MCGS组态控制技术在PLC项目教学中的应用

2017-11-08孙式运杨清志

辽宁科技学院学报 2017年5期

关键词：扇叶传送带装车

孙式运，杨清志

(亳州职业技术学院，安徽亳州 236800)

MCGS组态控制技术在PLC项目教学中的应用

孙式运，杨清志

(亳州职业技术学院，安徽亳州 236800)

文章针对PLC控制技术课中项目教学存在的问题，引入了组态控制技术，以“自动配料装车”项目为例，详细讲述了MCGS组态技术在项目教学中的使用步骤和模拟调试过程。实践证明，PLC项目教学引入了MCGS组态控制技术，增加了动画效果，提高了课堂生动性和趣味性，大大激发了学生的学习兴趣。

项目教学；PLC；组态控制技术；动画效果

PLC控制技术是高职电气自动化技术专业和机电一体化专业非常重要的一门专业课，也是一门实践性和综合性很强的专业课〔1-2〕，学生掌握了这门课，将会为未来的职业道路增添重要的实力。然而在学校日常的PLC教学中，由于实训条件的限制，在做实验实训项目的时候会采用模拟调试运行的方法，比如用按钮或者开关来模拟一些传感器，用LED指示灯来模拟一些设备的动作。这样会使实践的真实性很差，使教学效果大打折扣，甚至会让学生难以理解而失去兴趣。但如果用MCGS组态画面，则可以画出实验室所缺乏的设备，并用动画效果使学生感觉像置身于真实场景中，就会大大提高教学的生动性、趣味性。

MCGS组态软件不仅可以让PLC的教学变得生动有趣，而且也可以让学生学到MCGS组态控制技术。下面以PLC教学中的一个项目：自动配料装车的控制为例介绍MCGS组态控制技术在PLC项目教学中的应用。

1 MCGS组态软件简介

MCGS组态软件是由昆仑通态公司开发的软件，主要用于工业现场的数据采集与监测、数据的处理与控制。主要由用户窗口、设备窗口、主控窗口、实时数据库和运行策略五个部分组成。用户窗口可以实现数据和流程的可视化；设备窗口可以设置与工业设备的通讯连接，从而可以实现对工业设备的监测和控制；主控窗口构造了应用系统的主要框架；实时数据库是系统的核心，是数据处理中心；运行策略则是实现系统运行流程的控制手段〔3〕。其中MCGS在PLC技术中的应用是高职学生电气自动化技术和机电一体化技术专业必须掌握的技能。

2 自动配料装车的PLC控制系统设计

2.1 控制要求

自动配料装车是对一个装车控制系统的控制，要求在车辆未开进装车现场时，绿色指示点亮，表示车辆允许进入。车辆进入现场后，绿灯熄灭，四节传动带依次启动，最后料仓下料阀门打开，开始装车。同时红色指示灯点亮，表示正在装车，不允许车辆进出。车辆装满后，表示装满的指示灯点亮，料仓停止下料，传送带按逆序依次停止，正在装车的红灯熄灭，允许进出的指示灯重新点亮，装满的车辆开走，下一车辆准备开进来，这样可以循环装车。

2.2 系统控制I/O分配

表1 自动配料装车I/O分配表

将输入设备连接到PLC输入端，主要是使PLC能够采集到现场的信号。将输出设备连接到PLC输出端，使输出设备根据采集到的输入信号通过PLC的处理，按照控制要求输出信号，使执行设备按要求工作。具体I/O分配情况见表1。

2.3 系统PLC程序设计

学生在实训时要根据控制要求设计PLC控制程序，首先要画程序流程图，流程图如图1。

图1 自动配料装车系统控制程序流程图

学生要利用PLC编程软件GX-Developer软件编写PLC程序。

3 MCGS组态设计过程

到此PLC部分的程序已经设计结束，就可以用模拟的LED指示灯模拟调试程序了。但是这样的模拟调试比较枯燥生涩，学生很容易失去兴趣。为了提高学生学习兴趣，调动学生学习积极性，下面就来设计组态工程，做出动画效果，使本实训生动形象，易于理解和接受。

3.1 创建新工程

打开MCGS软件，选择新建工程，并创建新窗口，在新建的用户窗口组态自动配料装车的监控画面如图2。

图2 自动配料装车监控组态画面

其中用了流动块来模拟下料的动画，用风扇扇叶的转动作为传送带转动的动画，用车辆的移动来模拟车辆进入和开走的动画，使得整个实训在动画效果的辅助下变得生动有趣，而且使自动配料装车的过程变得易于理解。

3.2 创建数据变量

在组态好画面后，要创造出动画效果，就需要创建数据库，本实训用到的数据变量如图3所示：

图3 自动配料装车组态控制数据库

3.3 组态设备窗口，创建设备通道

打开设备窗口，添加通用串口父设备，添加三菱FX系列编程口，设置好参数并添加设备通道〔4-5〕。设备通道与连接变量情况如图4。

图4 自动配料装车组态控制系统设备通道与变量连接

3.4 编写脚本程序

为了实现更完美的动画效果，还要添加循环策略，编写脚本程序。脚本程序可分为两个模块，一个模块是控制风扇转动的；另一个模块是控制车辆移动的。脚本程序如下：

'传送带动画'

IF 传送带四=1 AND 扇叶1<4 THEN

扇叶1=扇叶1+1

ELSE

扇叶1=1

ENDIF

IF 传送带三=1 AND 扇叶2<4 THEN

扇叶2=扇叶2+1

ELSE

扇叶2=1

ENDIF

IF 传送带二=1 AND 扇叶3<4 THEN

扇叶3=扇叶3+1

ELSE

扇叶3=1

ENDIF

IF 传送带一=1 AND 扇叶4<4 THEN

扇叶4=扇叶4+1

ELSE

扇叶4=1

ENDIF

'车辆移动动画'

IF 装满=1 AND 车位<=20 AND 传送带四=0 THEN

车位= 车位+1

ELSE

IF 进入=0 THEN

车位=-10

装满=0

ENDIF

IF 进入=1 AND 车位<0 THEN

车位=车位+1

ENDIF

IF 装满=1 AND 车位>=20 THEN

进入=0

开始=0

ENDIF

IF 车位=0 and 装满=0 THEN

装车=1

开始=1

ENDIF

IF 装满=1 THEN

装车=0

ENDIF

4 联机运行调试

把编写好的PLC程序写入PLC，把组态工程下载到触摸屏即可联机调试。开启开关后车辆处于等待进入状态，传送带等待启动，此时允许进出灯亮表示车辆允许进入，触摸“进入”按钮，车辆进入装车现场，传送带依次启动，并开始下料。此时允许进出灯灭，正在装车灯亮，车辆不允许进出，此时触摸“装满”按钮来模拟车辆装满，则正在装车灯灭，允许进出灯亮，装满指示灯亮，下料阀和传送带则依次按逆序停止，车辆开走。