基于組態(tài)軟件和PLC的實驗平臺監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

摘 要：組態(tài)軟件具有可視性好、操作簡便及可維護性強等優(yōu)點?；诳删幊炭刂破鳎≒LC）設計了光機電一體化實驗平臺的控制系統(tǒng)，在此基礎上，應用組態(tài)軟件開發(fā)了該實驗平臺的監(jiān)控系統(tǒng)。實驗表明：該系統(tǒng)人機界面友好，實現(xiàn)了對該實驗平臺的動態(tài)監(jiān)控與虛擬仿真，改善了教學效果。

關鍵詞：組態(tài)軟件 PLC 實驗平臺 監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：G71 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0070-02

可編程控制器（PLC）以其可靠性高和通用性強等優(yōu)點，應用于工業(yè)自動化的許多領域。在使用PLC對各種自動化生產線及制造裝備進行控制時，對各類故障必須要做出實時、正確的反應。因此，為提高控制系統(tǒng)的可靠性，需要對PLC工作狀態(tài)監(jiān)控功能提出具體要求[1]。MCGS（Monitor and Control Generated System）[2]是一套可用來快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，其為用戶提供了從設備驅動、數(shù)據采集到數(shù)據處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺。MCGS組態(tài)軟件不僅具有實時多任務、多線程功能，而且用戶可方便地擴充系統(tǒng)的功能[2]。

THWGD-1[3]光機電一體化實驗平臺無上位機控制，可視化不強，實驗效果欠佳。針對這種情況，本文以組態(tài)軟件MCGS為開發(fā)平臺，并將試驗平臺與PLC相結合，通過相對容易的組態(tài)編程工作，開發(fā)了一個人機界面友好的實驗平臺監(jiān)控系統(tǒng)，較好地實現(xiàn)了PLC工作狀態(tài)監(jiān)控的功能。

1 實驗平臺系統(tǒng)組成與控制系統(tǒng)設計

THWGD-1光機電氣一體化系統(tǒng)實驗平臺由底座、傳送帶、送料器、氣缸、機械手、磁性傳感器、電容傳感器、渦流傳感器、顏色傳感器、步進電機驅動器、步進電機、三相交流電機及變頻器等組成；其電氣控制由西門子PLC、電源、傳感器及變頻器等部件組成；氣動控制由氣泵、過濾器、電磁閥與氣缸等部件組成[3]。

該實驗平臺系統(tǒng)有17個數(shù)字量輸入點，9個數(shù)字量輸出點，采用西門子S7-226CN型PLC。PLC輸入、輸出端子分配見表1所示，氣動元件輸入、輸出端子如圖1所示。利用梯形圖編寫該實驗平臺的PLC程序，貨運站與機械手復位及調用高速計數(shù)器子程序的PLC程序如圖2所示。

2 基于組態(tài)軟件MCGS的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

THWGD-1光機電一體化實驗平臺的監(jiān)控系統(tǒng)，由平臺本體、PLC及MCGS構成，見圖3所示。系統(tǒng)利用PLC指令來控制步進電機、伺服電機、變頻器、機械手和電磁閥等功能部件，利用MCGS進行仿真并監(jiān)控該實驗平臺的運行。

通過監(jiān)控系統(tǒng)可實現(xiàn)對該實驗平臺的實時監(jiān)控，監(jiān)控系統(tǒng)的工作過程為：實驗平臺系統(tǒng)上電之后，打開MCGS組態(tài)環(huán)境，進入手動運行界面如圖4所示，手動運行用于實驗平臺微調，此時可以點動操作。點擊自動運行時，系統(tǒng)處于按照預先設定的程序自動運行，進入自動運行界面如圖5所示。通過指示燈和組態(tài)界面，可以直觀的監(jiān)控實驗平臺的運行，在監(jiān)控過程中還可方便地對PLC程序數(shù)據進行設定。

3 監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議設計

在實際工程中，通信連接應用較多的為西門子的PPI、PROFIBUS及以太網三種網絡[4～5]。本文開發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)采用的通信協(xié)議為PPI通信方式。首先，利用PPI電纜將PC機串口聯(lián)結到S7-200的通訊口，并打開PLC編程軟件STEP7-Micro/WIN，設置PG/PC接口，選擇PC/PPI cable（PPI），設置PPI的通信地址、通信速率、通信時間及通信端口。然后，打開組態(tài)軟件MCGS，添加通用TCP/IP和西門子S7-200PPI到設備窗口、打開西門子S7-200PPI而進入設備屬性設置界面，連接對應的數(shù)據對象，在連接完成后選擇設備調試：若0通道的數(shù)據為0，則表示通信連接成功；若數(shù)據為2時，則表示通信尚未連接成功，需要檢查上述操作。

4 結論

本文針對目前PLC監(jiān)控方法的不足， 基于組態(tài)軟件MCGS開發(fā)了光機電一體化實驗平臺的監(jiān)控系統(tǒng)，較好實現(xiàn)PLC工作狀態(tài)監(jiān)控的功能。應用實踐表明：該系統(tǒng)簡單便利，可直觀地觀察到實驗平臺控制的全過程，教學效果良好。

參考文獻

[1]姜海，田春艷.MCGS組態(tài)軟件在PLC工作狀態(tài)監(jiān)控中的應用[J].裝備制造技術，2008（2）：56-59.

[2]徐春艷，華鋼，劉曉東.基于MCGS 組態(tài)軟件的煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J].工礦自動化，2005（5）：28-30.

[3]浙江天煌科技實業(yè)有限公司. THWGD-1型光機電氣一體化控制實驗系統(tǒng)指導書[M].2010.

[4]任豐蘭.基于組態(tài)王和PLC的虛擬仿真教學實驗系統(tǒng)的開發(fā)[J].機電工程技術，2012（1）：43-47.

[5]李萬軍.基于西門子PLC一體化實驗平臺的開發(fā)與設計[J].工業(yè)控制計算機， 2011（3）：84-85.