MCGS组态软件在PLC项目教学中的应用

杜 静，王娟平

（山西电力职业技术学院 山西 太原 030021）

1 引言

PLC（programmable logic controller）项目教学是一门覆盖知识面较广、涉及较多专业内容、更新较快、注重实践的计算机课程，此外该课程与生产实际和应用工程质检的联系十分紧密。PLC课程是电工技术、电气自动化和机电一体化等专业的必修科目。但是这门课一直存在着图文表述抽象，按钮指示灯操作困难的现象，因此将MCGS组态软件应用在PLC项目教学中能够有效克服这些局限，学生能够自主完成程序设计和动画控制。下文将对此做出具体的说明。

2 组态控制技术和MCGS组态软件

组态控制技术是一种先进的计算机控制技术，采用的硬件设计不仅有工业PC机，还有各类成熟、通用的I/O接口设备和现场设备。因此系统的电路设计不再单一化，变得更加复杂，保证了工控系统能够长期处于稳定的工作状态，提高了系统的稳定性。

MCGS系统主要由两部分组合而成，组态环境和内部环境[2]。具体的组态环境形式多样，一般有系统菜单、系统参数组态、用户界面组态、实时数据对象组态等等。

MCGS组态软件应用在PLC教学中主要有两部分基本内容，上位计算机系统和PLC控制系统。前者需要在其中安装PLC软件和MCGS软件，在一般的教学中选择的PLC变成软件类型是GX-Developer软件。PLC和PC之间的通信仅靠一根编程电缆即可完成。

3 传统PLC项目教学的局限性

传统的PLC教学思路主要是围绕系统控制要求的PLC硬件配置展开的，内容十分繁复，从开关输入/输出量到模拟输入/输出量，以及绘制出梯形图输入到PLC系统中，经过处理再输出到实验板，最后观察其运行的结果。这种教学方式最大的弊端就是缺乏直观性，只能观察到输入和输出时的参数，不能观察到具体的中间变量，因此无法精准把握实验的动态变化过程，对知识的了解和接受过程比较被动，大多都是感性认识，缺乏理性认识，因此在随后的学习中无法进行举一反三，融会贯通。

教育改革环境下对PLC项目教学的要求是教学内容必须要做到符合客观实际，课堂教学和实验课程必须要和生产实际之间保持一致，避免出现课堂内容脱离实践的现象。在某种程度上来说，传统的PLC项目教学已经严重背离这一原则，课堂实验教学方式并不能有效解决这一问题[3]。

4 将MCGS组态软件应用在PLC项目教学

将MCGS应用在PLC教学中，可以用更加生动直观的方式展现出具体的操作过程。实验过程会以电脑动画的形式展现出来，并且系统还可以自动监控实验的动态过程，大大提高了原有课程的灵活性，并且学生能够主动参与到实践环节。其具体操作步骤如下：

4.1 选择硬件配置

在选择硬件配置的时候必须要围绕系统控制的实际要求展开，并且仔细分析工艺过程，计算出输入和输出点的个数以及开并量和模拟量，选择出具体的PLC类型，I/O接口、合适的电缆类型、接线板以及其他实验室必备工具。

4.2 软件设计与组态

（1）PLC I/O地址分配与编程。

首先必须要明确PLC和MCGS各自的任务，一般情况下，都会把系统所有的自控任务交由PLC进行，MCGS只需要进行状态监视、动画模拟、编写PLC控制程序即可。

（2）建立MCGS数据库变量。

（3）建立窗口、制作画面、动画连接。

首先要建立起窗口，并且定义出窗口的具体属性，制作出动态可行的监控画面是整个系统的终极任务。一般的步骤就是绘制静态画面（用绘图工具制作出来的静止效果图），然后在静态图上进行动画设计，比如设置色彩变化效果、形状的大小变化以及位置流动走向，设计动画效果的原则就是要和数据库里的变量保持一致，从而达到内外结合的目的。

监控系统覆盖的功能十分广泛，主要有：a.显示功能：窗口会显示出工艺进行的流程、具体的测量值、设备的实时运转状态、操作模式的设定，并且显示出报警信息；b.报警处理功能：系统可以采集到报警信号发出的时间、以及故障的表现形式，并且处理报警信息，对信息进行管理；c.报表生成功能：系统还可以记录每日输入报表，并且可以查询历史报表情况；d.历史趋势功能：对现场的压力、流量、转速以及阀门开启的程度用曲线的形式展示出来，并且能够查询历史曲线变化趋势；e.数据库的存储与访问：ACCESS数据库在每次启动的时候会自动创建出上一次的历史记录，并且存储数据，以便于后续的查询访问；f.权限管理：实行分级别权限管理制度，在操作系统的时候默认操作模式，查看历史趋势走向表和其他报表。

（4）设置管理权限。

（5）定义主控窗口的具体属性和运行权限，编辑菜单内容和文件名。

（6）进入设备的主窗口，调出驱动程序，制订PLC通信协议，开通运行通道使数据库的变量和系统内部相连接。

（7）编写策略和脚本程序，制作出参数报表和曲线图。

4.3 运行调试

首先根据PLC的线路连接原理将线路全部串联起来，接通电源之后启用系统，观察运行是否处于正常状态[4]。在PC和PLC正常连接之后且通信运行可靠时，清理掉PLC先前的内存，将梯形图导入PLC系统中。然后在遵照工艺要求的前提下进入MCGS的运行状态，并且对运行全过程进行监控。在此过程中必须要注意的就是PLC的界面和MCGS的界面不能同步进行，必须保证运行过程之间有一定的时间间隔。

5 应用意义

学生学习成果实际上就是学校教育的最终产品，成果的好坏高低决定了他们能否凭借自身的能力在社会中立足，因此学校必须要重视对其能力的培养。尤其是对这种技术性要求较高的专业学校，不仅仅要让学生掌握专业理论知识，更重要的是提高他们对综合能力的培养。将MCGS组态软件应用在PLC项目教学中可以在最大程度上提升学生的动手操作能力，使他们能够全身心地参与到实践中来。MCGS组态软件能够尽量将实验过程做到最逼真的模拟，学生在学习过程中可以直观感受到操作的具体流程，激发出他们的学习兴趣，自己动手编写PLC程序，从而能够达到最佳的教学效果。

6 结语

综上，MCGS与PLC的结合使学习和教学过程更加形象化和直观化，能够最大限度调动学生的学习积极性和主动性。本人在数年的教学中，不断摸索和改进教学方式，力求在现有教学资源中创造出最佳的教学效果。在MCGS组态软件基础上的PLC项目教学，能够充分体现出MCGS强大的数据处理能力和图画表现能力，并且还能排除外部的干扰，从宏观上看这是一种趋于完美的教育结合体，也是PLC教学方式在新时代下的自我革新和探索进步成果。

[1]薛智.MCGS组态软件在PLC项目教学中的应用[J].吉林教育，2015(4).

[2]李文华.浅谈MCGS组态软件在PLC项目教学中应用的重要性[J].课程教育研究，2014(31)：235-235.

[3]冯奕红.MCGS组态软件在PLC实验教学中的应用[J].实验室科学，2008(1)：149-150.

[4]匡宇国.MCGS组态软件技术在PLC教学中的交互应用研究[J].教育探索，2007(12)：136-137.