MCGS组态软件在PLC实验教学中的应用

王兰英

（长春汽车工业高等专科学校，吉林长春130011）

MCGS组态软件在PLC实验教学中的应用

王兰英

（长春汽车工业高等专科学校，吉林长春130011）

将MCGS组态软件用于PLC实验教学，解决了传统PLC实验教学存在的缺陷.以4层电梯呼层显示为例阐述了MCGS在PLC教学中的具体应用.

MCGS组态软件；PLC实验教学；四层电梯呼层显示

1 引 言

随着计算机科学技术的进步，特别是计算机控制技术的发展，使职业技术学校的实验教学，也随之进入到了一个更高的领域.为体现实验教学的直观性和实践性，将MCGS组态软件用于PLC实验教学，是一种新的探索和尝试.

2 组态控制技术和MCGS组态软件

组态控制技术是一种计算机控制技术，采用组态技术构成的计算机系统，在硬件设计上，除采用工业PC机外，系统还可大量采用各种通用的I／O接口设备和现场设备，不再需要单独进行具体电路设计，从而提高了工控系统的可靠性.

MCGS组态软件是北京通态自动化软件科技有限公司开发的，用于快速构建和生成计算机监控系统，它能够在Microsoft Windows的多个操作系统上运行，通过对现场数据采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等方式，向用户提供解决实际工程问题的方案，在自动化领域有着广泛的应用.其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略5部分构成，分别完成不同的工作，其系统包括组态环境和运行环境2部分，组态环境是帮助用户设计和构建自己的应用系统.运行环境是按用户指定的方式运行并进行各种处理，以完成用户组态设计的目标和功能，具体的组态过程包括系统菜单组态、系统参数组态、设备构件组态、用户界面组态、实时数据对象组态和运动策略组态.其相互关系和任务如图1所示.

图1 组态间相互关系和任务

3 传统PLC实验教学存在的缺陷

传统PLC实验教学的一般思路是，根据系统控制要求选择PLC硬件配置，譬如有多少个开关输入量、模拟输入量、开关输出量、模拟输出量；然后编写梯形图并输入到PLC中；最后输出，在实验板上观察运行结果.这种教学方式缺乏直观性，学生不能观察到中间变量，不能体会实验的变化过程，因此对实验结果只能有感性认识，被动地接受，其教学效果不好，尤其是组态控制技术发展的今天，工厂中很多自动生产线和生产设备，都已经广泛采用了计算机与PLC构成的网络系统控制.这样就要求学生不仅要具有PLC编程知识，还应具有计算机组态系统知识，以满足将来实际工作的需求.因此，PLC实验教学方式也应随之改变，其实验教学内容，也应与生产实际应用保持一致，而传统的PLC实验教学方式，不能解决这一问题.为了弥补此缺陷，在PLC实验教学项目上，加入了MCGS组态设计内容，以体现实验教学的实用性和直观性.

4 MCGS组态软件用于PLC实验教学

将MCGS组态软件用于PLC实验教学，可通过电脑动画显示，监控实验的动态过程，使其具有直观性、灵活性和参与性.下面以4层电梯呼层显示PLC实验教学为例，具体实验步骤及过程如下.

4.1 根据系统控制要求选择硬件配置

首先分析实验项目的控制要求及工艺过程，明确输入／输出点数，选择PLC类型、I／O接口、电缆、接线板及必备的实验工具.由于此项目采用的是松下FP1系列的编程软件和TVT－90型PLC实验训练装置，因此电梯呼层显示的控制要求如下：

1）当轿箱停1层或2层或3层时，按4层PB4钮呼梯，则轿箱升至4层碰LS4停.

2）当轿箱停4层或3层或2层时，按1层PB1钮呼梯，则轿箱降至1层碰LS1停.

3）当轿箱位于1层，若按下2层PB2按钮呼梯，则轿箱上升至2层碰LS2停，若按下3层PB3按钮呼梯，则轿箱上升至3层碰LS3停.

4）当轿箱位于4层，若按下3层PB3按钮呼梯，则轿箱下降至3层碰LS3停，若按下2层PB2按钮呼梯，则轿箱下降至2层碰LS2停.

5）当轿箱停于1层，而2，3，4层均有人按钮呼梯时，则轿箱升至2层碰LS2暂停后，继续上升至3层碰LS3暂停后，继续上升至4层碰LS4停止.

6）当轿箱停于4层，而1，2，3层均有人按钮呼梯时，则轿箱降至3层碰LS3暂停后，继续下降至2层碰LS2暂停后，继续下降至1层碰LS1停止.

7）轿箱在楼梯间运行时间超过12s，电梯停止运动.

8）当轿箱上升或下降途中，任何反方向下降或上升的按钮呼梯均无效.

9）楼层显示灯亮表明该楼层有信号请求，灯灭表明该楼层请求信号消除.

图2 电梯控制模型示意图

其4层电梯呼层显示的工艺过程如图2所示，其4层电梯呼层显示的I／O口分配如下：

输入口 呼梯按钮PB4－X0，呼梯按钮PB3－X1，呼梯按钮PB2－X2，呼梯按钮PB1－X3，平层信号LS4－X4，平层信号LS3－X5，平层信号LS2－X6，平层信号LS1－X7.

输出口 上升↑－Y5，下降↓－Y0，1层指示灯－Y1，2层指示灯－Y2，3层指示灯－Y3，4层指示灯－Y4.

4.2 编程软件设计与MCGS组态设计

1）首先划分PLC与MCGS各自的任务，该项目将系统全部的控制工作交给PLC完成，只用MCGS进行状态监视和动画模拟，其PLC控制程序用编程软件来编写设计.

设计后的电梯控制梯形图如图3所示.

图3 电梯控制梯形图

2）MCGS组态设计步骤.

a.建立工程项目名称，设置启动窗口，绘制工程画面，设计画面流程，定义数据对象，建立实时数据库变量.

b.建立系统窗口并定义属性，制作监控画面，设置动画属性，进行动画连接.制作动态监控画面是组态软件的最终目的，一般的设计过程是先建立静态画面，利用系统提供的绘图工具来画出效果图，然后对图形进行动画设计，如电梯控制按钮的动作变化，楼层指示灯及上升、下降指示的颜色变化、呼层位置的上、下移动变化，进行动画效果设计，并将图形对象与实时数据库中的数据对象，建立相关性动画连接.其设计后的4层电梯呼层显示控制示意图如图4所示.

图4 4层电梯呼层显示控制示意图

c.定义主控窗口属性，定义系统运行权限，编辑用户菜单，定义数据库文件名.

d.调用驱动程序，定义PLC通信协议，开通PLC通道并与数据库变量实现连接.

e.编写运行策略和脚本程序，制作数据库报表，绘制运行曲线.

4.3 系统调试运行

1）按照PLC实验装置接线图，连接4层电梯呼层显示模拟实验线路板.

2）接通PLC及模拟实验装置的电源，置于运动状态并观察其是否正常.

3）完成计算机与PLC连接，将编制好的梯形图程序传入PLC中并下载.

4）按照控制要求进行调试，启动MCGS组态运行环境，监控系统状态.

注意：PLC的编程界面与MCGS的运行界面，不允许同时进行.

5 结束语

将MCGS组态软件用于PLC实验教学，体现了MCGS组态软件强大的数据处理和图形表现能力，是MCGS与PLC完美的结合，在教学效果和质量上，它不仅能开拓学生的想象能力、创新能力，而且还能体现整个实验的全过程，不仅有利于学生理解和掌握知识点、技能点，还有利于发挥学生学习的兴趣和参与的热情，同时也提高了PLC编程软件和MCGS组态软件的设计能力.

［1］ 常斗南.可编程序控制器原理、应用、实验［M］.2版.北京：机械工业出版社，2008：368－380.

［2］ 李全利.可编程序控制器及其网络系统的综合应用［M］.北京：机械工业出版社，2005：196－208.

［3］ 北京昆仑通态自动化软件科技有限公司.MCGS组态软件初、高级培训教材［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

［责任编辑：郭 伟］

2012－05－27

王兰英（1958－），女，江苏无锡人，长春汽车工业高等专科学校高级讲师，从事PLC实验教学及研究工作.