基于MCGS的PLC仿真实验研究

2018-12-24董翠翠宿州职业技术学院

数码世界 2018年7期

董翠翠宿州职业技术学院

引言：可编程序控制器在工业生产中应用广泛，为保障社会对专业技能人才的需求，高职院校机电一体化专业都会开设PLC这门课程。学习PLC这门课程不仅要求学生掌握基本的原理、结构、编程指令，还要培养学生的动手操作能力，将PLC技术和工业生产实践相结合。因此，要注重PLC实践教学的安排。

目前高职院校开展的PLC实训教学基本上有以下两种模式：1、利用编程软件写好程序，在计算机上的仿真软件上模拟运行、调试结果。这种实训方式学生看不到PLC的实物和真实的被控对象，缺乏直观性。2、在电脑上利用编程软件写好程序，将程序下载到实验箱的PLC实物里，再利用实验面板上的按钮开关和LED指示灯来调试程序。这种实训模式需要配置大量的PLC实物，投入的实训成本很高，但是实训效果并不好，学生只能简单的练习编程，而且被控对象单一，只能看到LED灯的点亮和熄灭状态，被控对象的运动过程不能直观的显示出来，导致学生对课程实训不感兴趣，达不到预期的实训效果。

本文研究在MCGS组态软件的基础上，创建新的实训平台，将PLC和MCGS组态软件相结合，借助组态画面仿真PLC被控对象的动作过程、动画效果。这种实训模式即节约了实训成本，降低实验的危险性，又能增强学生的学习兴趣，达到很好的实训效果。

1 仿真实训系统设计

1.1 硬件设计

系统以计算机作为上位机，其控制功能主要由西门子的S7-200PLC组成的下位机实现。上位机的计算机上装有西门子200PLC编程软件和MCGS工业组态软件。计算机和PLC之间需要用RS232-RS485转换接口相连接，实现上位机与下位机之间的通讯。本仿真系统可设计PLC控制技术的典型实训工程，例如：小车供料系统、多种液体混合控制系统、机械手控制系统等。由MCGS组态软件设计的主画面可以分别切换到任何子系统完成仿真实验。下位机对控制对象比较简单的，可以设置控制面板，把按钮开关、传感器、指示灯等装置与PLC的输入输出端口连接，仿真系统的子系统独立，但是可以共享硬件装置，这样学生既可以在控制面板上操作按钮开关、传感器，观察指示信号灯的响应结果，又可以在上位机的电脑屏幕上控制和监视每一个子系统的运行情况。这样学生不仅学习了PLC的编程问题，还掌握工业组态软件、传感器的应用，做到多门学科技术融会贯通，综合应用。

1.2 系统软件设计

仿真实训系统的软件包括MCGS工业组态软件和PLC编程软件两部分组成。PLC编程软件根据实训内容的控制要求编写控制程序并调试，MCGS组态软件完成监控画面的设计。MCGS组态软件生成的用户监控系统主要完成以下工作：首先创建一个新的工程，在用户窗口中建立人机界面，根据需要可以设置一个或多个监控画面。然后定义数据变量，在实时数据库中添加数据对象。为了让用户窗口的画面动起来，还需要设置图片的动画属性，以及添加PLC硬件、建立MCGS和PLC设备的通讯。有些复杂的控制要求的还需要编写脚本程序。

1.3 MCGS与PLC设备的通讯

建立MCGS与PLC设备的通讯时主要解决以下三个问题：（1）MCGS与PLC设备的连接.（2）对PLC设备中的数据进行读写。（3）把从PLC读来的数据与监控界面中的动画建立起连接。解决第一个问题需要在MCGS工作台的设备窗口中添加所需的PLC型号，并设置通用串口父设备的属性。这样就建立了好PLC的连接。接下来要对PLC中的数据进行读写，只需要在PLC设备的设备属性设置对话框中对其通道属性进行设置并建立起通道与MCGS实时数据库中数据的连接就行了。最后在预设值动画的构建的动画组态属性设置对话框中选中相应的动画连接复选框，然后将对应的数据对象与之连接起来就行了。

2 仿真系统的运行

在PLC编写好程序、MCGS组态软件创建好仿真画面以及构建完成二者的通讯后，连接好通讯线，就可以实现系统的仿真了。在全数字化仿真的情况下，学生不需要对PLC连接其他外部设备，直接操作MCGS的仿真界面即可。这要的仿真效果生动、清晰，免去了PLC外围电路的接线，调试简单。学生也可以对PLC的外围电路接线练习，主要是控制面板上对输入输出设备进行外部连接，这样既可以由操作按钮开关控制系统，又可以在仿真界面上使系统运行，同时外围输出设备和仿真界面同步显示输出动作。这样仿真能够锻炼学生的接线操作，提升动手能力。