MCGS组态软件技术在PLC 实训教学中的应用
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作者: 宋辉
摘 要： 利用MCGS组态软件来仿真模拟PLC的控制对象，能解决无实际控制对象或由于经费不足购置困难的问题。利用有限的成本、多样化的程序来丰富学生的实训内容，能有效提高学生的学习兴趣、编程技巧和动手能力，大大丰富PLC的实训教学效果和学生的实践经验，达到实训教学目的。
关键词： 可编程控制器 MCGS组态软件 PLC实训教学
可编程控制器（PLC）是综合计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型自动控制装置，它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便、易于编程及适应工业环境下应用等一系列优点，已经广泛应用于钢铁、水泥、石油、电力、造纸和环保等行业。由于PLC在工业自动化中具有重要地位，因此，在各类职教院校都开设了有关可编程控制器应用方面的课程。
一、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，系统大量采用各种成熟通用的I/O接口设备和现场设备，基本不再需要单独进行具体电路设计，这样提高了工控系统的可靠性。
MCGS（Monitor and Control Generated System，通用监控系统）组态软件是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司开发的，用于快速构造和生成计算机监控系统，它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，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各种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使用。
MCGS系统包括组态环境和运行环境两个部分，具体的组态过程包括系统菜单和系统参数组态、设备构件组态、用户界面组态、实时数据对象组态和运行策略组态。
二、目前PLC实训教学所存在的问题
在目前的PLC实训教学中，都要进行一些典型的编程训练，在进行实际的实训教学过程中一般采取的方法都是根据系统的控制要求或工艺要求来选择PLC硬件的配置，譬如需要多少个开关输入量、模拟输入量、开关输出量、模拟输出量等;然后在编写梯形图并输入到可编程控制器中，运行PLC，最后在实训装置上观察运行结果。这种教学方式缺乏直观性，学生不能观察到中间变量，不能体会变化过程，因此对实训结果也只能有感性认识，被动接受。另外，由于有些被控设备体积大、造价高，很难给学生配置，因此只能通过实训装置来反映PLC的运行结果，也因此可能会存在操作复杂、学生难以理解等问题。那么如何利用已有的资源，最大限度地提高PLC实训教学效果，就是我们需要解决的问题。如果我们利用MCGS组态软件来仿真模拟PLC的控制对象，就能很好地解决无实际控制对象或由于经费不足购置困难等问题。同时，利用有限的成本、多样化的程序来丰富学生的实训内容，也能有效提高学生的学习兴趣、编程技巧和动手能力，大大丰富PLC的实训教学效果和学生的实践经验，达到实训教学目的。
三、MCGS组态环境下PLC应用仿真实训教学
1.实训课题的选择
实训课题的选择主要是先通过分析工艺过程及控制要求，明确可编程控制器的输入/输出点数（包括开并量和模拟量），选择可编程序控制器（PLC）类型、I/O接口、电缆、接线板及所需的实训工具。然后从PLC指令的应用角度（适用场合）开展工作，其主要目的就是直观地仿真PLC的实际控制效果。比如：触点线圈指令选择小车自动往返，定时器指令选择异步电动机的星三角降压启动控制，计数器指令选择灯亮20次自动停止控制，数据传送与比较指令选择料斗方向自动控制，编码段码指令选择抢答器控制，移位寄存器指令选择废品剔除控制，步进指令选择机械手控制，等等。
2. MCGS组态的设定
MCGS组态的设定主要是两个方面的进行，一是实训界面的设计，二是硬件驱动及链接的设置。实训界面的设计总体上讲就是创建优美逼真的人机界面，使学生在使用时如同身临工作环境，进一步激发学习热情，达到锻炼解决实践问题的能力。具体设置方法可以通过以下几个方面去实现。
（1）图形的绘制
利用MCGS系统内部所提供的常用的图元、图符及动画构件对象来构建我们所需的控制对象。
（2）动画的设计
根据工艺过程及控制要求，通过设定动画属性和脚本程序的编写，实现各种动态界面。
（3）创建数据对象
数据对象是MCGS中为实现监控要求而建立的一些具有不同数据格式的变量，它们可以是开关量、数值量、字符、数据组等。这些数据对象在界面设计过程中通过属性设置建立与各个界面图元的连接，进而才能实现好的监控界面。
（4）运行策略
运行策略是MCGS为用户提供的一个较为高级的开发平台。在这一平台中，MCGS提供了大量的策略构件，我们可以通过这一平台，编写与设计界面有关的动画程序或是编写与现场控制参数有关的数据处理控制程序，还可以利用其提供的定时器构件实现现场需要的定时操作，打开关闭各种窗口及策略。
（5）硬件驱动的调用及链接
通过在MCGS中的设备驱动窗口正确进行设置就可实现将PLC的各种工作信息传递到电脑中。这一工作包括三个方面，一是正确建立通信协议；二是正确添加PLC信息；三是正确进行MCGS中数据对象与PLC存储器的连接。
3.明确仿真界面中与PLC内部信号的分配
向学生交待PLC中各物理量的意义。比如哪个是启动按钮、哪个是停止按钮、哪个是向下动作的输出控制、哪个是左移动的输出控制等。这是编写实验程序必不可少的一步。
4.编写调试PLC程序
根据1、2、3项要求，编写实现其控制要求的PLC程序，并在编写完毕后，首先通过编程软件进行程序调试，程序调试无误后，可进入仿真界面，进一步确认程序的正确与否。
5.调试
进入MCGS运行环境，打开实训仿真界面，在PLC处于运行状态的前提下，操作仿真界面中的监控按钮，可观察到被控对象的工作过程。若程序编写错误，则被控对象将不能按要求工作，学生依此不断修改程序，直至完成实训任务。
四、结语
MCGS环境下PLC应用仿真实训教学的关键是设计一系列供实训教学使用的仿真环境。开展此项工作可有效地提高学生的学习兴趣，解决学习PLC应用技术教学过程中理论联系实际的问题，使学生的编程练习目的性强，效果易检验；可有效地缓解PLC实验实训设备不足与教育投入的矛盾，在仅有PLC和编程电脑的条件下实现较复杂的PLC应用的实训，利用少点数的PLC完成多点数PLC的功能，是PLC实训教学方式的一种探索和进步。
参考文献：
［1］吴作明.工控组态软件与PLC应用技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2007：1.
［2］戴一平.可编程控制器技术及应用［M］.北京：机械工业出版社，2004.2.
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