰LS3停，若按下2層PB2按鈕呼梯，則轎箱下降至2層碰LS2停.

5）當(dāng)轎箱停于1層，而2，3，4層均有人按鈕呼梯時(shí)，則轎箱升至2層碰LS2暫停后，繼續(xù)上升至3層碰LS3暫停后，繼續(xù)上升至4層碰LS4停止.

6）當(dāng)轎箱停于4層，而1，2，3層均有人按鈕呼梯時(shí)，則轎箱降至3層碰LS3暫停后，繼續(xù)下降至2層碰LS2暫停后，繼續(xù)下降至1層碰LS1停止.

7）轎箱在樓梯間運(yùn)行時(shí)間超過(guò)12s，電梯停止運(yùn)動(dòng).

8）當(dāng)轎箱上升或下降途中，任何反方向下降或上升的按鈕呼梯均無(wú)效.

9）樓層顯示燈亮表明該樓層有信號(hào)請(qǐng)求，燈滅表明該樓層請(qǐng)求信號(hào)消除.

圖2 電梯控制模型示意圖

其4層電梯呼層顯示的工藝過(guò)程如圖2所示，其4層電梯呼層顯示的I／O口分配如下：

輸入口 呼梯按鈕PB4－X0，呼梯按鈕PB3－X1，呼梯按鈕PB2－X2，呼梯按鈕PB1－X3，平層信號(hào)LS4－X4，平層信號(hào)LS3－X5，平層信號(hào)LS2－X6，平層信號(hào)LS1－X7.

輸出口 上升↑－Y5，下降↓－Y0，1層指示燈－Y1，2層指示燈－Y2，3層指示燈－Y3，4層指示燈－Y4.

4.2 編程軟件設(shè)計(jì)與MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)

1）首先劃分PLC與MCGS各自的任務(wù)，該項(xiàng)目將系統(tǒng)全部的控制工作交給PLC完成，只用MCGS進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視和動(dòng)畫模擬，其PLC控制程序用編程軟件來(lái)編寫設(shè)計(jì).

設(shè)計(jì)后的電梯控制梯形圖如圖3所示.

圖3 電梯控制梯形圖

2）MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)步驟.

a.建立工程項(xiàng)目名稱，設(shè)置啟動(dòng)窗口，繪制工程畫面，設(shè)計(jì)畫面流程，定義數(shù)據(jù)對(duì)象，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)變量.

b.建立系統(tǒng)窗口并定義屬性，制作監(jiān)控畫面，設(shè)置動(dòng)畫屬性，進(jìn)行動(dòng)畫連接.制作動(dòng)態(tài)監(jiān)控畫面是組態(tài)軟件的最終目的，一般的設(shè)計(jì)過(guò)程是先建立靜態(tài)畫面，利用系統(tǒng)提供的繪圖工具來(lái)畫出效果圖，然后對(duì)圖形進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)，如電梯控制按鈕的動(dòng)作變化，樓層指示燈及上升、下降指示的顏色變化、呼層位置的上、下移動(dòng)變化，進(jìn)行動(dòng)畫效果設(shè)計(jì)，并將圖形對(duì)象與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)對(duì)象，建立相關(guān)性動(dòng)畫連接.其設(shè)計(jì)后的4層電梯呼層顯示控制示意圖如圖4所示.

圖4 4層電梯呼層顯示控制示意圖

c.定義主控窗口屬性，定義系統(tǒng)運(yùn)行權(quán)限，編輯用戶菜單，定義數(shù)據(jù)庫(kù)文件名.

d.調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序，定義PLC通信協(xié)議，開(kāi)通PLC通道并與數(shù)據(jù)庫(kù)變量實(shí)現(xiàn)連接.

e.編寫運(yùn)行策略和腳本程序，制作數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表，繪制運(yùn)行曲線.

4.3 系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行

1）按照PLC實(shí)驗(yàn)裝置接線圖，連接4層電梯呼層顯示模擬實(shí)驗(yàn)線路板.

2）接通PLC及模擬實(shí)驗(yàn)裝置的電源，置于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并觀察其是否正常.

3）完成計(jì)算機(jī)與PLC連接，將編制好的梯形圖程序傳入PLC中并下載.

4）按照控制要求進(jìn)行調(diào)試，啟動(dòng)MCGS組態(tài)運(yùn)行環(huán)境，監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài).

注意：PLC的編程界面與MCGS的運(yùn)行界面，不允許同時(shí)進(jìn)行.

5 結(jié)束語(yǔ)

將MCGS組態(tài)軟件用于PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)，體現(xiàn)了MCGS組態(tài)軟件強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理和圖形表現(xiàn)能力，是MCGS與PLC完美的結(jié)合，在教學(xué)效果和質(zhì)量上，它不僅能開(kāi)拓學(xué)生的想象能力、創(chuàng)新能力，而且還能體現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，不僅有利于學(xué)生理解和掌握知識(shí)點(diǎn)、技能點(diǎn)，還有利于發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和參與的熱情，同時(shí)也提高了PLC編程軟件和MCGS組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)能力.

［1］ 常斗南.可編程序控制器原理、應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)［M］.2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：368－380.

［2］ 李全利.可編程序控制器及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005：196－208.

［3］ 北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司.MCGS組態(tài)軟件初、高級(jí)培訓(xùn)教材［Z］.2008：1－98.

Using MCGS configuration software in PLC experiment teaching

WANG Lan－ying
（Changchun Aotomobile Industry institute，Changchun 130011，China）

The MCGS configuration software was used in PLC experiment teaching to overcome the shortcoming of traditional PLC experiment teaching.A four－storey elevator call－layer display system was introduced as an example of PLC experiment teaching using the MCGS configuration software.

MCGS configuration software；PLC experiment teaching；four－storey elevator calllayer display

O436.3

A

1005－4642（2012）11－0044－03

［責(zé)任編輯：郭 偉］

2012－05－27

王蘭英（1958－），女，江蘇無(wú)錫人，長(zhǎng)春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校高級(jí)講師，從事PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)及研究工作.