基于MCGS的PLC“軟”實(shí)訓(xùn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)

隨著職業(yè)學(xué)校教學(xué)發(fā)展，機(jī)電和電子應(yīng)用專(zhuān)業(yè)相應(yīng)增設(shè)了PLC應(yīng)用技術(shù)方面課程，《PLC》的理論教學(xué)速度快，但枯燥乏味，學(xué)生普遍反映效果差;實(shí)踐教學(xué)興趣較高，但往往因?yàn)橐恍┖?jiǎn)單的接線(xiàn)，就要耗掉大部分時(shí)間，以至于學(xué)生即使調(diào)試好了程序，也沒(méi)有成就感，并且效率太低，對(duì)于沒(méi)有太多知識(shí)積累的中職生來(lái)說(shuō)，兩種方法都存在一定缺陷。

雖然大多數(shù)學(xué)校都配備了PLC和電腦用于學(xué)科教學(xué)。但由于中專(zhuān)學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)偏低，在教學(xué)中由可編程控制器的基本指令過(guò)渡到邏輯控制類(lèi)程序的編程時(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)難度加大，學(xué)生普遍認(rèn)為難學(xué)。加上條件限制，學(xué)生編程的結(jié)果只能通過(guò)觀(guān)察一組組燈的亮與滅判斷程序的運(yùn)行情況，這種方法很難讓學(xué)生將程序和工業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)系起來(lái)，無(wú)法觀(guān)察到實(shí)際運(yùn)行效果，久而久之學(xué)生只是為了學(xué)編程而編程，學(xué)習(xí)興趣漸漸減退。為了解決這一問(wèn)題，可以利用北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司開(kāi)發(fā)的MCGS組態(tài)軟件，制作出模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的畫(huà)面應(yīng)用于PLC的編程教學(xué)。

運(yùn)用MCGS工控組態(tài)軟件，把PLC的輸入輸出端口與其進(jìn)行連接，針對(duì)不同項(xiàng)目、不同任務(wù)的需求，設(shè)計(jì)一些生動(dòng)活潑的案例，供教學(xué)演示或者學(xué)生操作。通過(guò)準(zhǔn)實(shí)踐方法，引導(dǎo)學(xué)生參與分析、討論、表達(dá)等活動(dòng)，讓學(xué)生在具體問(wèn)題情景中積極思考、主動(dòng)探索，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。通過(guò)本設(shè)計(jì)使PLC的控制效果“可視化”，激發(fā)學(xué)習(xí)PLC的興趣。

由于本實(shí)訓(xùn)臺(tái)配套了融合吸收我校技能大賽的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及來(lái)自企業(yè)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合《維修電工中級(jí)工——國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》，依據(jù)人才培養(yǎng)方案制定《PLC課程標(biāo)準(zhǔn)》，并開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的項(xiàng)目課題，對(duì)教師的上課有很大幫助。同時(shí)，本實(shí)訓(xùn)臺(tái)是一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，只要老師具備工控組態(tài)的知識(shí)，就可以自行拓展更好、更合適的項(xiàng)目。

點(diǎn)擊某任務(wù)，打開(kāi)界面如圖1所示。

圖1""" 某任務(wù)界面

本任務(wù)主要通過(guò)兩個(gè)按鈕和兩個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)三個(gè)燈進(jìn)行控制，偏重于學(xué)習(xí)PLC編程技能，掌握如如何順序控制;如何實(shí)現(xiàn)單步與連續(xù)控制;如何實(shí)現(xiàn)正常停止、急停、暫停等功能。具體控制方式一共有六種。

控制方式1：

用定時(shí)器控制3個(gè)燈順序發(fā)光，按下啟動(dòng)按鈕SB1后，紅燈發(fā)光;3s后紅燈熄滅，黃燈發(fā)光;過(guò)5s后黃燈熄滅，綠燈發(fā)光2s后熄滅，轉(zhuǎn)入待機(jī)狀態(tài)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：（1）了解步進(jìn)狀態(tài)程序的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖和步進(jìn)梯形圖;（2）了解狀態(tài)軟元件“S”，不進(jìn)狀態(tài)指令“STL”、“RST”;（3）了解步進(jìn)控制程序中規(guī)定的指令運(yùn)用;（4）初步學(xué)會(huì)步進(jìn)控制程序解決順序控制的問(wèn)題;（5）學(xué)習(xí)步進(jìn)程序的編寫(xiě)與輸入方法。

控制方式2：

按下常開(kāi)按鈕SB1后，紅燈發(fā)光，3s后熄滅，黃燈以每秒1次頻率閃爍;黃燈閃爍5次后熄滅，綠燈開(kāi)始以每秒1次的頻率閃爍;綠燈閃爍6次后熄滅。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：（1）了解復(fù)位的應(yīng)用指令“ZRST”;（2）學(xué)會(huì)步進(jìn)程序的正常停止控制方法;（3）掌握在步進(jìn)程序中實(shí)現(xiàn)1個(gè)燈閃爍與閃爍次數(shù)的控制;（4）繼續(xù)學(xué)習(xí)步進(jìn)程序的編寫(xiě)與輸入。

控制方式3：

3個(gè)燈順序發(fā)光與閃爍的單周期運(yùn)行與連續(xù)運(yùn)行控制。按下啟動(dòng)按鈕，紅燈發(fā)光，3s后，黃燈發(fā)光，5s后，紅燈與黃燈一起熄滅，然后綠燈開(kāi)始以每秒1次的頻率閃爍，閃爍6次后熄滅。要求：當(dāng)開(kāi)關(guān)SA斷開(kāi)時(shí)作連續(xù)運(yùn)行;當(dāng)開(kāi)關(guān)SA閉合時(shí)作單周期運(yùn)行;按下SB2，程序停止，燈全部熄滅;按下SB1可重新啟動(dòng)。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：（1）學(xué)會(huì)步進(jìn)程序連續(xù)運(yùn)行與單周期運(yùn)行的控制;（2）掌握在步進(jìn)程序中置位與復(fù)位指令的運(yùn)用

控制方式4：

按下啟動(dòng)按鈕后，黃燈熄滅，綠燈發(fā)光，紅燈以每秒1次的頻率閃爍，閃爍5次后，綠燈熄滅，紅燈轉(zhuǎn)為發(fā)光，黃燈以每秒2次的頻率閃爍，閃爍10次后，黃燈轉(zhuǎn)為發(fā)光，紅燈熄滅，綠燈以每秒1次的頻率閃爍，閃爍8次后，又重新開(kāi)始紅、黃、綠燈的順序閃爍與發(fā)光。要求：用開(kāi)關(guān)SA實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的單步與連續(xù)運(yùn)行。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：（1）認(rèn)識(shí)特殊輔助繼電器M8040、M8034;（2）學(xué)會(huì)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)程序單步運(yùn)行的方法;（3）學(xué)會(huì)在程序中建立狀態(tài)監(jiān)控的方法。

控制方式5：

按下啟動(dòng)按鈕后，紅燈發(fā)光，3s后，黃燈與綠燈以黃燈發(fā)光1s、綠燈發(fā)光2s的規(guī)則交替發(fā)光5次，然后紅、黃、綠燈一起發(fā)光4s后熄滅。要求：程序能連續(xù)運(yùn)行;按SB2程序停止，按SB1程序重新啟動(dòng);如果運(yùn)行中要取消黃燈與綠燈的交替發(fā)光，可用SA1控制紅燈發(fā)光后直接轉(zhuǎn)到3個(gè)燈一起發(fā)光（SA1只能在啟動(dòng)前或紅燈發(fā)光3s內(nèi)切換）。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：（1）學(xué)會(huì)狀態(tài)重復(fù)的控制方法;（2）學(xué)會(huì)狀態(tài)跳轉(zhuǎn)的控制方法;（3）學(xué)會(huì)用計(jì)數(shù)器對(duì)運(yùn)行次數(shù)的控制。

控制方式6：

按下啟動(dòng)按鈕后，紅燈發(fā)光，3s后，黃燈與綠燈以黃燈發(fā)光1s，綠燈發(fā)光2s的規(guī)律交替發(fā)光5次，然后紅、黃、綠燈一起發(fā)光4s后停止。要求：程序能連續(xù)運(yùn)行;用按鈕SB2程序停止，SB1程序重新啟動(dòng);替然斷電，程序能保持當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)，重新送電后能在停止或停電的狀態(tài)上繼續(xù)運(yùn)行。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：（1）認(rèn)識(shí)具有停電保持功能的狀態(tài)元件;（2）認(rèn)識(shí)具有停電保持功能元件復(fù)位清零功能的特殊輔助繼電器M8032;（3）學(xué)習(xí)步進(jìn)程序停電保持的實(shí)現(xiàn)。

學(xué)生將編寫(xiě)程序虛擬下載并運(yùn)行將結(jié)果與MCGS組態(tài)相連，通過(guò)可視化運(yùn)行效果從而判斷所寫(xiě)程序的對(duì)與錯(cuò)，本系統(tǒng)是純虛擬化設(shè)計(jì)，不需要額外的硬件支持，故可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。再者，本系統(tǒng)可以作為理論教師的講課教具，理論課堂上教師只需要一臺(tái)電腦、一臺(tái)PLC模塊和一臺(tái)投影儀就可以使課本上的程序?qū)崿F(xiàn)“功能可視化”，從而提升理論教學(xué)的靈活性和學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳永利.MCGS組態(tài)軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011.12.

[2]石崗.PLC綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013.8，第16卷（4）.

[3]董炫良.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)仿真教學(xué)的應(yīng)用.中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（35）.

[4]潘益玲.基于MCGS的PLC可視化教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì).創(chuàng)新科技，2013.1.

[5]劉冬梅.基于MCGS的PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的研究.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2011，第24卷（6）.

[6]龐文燕.基于MCGS組態(tài)技術(shù)的PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)研究.哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（3）.