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

杜 靜，王娟平

（山西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西 太原 030021）

1 引言

PLC（programmable logic controller）項(xiàng)目教學(xué)是一門(mén)覆蓋知識(shí)面較廣、涉及較多專(zhuān)業(yè)內(nèi)容、更新較快、注重實(shí)踐的計(jì)算機(jī)課程，此外該課程與生產(chǎn)實(shí)際和應(yīng)用工程質(zhì)檢的聯(lián)系十分緊密。PLC課程是電工技術(shù)、電氣自動(dòng)化和機(jī)電一體化等專(zhuān)業(yè)的必修科目。但是這門(mén)課一直存在著圖文表述抽象，按鈕指示燈操作困難的現(xiàn)象，因此將MCGS組態(tài)軟件應(yīng)用在PLC項(xiàng)目教學(xué)中能夠有效克服這些局限，學(xué)生能夠自主完成程序設(shè)計(jì)和動(dòng)畫(huà)控制。下文將對(duì)此做出具體的說(shuō)明。

2 組態(tài)控制技術(shù)和MCGS組態(tài)軟件

組態(tài)控制技術(shù)是一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，采用的硬件設(shè)計(jì)不僅有工業(yè)PC機(jī)，還有各類(lèi)成熟、通用的I/O接口設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。因此系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)不再單一化，變得更加復(fù)雜，保證了工控系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

MCGS系統(tǒng)主要由兩部分組合而成，組態(tài)環(huán)境和內(nèi)部環(huán)境[2]。具體的組態(tài)環(huán)境形式多樣，一般有系統(tǒng)菜單、系統(tǒng)參數(shù)組態(tài)、用戶(hù)界面組態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)象組態(tài)等等。

MCGS組態(tài)軟件應(yīng)用在PLC教學(xué)中主要有兩部分基本內(nèi)容，上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)。前者需要在其中安裝PLC軟件和MCGS軟件，在一般的教學(xué)中選擇的PLC變成軟件類(lèi)型是GX-Developer軟件。PLC和PC之間的通信僅靠一根編程電纜即可完成。

3 傳統(tǒng)PLC項(xiàng)目教學(xué)的局限性

傳統(tǒng)的PLC教學(xué)思路主要是圍繞系統(tǒng)控制要求的PLC硬件配置展開(kāi)的，內(nèi)容十分繁復(fù)，從開(kāi)關(guān)輸入/輸出量到模擬輸入/輸出量，以及繪制出梯形圖輸入到PLC系統(tǒng)中，經(jīng)過(guò)處理再輸出到實(shí)驗(yàn)板，最后觀察其運(yùn)行的結(jié)果。這種教學(xué)方式最大的弊端就是缺乏直觀性，只能觀察到輸入和輸出時(shí)的參數(shù)，不能觀察到具體的中間變量，因此無(wú)法精準(zhǔn)把握實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，對(duì)知識(shí)的了解和接受過(guò)程比較被動(dòng)，大多都是感性認(rèn)識(shí)，缺乏理性認(rèn)識(shí)，因此在隨后的學(xué)習(xí)中無(wú)法進(jìn)行舉一反三，融會(huì)貫通。

教育改革環(huán)境下對(duì)PLC項(xiàng)目教學(xué)的要求是教學(xué)內(nèi)容必須要做到符合客觀實(shí)際，課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)課程必須要和生產(chǎn)實(shí)際之間保持一致，避免出現(xiàn)課堂內(nèi)容脫離實(shí)踐的現(xiàn)象。在某種程度上來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的PLC項(xiàng)目教學(xué)已經(jīng)嚴(yán)重背離這一原則，課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式并不能有效解決這一問(wèn)題[3]。

4 將MCGS組態(tài)軟件應(yīng)用在PLC項(xiàng)目教學(xué)

將MCGS應(yīng)用在PLC教學(xué)中，可以用更加生動(dòng)直觀的方式展現(xiàn)出具體的操作過(guò)程。實(shí)驗(yàn)過(guò)程會(huì)以電腦動(dòng)畫(huà)的形式展現(xiàn)出來(lái)，并且系統(tǒng)還可以自動(dòng)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，大大提高了原有課程的靈活性，并且學(xué)生能夠主動(dòng)參與到實(shí)踐環(huán)節(jié)。其具體操作步驟如下：

4.1 選擇硬件配置

在選擇硬件配置的時(shí)候必須要圍繞系統(tǒng)控制的實(shí)際要求展開(kāi)，并且仔細(xì)分析工藝過(guò)程，計(jì)算出輸入和輸出點(diǎn)的個(gè)數(shù)以及開(kāi)并量和模擬量，選擇出具體的PLC類(lèi)型，I/O接口、合適的電纜類(lèi)型、接線(xiàn)板以及其他實(shí)驗(yàn)室必備工具。

4.2 軟件設(shè)計(jì)與組態(tài)

（1）PLC I/O地址分配與編程。

首先必須要明確PLC和MCGS各自的任務(wù)，一般情況下，都會(huì)把系統(tǒng)所有的自控任務(wù)交由PLC進(jìn)行，MCGS只需要進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視、動(dòng)畫(huà)模擬、編寫(xiě)PLC控制程序即可。

（2）建立MCGS數(shù)據(jù)庫(kù)變量。

（3）建立窗口、制作畫(huà)面、動(dòng)畫(huà)連接。

首先要建立起窗口，并且定義出窗口的具體屬性，制作出動(dòng)態(tài)可行的監(jiān)控畫(huà)面是整個(gè)系統(tǒng)的終極任務(wù)。一般的步驟就是繪制靜態(tài)畫(huà)面（用繪圖工具制作出來(lái)的靜止效果圖），然后在靜態(tài)圖上進(jìn)行動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)，比如設(shè)置色彩變化效果、形狀的大小變化以及位置流動(dòng)走向，設(shè)計(jì)動(dòng)畫(huà)效果的原則就是要和數(shù)據(jù)庫(kù)里的變量保持一致，從而達(dá)到內(nèi)外結(jié)合的目的。

監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋的功能十分廣泛，主要有：a.顯示功能：窗口會(huì)顯示出工藝進(jìn)行的流程、具體的測(cè)量值、設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、操作模式的設(shè)定，并且顯示出報(bào)警信息；b.報(bào)警處理功能：系統(tǒng)可以采集到報(bào)警信號(hào)發(fā)出的時(shí)間、以及故障的表現(xiàn)形式，并且處理報(bào)警信息，對(duì)信息進(jìn)行管理；c.報(bào)表生成功能：系統(tǒng)還可以記錄每日輸入報(bào)表，并且可以查詢(xún)歷史報(bào)表情況；d.歷史趨勢(shì)功能：對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的壓力、流量、轉(zhuǎn)速以及閥門(mén)開(kāi)啟的程度用曲線(xiàn)的形式展示出來(lái)，并且能夠查詢(xún)歷史曲線(xiàn)變化趨勢(shì)；e.數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)與訪問(wèn)：ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù)在每次啟動(dòng)的時(shí)候會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建出上一次的歷史記錄，并且存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便于后續(xù)的查詢(xún)?cè)L問(wèn)；f.權(quán)限管理：實(shí)行分級(jí)別權(quán)限管理制度，在操作系統(tǒng)的時(shí)候默認(rèn)操作模式，查看歷史趨勢(shì)走向表和其他報(bào)表。

（4）設(shè)置管理權(quán)限。

（5）定義主控窗口的具體屬性和運(yùn)行權(quán)限，編輯菜單內(nèi)容和文件名。

（6）進(jìn)入設(shè)備的主窗口，調(diào)出驅(qū)動(dòng)程序，制訂PLC通信協(xié)議，開(kāi)通運(yùn)行通道使數(shù)據(jù)庫(kù)的變量和系統(tǒng)內(nèi)部相連接。

（7）編寫(xiě)策略和腳本程序，制作出參數(shù)報(bào)表和曲線(xiàn)圖。

4.3 運(yùn)行調(diào)試

首先根據(jù)PLC的線(xiàn)路連接原理將線(xiàn)路全部串聯(lián)起來(lái)，接通電源之后啟用系統(tǒng)，觀察運(yùn)行是否處于正常狀態(tài)[4]。在PC和PLC正常連接之后且通信運(yùn)行可靠時(shí)，清理掉PLC先前的內(nèi)存，將梯形圖導(dǎo)入PLC系統(tǒng)中。然后在遵照工藝要求的前提下進(jìn)入MCGS的運(yùn)行狀態(tài)，并且對(duì)運(yùn)行全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。在此過(guò)程中必須要注意的就是PLC的界面和MCGS的界面不能同步進(jìn)行，必須保證運(yùn)行過(guò)程之間有一定的時(shí)間間隔。

5 應(yīng)用意義

學(xué)生學(xué)習(xí)成果實(shí)際上就是學(xué)校教育的最終產(chǎn)品，成果的好壞高低決定了他們能否憑借自身的能力在社會(huì)中立足，因此學(xué)校必須要重視對(duì)其能力的培養(yǎng)。尤其是對(duì)這種技術(shù)性要求較高的專(zhuān)業(yè)學(xué)校，不僅僅要讓學(xué)生掌握專(zhuān)業(yè)理論知識(shí)，更重要的是提高他們對(duì)綜合能力的培養(yǎng)。將MCGS組態(tài)軟件應(yīng)用在PLC項(xiàng)目教學(xué)中可以在最大程度上提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力，使他們能夠全身心地參與到實(shí)踐中來(lái)。MCGS組態(tài)軟件能夠盡量將實(shí)驗(yàn)過(guò)程做到最逼真的模擬，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以直觀感受到操作的具體流程，激發(fā)出他們的學(xué)習(xí)興趣，自己動(dòng)手編寫(xiě)PLC程序，從而能夠達(dá)到最佳的教學(xué)效果。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上，MCGS與PLC的結(jié)合使學(xué)習(xí)和教學(xué)過(guò)程更加形象化和直觀化，能夠最大限度調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。本人在數(shù)年的教學(xué)中，不斷摸索和改進(jìn)教學(xué)方式，力求在現(xiàn)有教學(xué)資源中創(chuàng)造出最佳的教學(xué)效果。在MCGS組態(tài)軟件基礎(chǔ)上的PLC項(xiàng)目教學(xué)，能夠充分體現(xiàn)出MCGS強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和圖畫(huà)表現(xiàn)能力，并且還能排除外部的干擾，從宏觀上看這是一種趨于完美的教育結(jié)合體，也是PLC教學(xué)方式在新時(shí)代下的自我革新和探索進(jìn)步成果。

[1]薛智.MCGS組態(tài)軟件在PLC項(xiàng)目教學(xué)中的應(yīng)用[J].吉林教育，2015(4).

[2]李文華.淺談MCGS組態(tài)軟件在PLC項(xiàng)目教學(xué)中應(yīng)用的重要性[J].課程教育研究，2014(31)：235-235.

[3]馮奕紅.MCGS組態(tài)軟件在PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2008(1)：149-150.

[4]匡宇國(guó).MCGS組態(tài)軟件技術(shù)在PLC教學(xué)中的交互應(yīng)用研究[J].教育探索，2007(12)：136-137.