孫式運， 楊清志

(亳州職業(yè)技術學院，安徽 亳州 236800)

MCGS組態(tài)控制技術在PLC項目教學中的應用

孫式運， 楊清志

(亳州職業(yè)技術學院，安徽 亳州 236800)

文章針對PLC控制技術課中項目教學存在的問題，引入了組態(tài)控制技術，以“自動配料裝車”項目為例，詳細講述了MCGS組態(tài)技術在項目教學中的使用步驟和模擬調試過程。實踐證明，PLC項目教學引入了MCGS組態(tài)控制技術，增加了動畫效果，提高了課堂生動性和趣味性，大大激發(fā)了學生的學習興趣。

項目教學；PLC；組態(tài)控制技術；動畫效果

PLC控制技術是高職電氣自動化技術專業(yè)和機電一體化專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課，也是一門實踐性和綜合性很強的專業(yè)課〔1-2〕，學生掌握了這門課，將會為未來的職業(yè)道路增添重要的實力。然而在學校日常的PLC教學中，由于實訓條件的限制，在做實驗實訓項目的時候會采用模擬調試運行的方法，比如用按鈕或者開關來模擬一些傳感器，用LED指示燈來模擬一些設備的動作。這樣會使實踐的真實性很差，使教學效果大打折扣，甚至會讓學生難以理解而失去興趣。但如果用MCGS組態(tài)畫面，則可以畫出實驗室所缺乏的設備，并用動畫效果使學生感覺像置身于真實場景中，就會大大提高教學的生動性、趣味性。

MCGS組態(tài)軟件不僅可以讓PLC的教學變得生動有趣，而且也可以讓學生學到MCGS組態(tài)控制技術。下面以PLC教學中的一個項目：自動配料裝車的控制為例介紹MCGS組態(tài)控制技術在PLC項目教學中的應用。

1 MCGS組態(tài)軟件簡介

MCGS組態(tài)軟件是由昆侖通態(tài)公司開發(fā)的軟件，主要用于工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測、數(shù)據(jù)的處理與控制。主要由用戶窗口、設備窗口、主控窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略五個部分組成。用戶窗口可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)和流程的可視化；設備窗口可以設置與工業(yè)設備的通訊連接，從而可以實現(xiàn)對工業(yè)設備的監(jiān)測和控制；主控窗口構造了應用系統(tǒng)的主要框架；實時數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的核心，是數(shù)據(jù)處理中心；運行策略則是實現(xiàn)系統(tǒng)運行流程的控制手段〔3〕。其中MCGS在PLC技術中的應用是高職學生電氣自動化技術和機電一體化技術專業(yè)必須掌握的技能。

2 自動配料裝車的PLC控制系統(tǒng)設計

2.1 控制要求

自動配料裝車是對一個裝車控制系統(tǒng)的控制，要求在車輛未開進裝車現(xiàn)場時，綠色指示點亮，表示車輛允許進入。車輛進入現(xiàn)場后，綠燈熄滅，四節(jié)傳動帶依次啟動，最后料倉下料閥門打開，開始裝車。同時紅色指示燈點亮，表示正在裝車，不允許車輛進出。車輛裝滿后，表示裝滿的指示燈點亮，料倉停止下料，傳送帶按逆序依次停止，正在裝車的紅燈熄滅，允許進出的指示燈重新點亮，裝滿的車輛開走，下一車輛準備開進來，這樣可以循環(huán)裝車。

2.2 系統(tǒng)控制I/O分配

表1 自動配料裝車I/O分配表

將輸入設備連接到PLC輸入端，主要是使PLC能夠采集到現(xiàn)場的信號。將輸出設備連接到PLC輸出端，使輸出設備根據(jù)采集到的輸入信號通過PLC的處理，按照控制要求輸出信號，使執(zhí)行設備按要求工作。具體I/O分配情況見表1。

2.3 系統(tǒng)PLC程序設計

學生在實訓時要根據(jù)控制要求設計PLC控制程序，首先要畫程序流程圖，流程圖如圖1。

圖1 自動配料裝車系統(tǒng)控制程序流程圖

學生要利用PLC編程軟件GX-Developer軟件編寫PLC程序。

3 MCGS組態(tài)設計過程

到此PLC部分的程序已經設計結束，就可以用模擬的LED指示燈模擬調試程序了。但是這樣的模擬調試比較枯燥生澀，學生很容易失去興趣。為了提高學生學習興趣，調動學生學習積極性，下面就來設計組態(tài)工程，做出動畫效果，使本實訓生動形象，易于理解和接受。

3.1 創(chuàng)建新工程

打開MCGS軟件，選擇新建工程，并創(chuàng)建新窗口，在新建的用戶窗口組態(tài)自動配料裝車的監(jiān)控畫面如圖2。

圖2 自動配料裝車監(jiān)控組態(tài)畫面

其中用了流動塊來模擬下料的動畫，用風扇扇葉的轉動作為傳送帶轉動的動畫，用車輛的移動來模擬車輛進入和開走的動畫，使得整個實訓在動畫效果的輔助下變得生動有趣，而且使自動配料裝車的過程變得易于理解。

3.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)變量

在組態(tài)好畫面后，要創(chuàng)造出動畫效果，就需要創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，本實訓用到的數(shù)據(jù)變量如圖3所示：

圖3 自動配料裝車組態(tài)控制數(shù)據(jù)庫

3.3 組態(tài)設備窗口，創(chuàng)建設備通道

打開設備窗口，添加通用串口父設備，添加三菱FX系列編程口，設置好參數(shù)并添加設備通道〔4-5〕。設備通道與連接變量情況如圖4。

圖4 自動配料裝車組態(tài)控制系統(tǒng)設備通道與變量連接

3.4 編寫腳本程序

為了實現(xiàn)更完美的動畫效果，還要添加循環(huán)策略，編寫腳本程序。腳本程序可分為兩個模塊，一個模塊是控制風扇轉動的；另一個模塊是控制車輛移動的。腳本程序如下：

'傳送帶動畫'

IF 傳送帶四=1 AND 扇葉1<4 THEN

扇葉1=扇葉1+1

ELSE

扇葉1=1

ENDIF

IF 傳送帶三=1 AND 扇葉2<4 THEN

扇葉2=扇葉2+1

ELSE

扇葉2=1

ENDIF

IF 傳送帶二=1 AND 扇葉3<4 THEN

扇葉3=扇葉3+1

ELSE

扇葉3=1

ENDIF

IF 傳送帶一=1 AND 扇葉4<4 THEN

扇葉4=扇葉4+1

ELSE

扇葉4=1

ENDIF

'車輛移動動畫'

IF 裝滿=1 AND 車位<=20 AND 傳送帶四=0 THEN

車位= 車位+1

ELSE

IF 進入=0 THEN

車位=-10

裝滿=0

ENDIF

ENDIF

IF 進入=1 AND 車位<0 THEN

車位=車位+1

ENDIF

IF 裝滿=1 AND 車位>=20 THEN

進入=0

開始=0

ENDIF

IF 車位=0 and 裝滿=0 THEN

裝車=1

開始=1

ENDIF

IF 裝滿=1 THEN

裝車=0

ENDIF

4 聯(lián)機運行調試

把編寫好的PLC程序寫入PLC，把組態(tài)工程下載到觸摸屏即可聯(lián)機調試。開啟開關后車輛處于等待進入狀態(tài)，傳送帶等待啟動，此時允許進出燈亮表示車輛允許進入，觸摸“進入”按鈕，車輛進入裝車現(xiàn)場，傳送帶依次啟動，并開始下料。此時允許進出燈滅，正在裝車燈亮，車輛不允許進出，此時觸摸“裝滿”按鈕來模擬車輛裝滿，則正在裝車燈滅，允許進出燈亮，裝滿指示燈亮，下料閥和傳送帶則依次按逆序停止，車輛開走。

5 結語

通過設備窗口的設置，可以實現(xiàn)組態(tài)與PLC的通訊，既可以用組態(tài)上的開關控制PLC使系統(tǒng)啟動，也可以在組態(tài)畫面上監(jiān)控PLC運行狀態(tài)。通過數(shù)據(jù)庫變量和腳本程序，可以實現(xiàn)傳送帶轉動和車輛移動的動畫效果。既解決了實驗室設備不足的問題，也增加了項目教學的生動性、趣味性〔6〕。

經過多年的教學實踐證明，基于MCGS組態(tài)技術的PLC項目教學極大地激發(fā)了學生的興趣，幫助學生提高了PLC技術的綜合實踐能力，為項目教學開辟了新的教學途徑。

〔1〕 苗紅霞，齊本勝.PLC控制技術實驗教學改革研究與實踐〔J〕.實驗技術與管理，2010,27(3)：136-139.

〔2〕 賴忠喜，張安潔，張占軍.MCGS軟件在PLC項目式教學中的應用〔J〕.電子設計工程，2015,23(15):35-38.

〔3〕 張文明，華組銀，呂景泉，劉志軍. 嵌入式組態(tài)控制技術〔M〕北京：中國鐵道出版社出版，2011.

〔4〕 李新勝，張德江.基于MCGS和PLC的監(jiān)控系統(tǒng)在電機變頻調速中的應用〔J〕.長春工業(yè)大學學報，2008,29(6)：3-10.

〔5〕 劉曉春.基于MCGS和PLC的電機運行參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)設計〔J〕.自動化技術與應用，2010，(9)：73-75.

〔6〕 陳明忠，于淑萍.MCGS在PLC教學中的應用〔J〕.中國現(xiàn)代教育裝備，2010,(3)：66-68.

1008-3723(2017)05-043-03

10.3969/j.issn 1008-3723.2017.05.019

2017-06-17

安徽省教育廳重點教研項目(2015jyxm535).

孫式運(1976-)，男，安徽碭山人，亳州職業(yè)技術學院講師，維修電工技師.研究方向：現(xiàn)代電氣控制.

G642.0

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