孫式運(yùn)， 楊清志

(亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 亳州 236800)

MCGS組態(tài)控制技術(shù)在PLC項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用

孫式運(yùn)， 楊清志

(亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 亳州 236800)

文章針對(duì)PLC控制技術(shù)課中項(xiàng)目教學(xué)存在的問題，引入了組態(tài)控制技術(shù)，以“自動(dòng)配料裝車”項(xiàng)目為例，詳細(xì)講述了MCGS組態(tài)技術(shù)在項(xiàng)目教學(xué)中的使用步驟和模擬調(diào)試過程。實(shí)踐證明，PLC項(xiàng)目教學(xué)引入了MCGS組態(tài)控制技術(shù)，增加了動(dòng)畫效果，提高了課堂生動(dòng)性和趣味性，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

項(xiàng)目教學(xué)；PLC；組態(tài)控制技術(shù)；動(dòng)畫效果

PLC控制技術(shù)是高職電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)和機(jī)電一體化專業(yè)非常重要的一門專業(yè)課，也是一門實(shí)踐性和綜合性很強(qiáng)的專業(yè)課〔1-2〕，學(xué)生掌握了這門課，將會(huì)為未來的職業(yè)道路增添重要的實(shí)力。然而在學(xué)校日常的PLC教學(xué)中，由于實(shí)訓(xùn)條件的限制，在做實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的時(shí)候會(huì)采用模擬調(diào)試運(yùn)行的方法，比如用按鈕或者開關(guān)來模擬一些傳感器，用LED指示燈來模擬一些設(shè)備的動(dòng)作。這樣會(huì)使實(shí)踐的真實(shí)性很差，使教學(xué)效果大打折扣，甚至?xí)寣W(xué)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(shí)驗(yàn)室所缺乏的設(shè)備，并用動(dòng)畫效果使學(xué)生感覺像置身于真實(shí)場(chǎng)景中，就會(huì)大大提高教學(xué)的生動(dòng)性、趣味性。

MCGS組態(tài)軟件不僅可以讓PLC的教學(xué)變得生動(dòng)有趣，而且也可以讓學(xué)生學(xué)到MCGS組態(tài)控制技術(shù)。下面以PLC教學(xué)中的一個(gè)項(xiàng)目：自動(dòng)配料裝車的控制為例介紹MCGS組態(tài)控制技術(shù)在PLC項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用。

1 MCGS組態(tài)軟件簡(jiǎn)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(chǎng)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)的處理與控制。主要由用戶窗口、設(shè)備窗口、主控窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五個(gè)部分組成。用戶窗口可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和流程的可視化；設(shè)備窗口可以設(shè)置與工業(yè)設(shè)備的通訊連接，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)和控制；主控窗口構(gòu)造了應(yīng)用系統(tǒng)的主要框架；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是系統(tǒng)的核心，是數(shù)據(jù)處理中心；運(yùn)行策略則是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行流程的控制手段〔3〕。其中MCGS在PLC技術(shù)中的應(yīng)用是高職學(xué)生電氣自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)必須掌握的技能。

2 自動(dòng)配料裝車的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制要求

自動(dòng)配料裝車是對(duì)一個(gè)裝車控制系統(tǒng)的控制，要求在車輛未開進(jìn)裝車現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，綠色指示點(diǎn)亮，表示車輛允許進(jìn)入。車輛進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后，綠燈熄滅，四節(jié)傳動(dòng)帶依次啟動(dòng)，最后料倉(cāng)下料閥門打開，開始裝車。同時(shí)紅色指示燈點(diǎn)亮，表示正在裝車，不允許車輛進(jìn)出。車輛裝滿后，表示裝滿的指示燈點(diǎn)亮，料倉(cāng)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(jìn)出的指示燈重新點(diǎn)亮，裝滿的車輛開走，下一車輛準(zhǔn)備開進(jìn)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(dòng)配料裝車I/O分配表

將輸入設(shè)備連接到PLC輸入端，主要是使PLC能夠采集到現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)。將輸出設(shè)備連接到PLC輸出端，使輸出設(shè)備根據(jù)采集到的輸入信號(hào)通過PLC的處理，按照控制要求輸出信號(hào)，使執(zhí)行設(shè)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(shè)計(jì)

學(xué)生在實(shí)訓(xùn)時(shí)要根據(jù)控制要求設(shè)計(jì)PLC控制程序，首先要畫程序流程圖，流程圖如圖1。

圖1 自動(dòng)配料裝車系統(tǒng)控制程序流程圖

學(xué)生要利用PLC編程軟件GX-Developer軟件編寫PLC程序。

3 MCGS組態(tài)設(shè)計(jì)過程

到此PLC部分的程序已經(jīng)設(shè)計(jì)結(jié)束，就可以用模擬的LED指示燈模擬調(diào)試程序了。但是這樣的模擬調(diào)試比較枯燥生澀，學(xué)生很容易失去興趣。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，下面就來設(shè)計(jì)組態(tài)工程，做出動(dòng)畫效果，使本實(shí)訓(xùn)生動(dòng)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(dòng)配料裝車的監(jiān)控畫面如圖2。

圖2 自動(dòng)配料裝車監(jiān)控組態(tài)畫面

其中用了流動(dòng)塊來模擬下料的動(dòng)畫，用風(fēng)扇扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)作為傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)畫，用車輛的移動(dòng)來模擬車輛進(jìn)入和開走的動(dòng)畫，使得整個(gè)實(shí)訓(xùn)在動(dòng)畫效果的輔助下變得生動(dòng)有趣，而且使自動(dòng)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?jiǎng)?chuàng)造出動(dòng)畫效果，就需要?jiǎng)?chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)，本實(shí)訓(xùn)用到的數(shù)據(jù)變量如圖3所示：

圖3 自動(dòng)配料裝車組態(tài)控制數(shù)據(jù)庫(kù)

3.3 組態(tài)設(shè)備窗口，創(chuàng)建設(shè)備通道

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

圖4 自動(dòng)配料裝車組態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)備通道與變量連接

3.4 編寫腳本程序

為了實(shí)現(xiàn)更完美的動(dòng)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(gè)模塊，一個(gè)模塊是控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的；另一個(gè)模塊是控制車輛移動(dòng)的。腳本程序如下：

'傳送帶動(dòng)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(dòng)動(dòng)畫'

IF 裝滿=1 AND 車位<=20 AND 傳送帶四=0 THEN

車位= 車位+1

ELSE

IF 進(jìn)入=0 THEN

車位=-10

裝滿=0

ENDIF

ENDIF

IF 進(jìn)入=1 AND 車位<0 THEN

車位=車位+1

ENDIF

IF 裝滿=1 AND 車位>=20 THEN

進(jìn)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(jī)運(yùn)行調(diào)試

把編寫好的PLC程序?qū)懭隤LC，把組態(tài)工程下載到觸摸屏即可聯(lián)機(jī)調(diào)試。開啟開關(guān)后車輛處于等待進(jìn)入狀態(tài)，傳送帶等待啟動(dòng)，此時(shí)允許進(jìn)出燈亮表示車輛允許進(jìn)入，觸摸“進(jìn)入”按鈕，車輛進(jìn)入裝車現(xiàn)場(chǎng)，傳送帶依次啟動(dòng)，并開始下料。此時(shí)允許進(jìn)出燈滅，正在裝車燈亮，車輛不允許進(jìn)出，此時(shí)觸摸“裝滿”按鈕來模擬車輛裝滿，則正在裝車燈滅，允許進(jìn)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(jié)語

通過設(shè)備窗口的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)組態(tài)與PLC的通訊，既可以用組態(tài)上的開關(guān)控制PLC使系統(tǒng)啟動(dòng)，也可以在組態(tài)畫面上監(jiān)控PLC運(yùn)行狀態(tài)。通過數(shù)據(jù)庫(kù)變量和腳本程序，可以實(shí)現(xiàn)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)和車輛移動(dòng)的動(dòng)畫效果。既解決了實(shí)驗(yàn)室設(shè)備不足的問題，也增加了項(xiàng)目教學(xué)的生動(dòng)性、趣味性〔6〕。

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐證明，基于MCGS組態(tài)技術(shù)的PLC項(xiàng)目教學(xué)極大地激發(fā)了學(xué)生的興趣，幫助學(xué)生提高了PLC技術(shù)的綜合實(shí)踐能力，為項(xiàng)目教學(xué)開辟了新的教學(xué)途徑。

〔1〕 苗紅霞，齊本勝.PLC控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究與實(shí)踐〔J〕.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010,27(3)：136-139.

〔2〕 賴忠喜，張安潔，張占軍.MCGS軟件在PLC項(xiàng)目式教學(xué)中的應(yīng)用〔J〕.電子設(shè)計(jì)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(shù)〔M〕北京：中國(guó)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(jī)變頻調(diào)速中的應(yīng)用〔J〕.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008,29(6)：3-10.

〔5〕 劉曉春.基于MCGS和PLC的電機(jī)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)〔J〕.自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2010，(9)：73-75.

〔6〕 陳明忠，于淑萍.MCGS在PLC教學(xué)中的應(yīng)用〔J〕.中國(guó)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(diǎn)教研項(xiàng)目(2015jyxm535).

孫式運(yùn)(1976-)，男，安徽碭山人，亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)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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