摘 要：本文介紹了基于MCGS組態(tài)軟件與西門子S7-200系列可編程序控制器的機械手自動控制系統(tǒng)設計，給出了試驗臺控制系統(tǒng)仿真系統(tǒng)的結構、軟件設計和組態(tài)過程。

關鍵詞：組態(tài)軟件；PLC控制系統(tǒng)；仿真

1 PLC的組態(tài)仿真實現(xiàn)

PLC是PLC控制系統(tǒng)的核心，實現(xiàn)PLC仿真是實現(xiàn)整個系統(tǒng)仿真的關鍵。而實現(xiàn)PLC仿真的實質(zhì)，是使某種設備能模仿PLC控制系統(tǒng)中除PLC以外的所有輸入、輸出設備，而且這些設備能根據(jù)用戶程序（如梯形圖程序）運行起來。

為了實現(xiàn)以上要求，選用了人機界面作為模擬設備。它有豐富的輸入、輸出指示器，經(jīng)設計可以用來模擬現(xiàn)場的各種設備，并即時顯示設備的運行狀態(tài)；它模擬的主令控制器件可以直接在觸摸屏上操作；它還具有強大的策略構件，使人機界面得以執(zhí)行數(shù)值運算、邏輯判斷、流程控制、數(shù)值傳送、數(shù)值轉換、計時器、計數(shù)器等，還可以模擬更智能化的控制設備的需求；另外，它的運行方式與PLC相類似，采用循環(huán)掃描方式；更為重要的是，PLC和人機界面之間的寄存器數(shù)據(jù)可以直接讀取。這樣就很好地解決了用戶程序的輸入和識別問題，也就實現(xiàn)了對PLC的仿真。

2 系統(tǒng)構成

利用“MCGS”軟件設計PLC仿真控制對象，是指在計算機上運行事先編寫好的應用程序，用軟件來代替硬件（被控對象）的工作，借助計算機屏幕觀察控制過程與結果。仿真PLC控制對象的實驗系統(tǒng)結構如圖1。上位機微機配有“MCGS”軟件和西門子PLC編程軟件STEP7-Micro/WIN軟件，下位機采用西門子S7-200型的PLC?！癕CGS”軟件通過RS232接口與PLC之間進行通信，并監(jiān)控PLC所有存儲器、控制器及I/O接口的狀態(tài)，以變量值的形式傳輸?shù)接嬎銠C上，供上位機使用、處理。

3 系統(tǒng)的實現(xiàn)

利用“MCGS”軟件設計的應用軟件，可以仿真多種PLC控制對象。仿真的被控對象不僅可以接受多種由PLC發(fā)出的控制信號，如邏輯開關信號、繼電器控制信號、脈沖信號和各種數(shù)值信號等，還能按照程序的算法以動畫、數(shù)值、文字、標尺等形式在計算機屏幕上反映出PLC的控制過程與結果，可以直接從屏幕上觀察PLC的控制結果正確與否；“MCGS”亦可向PLC發(fā)出各種命令信號，如邏輯開關控制信號、繼電器開關信號、中斷信號及位置信號等?！癕CGS”還能以按鈕、滑動標尺、數(shù)值輸入及單選框、復選框等形式向PLC發(fā)出各種命令和輸出各種參數(shù)，以配合PLC的控制，反映PLC與被控對象（軟件仿真的被控對象）及控制結果之間的關系。

要使畫面中各圖素能夠生動、逼真的運動或顯示，在“MCGS”中需定義一些內(nèi)存變量與外部I/O變量進行配合，并通過在其應用程序命令語言中書寫程序控制自己的應用程序，驅動畫面，用這種仿真方法開發(fā)PLC仿真控制對象，其優(yōu)點是周期短、費用低、可靠性高，能節(jié)省電力資源，維護要求較低，不會危及人身和設備安全；同時，其模擬效果逼真，人機界面生動友好，能達到很好的實驗效果。

4 機械手控制系統(tǒng)組態(tài)仿真實例

4.1 控制要求

按下啟動按鈕后，機械手下移5S，夾緊2S，上升5S，右移10S，下移5S，放松2S，上移5S，左移10S，最后回到原始位置，自動循環(huán)。

4.2 變量及PLC地址分配

總之，隨著現(xiàn)在教學手段的不斷發(fā)展，組態(tài)仿真技術越來越普遍的應用于實驗課程中，它很好地解決了PLC課程實驗需要實際控制對象的問題。另外，仿真控制對象開發(fā)簡單，研制周期短，并且具有練好的兼容性及可擴展性，不需要維護，集眾多優(yōu)點于一體，所以開發(fā)多個仿真控制對象，可以使實驗內(nèi)容多樣化，趣味化，能夠更好的達到教學目的。同時，用組態(tài)軟件建立實際工程的監(jiān)控畫面，與自動控制設備組成控制系統(tǒng)，能較好地模擬工程實踐情況，極大增加了學生的興趣，系統(tǒng)接線方便，實驗效果好，有利于提高學生的動手能力和工程實踐經(jīng)驗。

參考文獻

[1]袁秀英.組態(tài)控制技術.北京：電子工業(yè)出版社，2003

[2]郁漢琪，等.電氣控制與可編程序控制器應用技術.南京：東南大學出版社，2003

[3]王兆義.小型可編程序控制器實用技術（第2版）.北京：機械工業(yè)出版社， 2008.

作者簡介

劉廣（1982-），男，講師，漢族，碩士研究生，主要研究方向：電子信息工程教學及研究。