基于MCGS組態(tài)技術(shù)的PLC實踐教學改革

可編程控制器技術(shù)(PLC技術(shù))是自動化專業(yè)的核心課程之一，是一門知識覆蓋面廣、涉及內(nèi)容多、更新發(fā)展快、強調(diào)理論而又偏重實踐應(yīng)用的課程，與生產(chǎn)實際和工程應(yīng)用結(jié)合緊密且應(yīng)用廣泛。因此深化對PLC實踐教學的改革顯得更為重要。

1 組態(tài)軟件概述
組態(tài)軟件，又稱組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件，譯自英文SCADA，即Supervisorv Control and Data Acquisition(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制)。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件。它們處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。
MCGS(Monitor and Control Generated System，通用臨控系統(tǒng))，由北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司開發(fā)，是一套用于快速構(gòu)造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Micmsoft(各種32位Windows平行上)運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理，以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案。

2 PLC實踐教學中存在的問題
PLC控制應(yīng)用技術(shù)是實踐性非常強的一門課程，如何利用已有的資源，理論聯(lián)系實際，使學生能最大限度地深入學習是該門課程教學中需要解決的問題。目前科學技術(shù)日新月異，企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程都在不斷更新?lián)Q代，為了讓學生能夠盡快適應(yīng)企業(yè)需求，要求我們的實驗內(nèi)容要不斷更新，進而要求實驗設(shè)備要不斷更新。由于受到面積、價格等諸多客觀條件的限制，很難在實驗室配置數(shù)量較多的PLC和較全面的工業(yè)控制對象，也很難實現(xiàn)沒備的不斷更新，因而制約了實驗的數(shù)量和質(zhì)量，普遍存存實驗設(shè)備不足、經(jīng)費不足、實驗內(nèi)容單調(diào)等問題。如何利用現(xiàn)有資源最大限度的滿足實踐教學需求顯得尤為重要。

3 MCGS組態(tài)技術(shù)用于PLC實踐教學
采用組態(tài)軟件與PLC控制系統(tǒng)相結(jié)合，進行二次開發(fā)，對PLC控制系統(tǒng)進行動畫組態(tài)、硬件組態(tài)和控制組態(tài)，通過計算機平臺全真模擬PLC自動化控制的教學實踐過程。即利用MCGS組態(tài)來仿真模擬PLC系統(tǒng)的輸入、輸出設(shè)備?；蛘咭部梢哉f利用MCGS來組態(tài)設(shè)計PLC的控制對象。進行PLC教學時，教師可以利用組態(tài)軟件很容易地實現(xiàn)文字錄入、圖形繪制、動畫連接、程序編寫、視頻輸出等功能。利用組態(tài)軟件仿真模擬PLC的控制對象能解決無實際控制對象或由于經(jīng)費不足購置困難的問題。利用有限的成本，多樣化的程序來豐富學生的實驗內(nèi)容，能有效提高學生的學習興趣、編程技巧和動手能力，大大豐富了PLC實驗課的教學效果和學生的工程實踐經(jīng)驗，達到了全方位教學的目的。將MCGS應(yīng)用于PLC教學是一種新的探索和嘗試。
筆者將以在化工、機械等行業(yè)的生產(chǎn)過程中應(yīng)用廣泛的混料簡易控制實例，講解組態(tài)控制系統(tǒng)的構(gòu)造過程。
3．1 系統(tǒng)控制要求
初始狀態(tài)容器是空的，電磁閥Y1，Y2，Y3，Y4和攪拌機均為OFF，液面?zhèn)鞲衅鱈1，L2，L3均為OFF。按下啟動按鈕，開始下列操作：電磁閥Y1閉合，開始注入液體A，至液面高度為L3時，停止注入液體A，同時開啟電磁閥Y2，注入液體B，當液面高度為L2時，停止注入液體B，同時開啟電磁閥Y3，注入液體C，當液面高度為L1時，停止注入液體C。開啟攪拌機M，攪拌混合時間為10 s。停止攪拌后．開啟Y4放出混合液體，至液體高度降為L3后，再經(jīng)5 s停止放出。
3．2 實施步驟
3．2．1 系統(tǒng)總體設(shè)計
了解系統(tǒng)設(shè)計要求，了解系統(tǒng)工藝過程，進行需求分析，確定組態(tài)軟件與PLC的輸入輸出點。本系統(tǒng)選用西門子S7-200系列PLC，系統(tǒng)I／O分配如表1所示。

3．2．2 程序設(shè)計
根據(jù)系統(tǒng)控制要求，系統(tǒng)程序設(shè)計如圖1所示。

3．2．3 窗口畫面制作
在MCGS用戶窗口巾新建一個多種液體混合監(jiān)控窗口。在窗口中，插入相關(guān)元件，并對其中有動畫效果的圖元進行屬性設(shè)置，如電磁閥的打開與關(guān)閉、攪拌器扇葉的轉(zhuǎn)動、液體的上升與下降等。制作的畫面如圖2所示。