基于MCGS组态软件技术的PLC实践教学改革

曹蕊蕊 黄辉

摘 要：针对PLC教学中存在的问题，提出将MCGS组态软件技术引入到PLC教学中，并以水位控制系统工程为例，讲解了如何将PLC与建立的组态画面进行连接实现系统画面监控。实践证明，通过上位机PC与下位机PLC的连接，不仅可以实现信息交互，还可以达到实时监控的目的。

关键词：MCGS;PLC;信息交互;实时监控

可编程控制技术（PLC）是一门集理论与实践相结合的应用课程，也是电气自动化技术专业的专业核心课程。PLC技术知识面广，更新速度快，与生产实际和工程紧密结合。如何在学院现有的资源和教学条件下，最大限度的使学生深入学习该门课程，是目前课程教学中需要重点解决的问题，所以对PLC实践教学的改革变得尤为重要。

1 PLC实践教学存在的问题

目前，PLC课程教学模式单一，大多还是以传统教学方法为主[1-3]，教师以理论讲授和编程演示进行知识讲解，学生通过编程调试控制实验设备的操作运行情况，但实验设备条件有限，学生只能几人一个小组的形式进行操作练习，容易造成在现有的上课时间内部分同学无法亲自将所学的知识运用到实际操作验证。同时随着科技的发展，企业的生产工艺和工控设备都在不断更新，为了让学生们在毕业后尽快适应企业的需求，就要求教学内容、实验设备不断更新，但实训室实验设备数量有限、实验设备配置受价格、加之实验设备价格昂贵、教学资金投入等一些客观因素的限制不能随时更新，所以会造成同学们对某些实训只能抽象的限于人机界面编程来仿真模拟该项目的运行情况，对学生们知识的理解与掌握造成一定的影响[3-4]。

2 MCGS组态软件在PLC教学中的交互应用

MCGS组态软件不仅可对数据进行采集和实时监测并进行分析处理，还是一款可视化操控的操作系统，同时还可与作为下位机的控制器按照相应的通讯协议建立通讯，以多种方式向用户提供解决实际工程问题方案的软件[5]。针对PLC控制人机界面的不足，将MCGS组态软件引入到PLC教学中，学生在组态软件搭建监控画面来代替体积庞大、价格昂贵的实物模型，然后将PLC与组态软件建立连接与通讯，可逼真模拟实际设备的工作状态，完成各种复杂多样的实训项目，大大提高学生上课的积极性[6]。

3 MCGS组态软件在PLC实践教学中的应用

本研究以一个水位控制系统工程来分析MCGS组态软件在PLC教学中的应用。

3.1 系统控制要求

（1）初始状态水罐1和水罐2是空的，通过控制水泵、调节阀和出水阀的开通情况来控制水罐1和水罐2的液位情况。

（2）当水罐1的液位低于5m或高于10m的时候产生报警，水罐2的液位低于2m或高于4m时产生报警。

通过上述系统要求，可知该系统有3个输入点和5个输出点，选用三菱FX-2N系列CPU作为控制器。

3.2 MCGS组态软件设计

3.2.1 建立数据对象[7]

3.2.2 窗口画面制作

在MCGS用户窗口中建立水位控制窗口，在水位控制窗口内插入相应元件，搭建水位控制系统工程，同时对有动画属性的原件进行属性设置。水位控制系统工程如图2所示。

3.2.3 报警设置

在组态环境中，，对插入的报警构件进行属性进行设置，在设置报警属性设置时，对应的数据对象为液位组，这样可在一个报警构件中同时显示液位1和液位2的报警信息。报警构件如图3所示。

3.3 PLC程序设计

以上工程可以在组态工程中设置脚本策略和在设备窗口中设置模拟设备以及通道连接初步实现水位控制系统的模拟运行[8]。另外，本系统采用三菱FX2N系列CPU作为控制器，来达到对MCGS组态工程画面实时监控运行的目的，其中I/O地址分配表如下表所示。

3.4 系统调试

根据输入、输出设备的I/O端子进行PLC程序设计，然后使用上位机PC电缆连接计算机的COM口和下位机PLC通信端口，并进行通信设置。当上下位机连接成功后，通过串口采集水罐1和水罐2的液位值，利用PLC对调节阀和出水阀进行控制，来实现对水位控制系统的监控。系统监控界面如图4所示。

3.5 运行效果

通过该项目实践证明，利用上位机PC与下位机PLC连接，可实现与PLC的实时信息交互，进行系统画面监控，逼真模拟实物模型，在教学中起到很好的效果。

4 MCGS组态软件在PLC教学改革中的可行性

实践证明，把组态软件引入到PLC教学中，在很大程度上解决了PLC教学中的瓶颈问题，不仅可以解决因实训设备的投入与更新问题带来的资金问题，还可以满足不断更新的教学内容的需求，使PLC的某些实训项目不再抽象化，通过监控画面模拟工控流程，大大提高学生的学习兴趣，也为教师在教学中提供很大的便利。

PLC课程是电气自动化技术、机电一体化技术一门重要的专业课，对学生以后在工作实践中有很大的帮助，所以为了能够更好的使课堂教学内容与社会实践紧密接轨，必须改变传统的教学方法，不断探索课程之间、学科之间的相互交叉的教学新体系，同时建立一支较高水平的教师科研队伍，为培养高素质的实践型人才打下坚定的基础[9-10]。

参考文献：

[1]罗俊，朱洪杰.PLC可编程控制技术课程的教学改革与探索[J].西部素质教育，2016，2（10）：83.

[2]魏艳红，许昌，王桂荣，等.PLC课程实验教学改革与探索[J].电气电子教学学报，2014（3）：93-95.

[3]姚庆文，丁辉.PLC课程的项目教学设计与实践[J].常州轻工职业技术学院学报，2009（06）：112-114.

[4]陈孟元，郎朗.工业控制网络与组态技术在可编程控制器教学中的交互应用研究[J].实验技术与管理，2013，6（30）：129-131+135.

[5]张芬.基于MCGS组态技术的PLC实践教学改革[J].电子设计工程，2012，20（10）：162-164+167.

[6]雷霞.基于MCGS和PLC自动混料系统的应用[J].仪器仪表用户，2008（3）：126-127.

[7]史博.组态仿真软件在高职PLC课程教学中的应用[J].辽宁高职学报，2010（6）：8.

[8]王国海.可编程序控制器及其应用（第二版）[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007：25-26.

[9]雷钧.组态软件课程教学方法研究[J].自动化技术与应用，2010，29（9）：111-112+116.

[10]覃贵礼.高职组态软件控制技术课程教学改革探索[J].广西教育，2013（2）：74-75.

基金项目：1.重庆市高等职业院校专业能力建设（骨干专业）项目资助——机电一体化技术;2.重庆市高等教育教学改革研究项目（项目编号：163284）

作者简介：曹蕊蕊（1986-），女，硕士，现在重慶安全技术职业学院从事电气自动化的教育教学工作，研究方向：高压直流输电。