基于MCGS的PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

熊曼燕

摘要 結(jié)合當(dāng)前職業(yè)院校PLC實(shí)訓(xùn)狀況，發(fā)現(xiàn)其中存在運(yùn)行費(fèi)用大、設(shè)施投入成本大、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象單一等問題，本研究構(gòu)建了在MCGS基礎(chǔ)上的PLC全數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)方案，用于滿足常規(guī)教學(xué)工作，也可以提供維修電工考級(jí)訓(xùn)練試題，借助良好的動(dòng)畫界面對(duì)PLC控制對(duì)象的控制過程、動(dòng)作進(jìn)行模擬仿真，能夠使學(xué)生更加積極的參與到學(xué)習(xí)活動(dòng)中，改善了學(xué)習(xí)效率，具有運(yùn)用效果好、實(shí)訓(xùn)費(fèi)用低等優(yōu)勢。

【關(guān)鍵詞】MCGS組態(tài)軟件 PLC教學(xué) 仿真平臺(tái)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

PLC課堂教學(xué)注重對(duì)學(xué)生應(yīng)用技能的訓(xùn)練，所以實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容占有很大的比重。本研究在MCGS組態(tài)軟件的基礎(chǔ)上，研制出了全新的PLC仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)（三菱FX系列）、MCGS組態(tài)技術(shù)二者的有效融合，借助動(dòng)畫界面對(duì)PLC控制對(duì)象的控制過程、動(dòng)作進(jìn)行仿真模擬，從而節(jié)約實(shí)訓(xùn)費(fèi)用，達(dá)到提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，改善學(xué)習(xí)效率的目的。

1 PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)概述

作為一種特殊的應(yīng)用軟件，MCGS組態(tài)軟件在控制/監(jiān)測上位機(jī)、搜集現(xiàn)場數(shù)據(jù)方面發(fā)揮著重要作用，具有繪圖資源充足、操作界面簡便的優(yōu)勢，能夠?qū)LC、數(shù)據(jù)采集卡、變頻器、智能儀器等設(shè)施進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該軟件涵蓋嵌入、通用及網(wǎng)絡(luò)三種版本，本研究將運(yùn)行載體設(shè)定為觸摸屏，所以在研發(fā)設(shè)計(jì)過程中運(yùn)用的是嵌入版。PLC仿真控制系統(tǒng)主操作界面包括的PLC編程調(diào)試練習(xí)涉及12個(gè)項(xiàng)目，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容分別為電機(jī)控制、流水燈、小車往復(fù)運(yùn)行、車庫門、交通燈、水塔水位、天塔之光、自動(dòng)成型、液體混合、物料分揀、機(jī)械手和三層電梯，能夠基于主界面進(jìn)一步的擴(kuò)展項(xiàng)目，使實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目更加多樣化。

在研發(fā)、設(shè)計(jì)MCGS組態(tài)運(yùn)用程序的過程中，需要經(jīng)歷界面設(shè)計(jì)、變量定義、動(dòng)畫屬性設(shè)置、腳本程序編寫的過程，在對(duì)實(shí)際外部設(shè)施進(jìn)行連接的情況下，就要對(duì)外部設(shè)施的連接進(jìn)行構(gòu)建及添加。本研究主要結(jié)合機(jī)械手這一項(xiàng)目，借助搬運(yùn)物塊的例子對(duì)上位機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)手段開展分析。

2 PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

基于MCGS組態(tài)軟件的PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的上位機(jī)為計(jì)算機(jī)，摒棄了傳統(tǒng)指示燈模擬控制系統(tǒng)，其控制功能主要由PLC組成的下位機(jī)實(shí)現(xiàn)。開展計(jì)算機(jī)程序編寫工作時(shí)，結(jié)合PLC控制程序，應(yīng)將控制對(duì)象的動(dòng)作顯示在電腦中。其中，PLC同RS232接口二者實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)MCGS組態(tài)軟件的通訊作用，借助構(gòu)建通道的方式，可以對(duì)PLC器件動(dòng)作進(jìn)行有效監(jiān)控，向組態(tài)軟件進(jìn)行傳輸，進(jìn)行響應(yīng)。在這種硬件設(shè)計(jì)方式下，系統(tǒng)的功能更加完善化，界面非常直觀化。

通過全數(shù)字仿真方法，PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的控制過程需要借助MCGS、PLC來實(shí)現(xiàn)，按下MCGS平臺(tái)下的系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕，對(duì)啟動(dòng)指令進(jìn)行發(fā)送，PLC控制系統(tǒng)能夠進(jìn)行接收，控制系統(tǒng)的各項(xiàng)動(dòng)作由PLC進(jìn)行控制，MCGS仿真系統(tǒng)可以接收到執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作命令，并通過MCGS，通過動(dòng)畫形式完成系統(tǒng)模擬動(dòng)作。PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)合實(shí)際的需求，利用可選部分借助外部命令進(jìn)行控制，例如借助PLC外界控制按鈕對(duì)啟動(dòng)指令進(jìn)行發(fā)送，完成上位MCGS模擬動(dòng)作，外部執(zhí)行結(jié)構(gòu)可以接收到PLC所輸出的實(shí)際控制信號(hào)。該系統(tǒng)方便學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，真正的掌握真實(shí)系統(tǒng)運(yùn)行流程，系統(tǒng)的功能性更加強(qiáng)大、健全。

2.2 仿真軟件設(shè)計(jì)

開展系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)工作時(shí)，需要結(jié)合系統(tǒng)需求，基于用戶窗口對(duì)監(jiān)控界面進(jìn)行研發(fā)，對(duì)數(shù)據(jù)變量和硬件驅(qū)動(dòng)進(jìn)行設(shè)置，并對(duì)腳本程序進(jìn)行編寫，完成通道連接任務(wù)，最終結(jié)合實(shí)際需求研發(fā)、設(shè)計(jì)不同PLC控制系統(tǒng)模擬仿真界面。PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)規(guī)定系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要顯示主窗口歡迎界面，隨意點(diǎn)擊即可登錄到系統(tǒng)內(nèi)，點(diǎn)擊項(xiàng)目出口，并選取項(xiàng)目就能夠開展實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。參數(shù)設(shè)置設(shè)定在系統(tǒng)組態(tài)頁面的末頁，其中包括不同項(xiàng)目全部變量的通道設(shè)置地址，學(xué)生用戶能夠更加簡便的對(duì)程序進(jìn)行編寫，并確保變量選取的正確性。

3 PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的仿真運(yùn)行

在運(yùn)行PLC仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的過程中，第一步需要對(duì)PLC、MCGS二者的通訊進(jìn)行構(gòu)建，對(duì)通訊線進(jìn)行準(zhǔn)確的連接，明確實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，并對(duì)仿真界面進(jìn)行選取，結(jié)合參數(shù)設(shè)置下的變量地址，可以對(duì)調(diào)試PLV程序進(jìn)行編寫。在運(yùn)用數(shù)字化仿真的情況下，PLC無需進(jìn)行其它外部連接，僅對(duì)MCGS仿真界面進(jìn)行點(diǎn)擊即可，這就就能夠?qū)LC程序進(jìn)行啟動(dòng)，借助動(dòng)態(tài)畫面即可調(diào)試PLC程序，借助上述方法，學(xué)生可以更加清晰、準(zhǔn)確的了解控制流程，這就實(shí)訓(xùn)費(fèi)用的降低也有極大的幫助。

若學(xué)生用戶要求對(duì)接線進(jìn)行練習(xí)，就能夠通過半物理仿真的途徑進(jìn)行，同全數(shù)字仿真對(duì)比，該系統(tǒng)保持原樣即可，僅應(yīng)在PLC中對(duì)輸入、輸出設(shè)施進(jìn)行外部連接，由此能夠利用外部按鈕對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)，也可以借助仿真界面使系統(tǒng)運(yùn)行。處在運(yùn)行狀態(tài)下，仿真畫面、輸出設(shè)備的動(dòng)作相同步，保證學(xué)生用戶可以對(duì)接線操作進(jìn)行練習(xí)，提高了學(xué)生的實(shí)踐操作水平，也可以同時(shí)顯示仿真界面，滿足了實(shí)訓(xùn)的要求。

4 結(jié)論

基于MCGS組態(tài)軟件對(duì)PLC仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，不僅能夠滿足常規(guī)PLC教學(xué)活動(dòng)的需求，還能夠?yàn)閷W(xué)生提供電工PLC訓(xùn)練課題，方便進(jìn)行模擬仿真練習(xí)，借助全數(shù)字仿真能夠有效激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，使學(xué)生的學(xué)習(xí)效率得到提升，使實(shí)訓(xùn)費(fèi)用顯著降低。

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