曹蕊蕊 黃輝

摘?要：針對PLC教學(xué)中存在的問題，提出將MCGS組態(tài)軟件技術(shù)引入到PLC教學(xué)中，并以水位控制系統(tǒng)工程為例，講解了如何將PLC與建立的組態(tài)畫面進(jìn)行連接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)畫面監(jiān)控。實(shí)踐證明，通過上位機(jī)PC與下位機(jī)PLC的連接，不僅可以實(shí)現(xiàn)信息交互，還可以達(dá)到實(shí)時監(jiān)控的目的。

關(guān)鍵詞：MCGS;PLC;信息交互;實(shí)時監(jiān)控

可編程控制技術(shù)（PLC）是一門集理論與實(shí)踐相結(jié)合的應(yīng)用課程，也是電氣自動化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)核心課程。PLC技術(shù)知識面廣，更新速度快，與生產(chǎn)實(shí)際和工程緊密結(jié)合。如何在學(xué)院現(xiàn)有的資源和教學(xué)條件下，最大限度的使學(xué)生深入學(xué)習(xí)該門課程，是目前課程教學(xué)中需要重點(diǎn)解決的問題，所以對PLC實(shí)踐教學(xué)的改革變得尤為重要。

1 PLC實(shí)踐教學(xué)存在的問題

目前，PLC課程教學(xué)模式單一，大多還是以傳統(tǒng)教學(xué)方法為主[1-3]，教師以理論講授和編程演示進(jìn)行知識講解，學(xué)生通過編程調(diào)試控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作運(yùn)行情況，但實(shí)驗(yàn)設(shè)備條件有限，學(xué)生只能幾人一個小組的形式進(jìn)行操作練習(xí)，容易造成在現(xiàn)有的上課時間內(nèi)部分同學(xué)無法親自將所學(xué)的知識運(yùn)用到實(shí)際操作驗(yàn)證。同時隨著科技的發(fā)展，企業(yè)的生產(chǎn)工藝和工控設(shè)備都在不斷更新，為了讓學(xué)生們在畢業(yè)后盡快適應(yīng)企業(yè)的需求，就要求教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不斷更新，但實(shí)訓(xùn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限、實(shí)驗(yàn)設(shè)備配置受價格、加之實(shí)驗(yàn)設(shè)備價格昂貴、教學(xué)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(xué)們對某些實(shí)訓(xùn)只能抽象的限于人機(jī)界面編程來仿真模擬該項(xiàng)目的運(yùn)行情況，對學(xué)生們知識的理解與掌握造成一定的影響[3-4]。

2 MCGS組態(tài)軟件在PLC教學(xué)中的交互應(yīng)用

MCGS組態(tài)軟件不僅可對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和實(shí)時監(jiān)測并進(jìn)行分析處理，還是一款可視化操控的操作系統(tǒng)，同時還可與作為下位機(jī)的控制器按照相應(yīng)的通訊協(xié)議建立通訊，以多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題方案的軟件[5]。針對PLC控制人機(jī)界面的不足，將MCGS組態(tài)軟件引入到PLC教學(xué)中，學(xué)生在組態(tài)軟件搭建監(jiān)控畫面來代替體積龐大、價格昂貴的實(shí)物模型，然后將PLC與組態(tài)軟件建立連接與通訊，可逼真模擬實(shí)際設(shè)備的工作狀態(tài)，完成各種復(fù)雜多樣的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，大大提高學(xué)生上課的積極性[6]。

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

本研究以一個水位控制系統(tǒng)工程來分析MCGS組態(tài)軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用。

3.1 系統(tǒng)控制要求

（1）初始狀態(tài)水罐1和水罐2是空的，通過控制水泵、調(diào)節(jié)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(dāng)水罐1的液位低于5m或高于10m的時候產(chǎn)生報警，水罐2的液位低于2m或高于4m時產(chǎn)生報警。

通過上述系統(tǒng)要求，可知該系統(tǒng)有3個輸入點(diǎn)和5個輸出點(diǎn)，選用三菱FX-2N系列CPU作為控制器。

3.2 MCGS組態(tài)軟件設(shè)計

3.2.1 建立數(shù)據(jù)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(nèi)插入相應(yīng)元件，搭建水位控制系統(tǒng)工程，同時對有動畫屬性的原件進(jìn)行屬性設(shè)置。水位控制系統(tǒng)工程如圖2所示。

3.2.3 報警設(shè)置

在組態(tài)環(huán)境中，，對插入的報警構(gòu)件進(jìn)行屬性進(jìn)行設(shè)置，在設(shè)置報警屬性設(shè)置時，對應(yīng)的數(shù)據(jù)對象為液位組，這樣可在一個報警構(gòu)件中同時顯示液位1和液位2的報警信息。報警構(gòu)件如圖3所示。

3.3 PLC程序設(shè)計

以上工程可以在組態(tài)工程中設(shè)置腳本策略和在設(shè)備窗口中設(shè)置模擬設(shè)備以及通道連接初步實(shí)現(xiàn)水位控制系統(tǒng)的模擬運(yùn)行[8]。另外，本系統(tǒng)采用三菱FX2N系列CPU作為控制器，來達(dá)到對MCGS組態(tài)工程畫面實(shí)時監(jiān)控運(yùn)行的目的，其中I/O地址分配表如下表所示。

3.4 系統(tǒng)調(diào)試

根據(jù)輸入、輸出設(shè)備的I/O端子進(jìn)行PLC程序設(shè)計，然后使用上位機(jī)PC電纜連接計算機(jī)的COM口和下位機(jī)PLC通信端口，并進(jìn)行通信設(shè)置。當(dāng)上下位機(jī)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(diào)節(jié)閥和出水閥進(jìn)行控制，來實(shí)現(xiàn)對水位控制系統(tǒng)的監(jiān)控。系統(tǒng)監(jiān)控界面如圖4所示。

3.5 運(yùn)行效果

通過該項(xiàng)目實(shí)踐證明，利用上位機(jī)PC與下位機(jī)PLC連接，可實(shí)現(xiàn)與PLC的實(shí)時信息交互，進(jìn)行系統(tǒng)畫面監(jiān)控，逼真模擬實(shí)物模型，在教學(xué)中起到很好的效果。

4 MCGS組態(tài)軟件在PLC教學(xué)改革中的可行性

實(shí)踐證明，把組態(tài)軟件引入到PLC教學(xué)中，在很大程度上解決了PLC教學(xué)中的瓶頸問題，不僅可以解決因?qū)嵱?xùn)設(shè)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(xué)內(nèi)容的需求，使PLC的某些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目不再抽象化，通過監(jiān)控畫面模擬工控流程，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也為教師在教學(xué)中提供很大的便利。

PLC課程是電氣自動化技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)一門重要的專業(yè)課，對學(xué)生以后在工作實(shí)踐中有很大的幫助，所以為了能夠更好的使課堂教學(xué)內(nèi)容與社會實(shí)踐緊密接軌，必須改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，不斷探索課程之間、學(xué)科之間的相互交叉的教學(xué)新體系，同時建立一支較高水平的教師科研隊(duì)伍，為培養(yǎng)高素質(zhì)的實(shí)踐型人才打下堅(jiān)定的基礎(chǔ)[9-10]。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]魏艷紅，許昌，王桂榮，等.PLC課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2014（3）：93-95.

[3]姚慶文，丁輝.PLC課程的項(xiàng)目教學(xué)設(shè)計與實(shí)踐[J].常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009（06）：112-114.

[4]陳孟元，郎朗.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)技術(shù)在可編程控制器教學(xué)中的交互應(yīng)用研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013，6（30）：129-131+135.

[5]張芬.基于MCGS組態(tài)技術(shù)的PLC實(shí)踐教學(xué)改革[J].電子設(shè)計工程，2012，20（10）：162-164+167.

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

[7]史博.組態(tài)仿真軟件在高職PLC課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].遼寧高職學(xué)報，2010（6）：8.

[8]王國海.可編程序控制器及其應(yīng)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(tài)軟件課程教學(xué)方法研究[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2010，29（9）：111-112+116.

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

基金項(xiàng)目：1.重慶市高等職業(yè)院校專業(yè)能力建設(shè)（骨干專業(yè)）項(xiàng)目資助——機(jī)電一體化技術(shù);2.重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：163284）

作者簡介：曹蕊蕊（1986-），女，碩士，現(xiàn)在重慶安全技術(shù)職業(yè)學(xué)院從事電氣自動化的教育教學(xué)工作，研究方向：高壓直流輸電。