MCGS組態(tài)軟件在PLC項(xiàng)目式教學(xué)中的應(yīng)用

賴忠喜，張安潔，張占軍

（臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電研究所，浙江 臺(tái)州 318000）

MCGS組態(tài)軟件是由北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司開(kāi)發(fā)的，是一種用于快速構(gòu)造和生成監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種32位Windows平臺(tái)上運(yùn)行，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集處理，以動(dòng)畫顯示、報(bào)警處理、流程控制和報(bào)表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問(wèn)題的方案，在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[6]。

項(xiàng)目教學(xué)法的教學(xué)過(guò)程是緊緊圍繞一個(gè)或多個(gè)完整的項(xiàng)目展開(kāi)的，因此教學(xué)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，是PLC課程教學(xué)成敗的關(guān)鍵[7]。按照以課程內(nèi)容為依托和以就業(yè)為導(dǎo)向的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)原則設(shè)計(jì)了星形/三角形電機(jī)啟動(dòng)、混合液體控制系統(tǒng)、交通燈控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)和多線切割機(jī)控制系統(tǒng)等教學(xué)項(xiàng)目案例，這些項(xiàng)目案例大部分來(lái)自實(shí)際工程項(xiàng)目，再經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)加工而成。本文通過(guò) “液體混合控制系統(tǒng)”這一項(xiàng)目教學(xué)案例來(lái)介紹MCGS組態(tài)軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用。

1 系統(tǒng)PLC控制單元設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)控制要求

某化工生產(chǎn)廠的一個(gè)液體混合裝置如圖所示，任務(wù)上限位、下限位和中限位液位傳感器被液體淹沒(méi)時(shí)為1狀態(tài)，閥門A、閥門B和閥門C為電磁閥，線圈通電時(shí)閥門打開(kāi)，線圈斷電時(shí)閥門關(guān)閉。其控制的具體工藝要求為：開(kāi)始時(shí)容器為空，各閥門均關(guān)閉，各傳感器均為0狀態(tài)。按下起動(dòng)按鈕后，打開(kāi)閥門A，液體A流入容器，當(dāng)中限位開(kāi)關(guān)變?yōu)镺N時(shí)，關(guān)閉閥門A，打開(kāi)閥門B，液體B流入容器。當(dāng)上限位開(kāi)關(guān)變?yōu)镺N時(shí)，關(guān)閉閥門B，電機(jī)M開(kāi)始運(yùn)行，攪拌液體。60 s后停止攪拌，打開(kāi)閥門C，放出混合液體，當(dāng)液面下降至下限位開(kāi)關(guān)之后再過(guò)5 s容器放空，關(guān)閉閥門C，打開(kāi)閥門A，又開(kāi)始下一個(gè)周期的操作。按下停止按鈕，當(dāng)前工作周期的操作結(jié)束后，才停止操作，返回并停留在初始狀態(tài)。

圖1 液體混合裝置示意圖Fig.1 diagram of the liquidmixture system

1.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

在本控制系統(tǒng)中，所需的開(kāi)關(guān)量輸入和輸出點(diǎn)數(shù)各為5個(gè)和4個(gè)，選用德國(guó)西門子S7-200系列的CPU224作為控制單元來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)。PLC的外部接線圖如圖2所示，I/O地址分配表如表1所示。

圖2 PLC外部接線圖Fig.2 Externalwiring diagram of PLC

1.3 PLC梯形圖程序設(shè)計(jì)

西門子PLC采用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9軟件來(lái)進(jìn)行編程，根據(jù)系統(tǒng)的控制要求和MCGS所定義的數(shù)據(jù)對(duì)象與相關(guān)通道的連接，采用SCR指令的順序控制梯形圖設(shè)計(jì)方法編寫該程序，具體程序如圖3所示，之后將梯形圖編譯成功后直接下載到PLC中。

表1 液體混合控制系統(tǒng)的I/O地址分配表Tab.1 The I/O address allocation tab le of the liquid m ixture control system

2 MCGS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 制作工程畫面

在MCGS用戶窗口中新建一個(gè)液體混合控制系統(tǒng)啟動(dòng)窗口。在窗口中，用MCGS提供的工具箱繪制儲(chǔ)藏罐、電磁閥、液位傳感器、攪拌器和啟動(dòng)停止按鈕等器件，并對(duì)其中有動(dòng)畫效果的圖元進(jìn)行屬性設(shè)置。繪制好的液體混合控制系統(tǒng)工程畫面如圖4所示。

很快，他的連隊(duì)得到了補(bǔ)充，重新恢復(fù)了一個(gè)整編的連隊(duì)建制。雖然有多人得到了提拔，只有他還是個(gè)上尉連長(zhǎng)。他手下的兄弟們很為他不平，但他很滿足，只要讓他繼續(xù)帶著兄弟們殺鬼子，他什么都可以不要。為此，他不怕艱苦，以身作則，嚴(yán)格訓(xùn)練，把一個(gè)連隊(duì)帶出了猛虎般的氣勢(shì)。

2.2 設(shè)備組態(tài)和建立數(shù)據(jù)對(duì)象

在MCGS工作臺(tái)的設(shè)備策略窗口頁(yè)面中，確定串口父設(shè)備和子設(shè)備，子設(shè)備選西門子200-PPI。設(shè)置父設(shè)備屬性參數(shù)與下位機(jī)PLC的通訊參數(shù)保持一致，即設(shè)置波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位位數(shù)為8，停止位位數(shù)為1，數(shù)據(jù)奇偶校驗(yàn)方式采用偶校驗(yàn)。將子設(shè)備的屬性窗口打開(kāi)，根據(jù)實(shí)際所連接設(shè)備設(shè)置“設(shè)備地址”，“通訊等待時(shí)間”等參數(shù)。這里我們采用默認(rèn)設(shè)置。

在MCGS工作臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口頁(yè)面中，定義本控制系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)對(duì)象，將定義好的數(shù)據(jù)對(duì)象與所繪制圖形的動(dòng)畫屬性建立連接關(guān)系，作為動(dòng)畫的驅(qū)動(dòng)源。同時(shí)在子設(shè)備的屬性里中增加設(shè)備通道，然后將所定義的數(shù)據(jù)對(duì)象與通道進(jìn)行連接，如表2所示。

2.3 運(yùn)行策略組態(tài)

為了使電機(jī)、閥在工作時(shí)產(chǎn)生動(dòng)畫效果，必須在運(yùn)行策略組態(tài)的循環(huán)策略中編寫腳本程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)系統(tǒng)的工藝流程和控制要求，編寫的腳本程序如下：

IFA閥=1 THEN液位=液位+0.2

IFB閥=1 THEN液位=液位+0.2

IFC閥=1 THEN液位=液位-0.2

IFC閥=1 THEN液位1=液位1+0.2

IF液位=＞30 THEN液位傳感器S1=1

ELSE 液位傳感器S1=0

ENDIF

圖3 液體混合控制系統(tǒng)的梯形圖程序Fig.3 Ladder diagram procedure of the liquid mixture control system

表2 定義的數(shù)據(jù)對(duì)象與通道連接表Tab.2 The defined data object and channel connection table

圖4 液體混合控制系統(tǒng)的仿真界面Fig.4 The simulation interface of the liquidmixture control system

IF液位=＞15 THEN液位傳感器S2=1

ELSE 液位傳感器S2=0

ENDIF

IF液位=＞5 THEN液位傳感器S3=1

ELSE 液位傳感器S3=0

ENDIF

IF攪拌電機(jī)M=1 THEN

‘?dāng)嚢铏C(jī)攪拌動(dòng)畫’

aa=aa+1

if aa=2 then

DJ=0

aa=0

ELSE

DJ=1

ENDIF

ENDIF

2.4 聯(lián)機(jī)調(diào)試

利用 PLC與計(jì)算機(jī)專用的PC/PPI型RS232電纜，將PLC通過(guò)編程口與上位計(jì)算機(jī)串口連接，進(jìn)行串行通訊。進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境，顯示液體混合攪拌監(jiān)控系統(tǒng)畫面，如圖4所示，即可看到液體混合攪拌按照要求動(dòng)態(tài)變化達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。而且MCGS的模擬運(yùn)行界面和PLC的輸入輸出運(yùn)行狀態(tài)一致。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)幾年的教學(xué)實(shí)踐證明，相對(duì)于傳統(tǒng)的PLC課程教學(xué)方式，將MCGS組態(tài)軟件仿真引入到PLC項(xiàng)目式教學(xué)中的教學(xué)方式不僅大大節(jié)省了PLC實(shí)訓(xùn)室建設(shè)和維護(hù)資金，提高了設(shè)備利用率和實(shí)訓(xùn)安全性，而且將實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制過(guò)程展現(xiàn)在課堂上，使廣大學(xué)生更容易理解PLC的工作過(guò)程?；贛CGS組態(tài)軟件的PLC項(xiàng)目式教學(xué)方式易于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的PLC綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐創(chuàng)新能力，為PLC教學(xué)提供了一條新的途徑。

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