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基于MCGS仿真的PLC教學(xué)實(shí)踐
邗江中等專業(yè)學(xué)校 吳俊 馬秋 2019/9/20 8:10:17
【摘 要】PLC教學(xué)中，利用MCGS組態(tài)形象的畫面對PLC的控制對象進(jìn)行動態(tài)仿真，將抽象的控制過程可視化，不但能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且便于構(gòu)建多樣化的程序來豐富教學(xué)內(nèi)容，提升學(xué)生的編程能力。
【關(guān)鍵詞】MCGS，仿真，PLC教學(xué)
PLC是職業(yè)學(xué)校機(jī)電類專業(yè)的必修課。PLC課程具有實(shí)踐性、工程性強(qiáng)的特點(diǎn)。教學(xué)過程中必須要聯(lián)系實(shí)際，通過實(shí)踐來幫助學(xué)生較好地掌握PLC技術(shù)。但通常教學(xué)中進(jìn)行的一些模擬實(shí)驗(yàn)，如采用發(fā)光二極管靜態(tài)顯示等，不直觀，無真實(shí)感，而且與PLC在企業(yè)自動化控制中的實(shí)際應(yīng)用場景相差甚遠(yuǎn)，不但影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及教學(xué)效果，同時也會形成學(xué)生與企業(yè)崗位要求間的差距。
一．MCGS軟件及其應(yīng)用于PLC教學(xué)中的優(yōu)勢
MCGS（監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)）是用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它基于Windows平臺運(yùn)行，能夠?qū)?shù)據(jù)完成現(xiàn)場采集、分析處理、實(shí)時監(jiān)測及可視化操控，并按照相應(yīng)的通訊協(xié)議與下位機(jī)建立通訊，以動畫顯示、報警處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實(shí)際工程問題的方案。因其具有操作簡便、可視性好、可靠性高等特點(diǎn)，在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。
如果將MCGS組態(tài)軟件引進(jìn)到PLC教學(xué)中來，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計開發(fā)相應(yīng)的監(jiān)控畫面仿真實(shí)際控制對象，可以幫助學(xué)生直觀、深刻地理解PLC程序運(yùn)行、控制流程等相關(guān)知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和課程的教學(xué)效果；而且也可以設(shè)計多樣化的程序來豐富學(xué)生的實(shí)踐內(nèi)容，提升學(xué)生的編程技巧和實(shí)際動手能力；或者融入學(xué)生自己的設(shè)計和創(chuàng)新，增加學(xué)生的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，加深對PLC工業(yè)控制過程的理解。
二. MCGS—PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
MCGS組態(tài)軟件與PLC連接成控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，計算機(jī)系統(tǒng)中需安裝PLC編程軟件以及MCGS組態(tài)軟件，在MCGS組態(tài)環(huán)境下運(yùn)用構(gòu)件設(shè)計畫面模擬PLC外圍控制設(shè)備，再通過設(shè)備組態(tài)實(shí)現(xiàn)與PLC的控制連接，利用通訊電纜將PLC與計算機(jī)RS—232串口連接，即可直觀地觀測PLC控制程序運(yùn)行結(jié)果及控制過程狀態(tài)的變化。
圖1 MCGS—PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
三.MCGS組態(tài)仿真下的PLC教學(xué)
教師依據(jù)PLC課程的教學(xué)內(nèi)容，從PLC基本指令及綜合程序應(yīng)用的角度，設(shè)計開發(fā)相應(yīng)的MCGS工程案例，如彩燈、霓虹字顯示、計時鐘及交通燈控制和機(jī)械手控制等，來模擬實(shí)際工程場景，仿真實(shí)際控制效果。
1.授課前，教師完成MCGS組態(tài)工程的設(shè)計開發(fā)。
如圖2所示是機(jī)械手物料傳送控制示意圖，該裝置模擬真實(shí)的生產(chǎn)線，主要完成物體的搬運(yùn)及傳送，機(jī)械手臂的上下、伸縮運(yùn)動，傳送帶的正反向運(yùn)行及傳感器限位的變化等一目了然，讓同學(xué)有操控的真實(shí)感。
首先在MCGS軟件組態(tài)環(huán)境中完成動畫設(shè)計、設(shè)備連接、編寫控制流程等組態(tài)工作，然后在運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，構(gòu)成用戶應(yīng)用系統(tǒng)，如圖3。在與PLC實(shí)現(xiàn)通訊后，通過與PLC間進(jìn)行信號及各種數(shù)據(jù)交換，最終在軟件仿真的受控對象上反映出PLC程序與控制結(jié)果之間的關(guān)系。
2.授課中，利用組態(tài)工程進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控。
教師授課前需準(zhǔn)備好PLC主機(jī)和裝有MCGS軟件的電腦（建議預(yù)先將PLC輸入端及電源統(tǒng)一接好線，構(gòu)成一個便攜模塊，使用時只需插上電源即可），課中根據(jù)PLC案例要求，進(jìn)行I/O分配、接線圖、梯形圖程序的講解，然后將編寫好的程序下載到PLC中，再配合MCGS組態(tài)工程一起運(yùn)行，進(jìn)行監(jiān)控。
此時，計算機(jī)成為了PLC的“控制對象”，組態(tài)工程將跟隨PLC程序的運(yùn)行以動畫、數(shù)值、文字等形式在計算機(jī)屏幕上反映出PLC的控制過程及結(jié)果。這樣不但可避開繁瑣的接線和操作，讓學(xué)生更專注于對PLC程序的理解、應(yīng)用和編寫，同時也能讓學(xué)生體驗(yàn)到設(shè)備控制現(xiàn)場的真實(shí)效果。
3.通過拓展訓(xùn)練，提高學(xué)生能力。
教學(xué)中可適當(dāng)補(bǔ)充MCGS組態(tài)軟件的知識，讓學(xué)生認(rèn)識和了解MCGS組態(tài)軟件，并針對一些PLC控制案例，鼓勵學(xué)生在教師的指導(dǎo)下自行設(shè)計、組態(tài)相關(guān)的仿真模塊，并進(jìn)行調(diào)試及模擬運(yùn)行，以培養(yǎng)學(xué)生的PLC思維能力和綜合應(yīng)用能力。
四．結(jié)束語
將MCGS軟件應(yīng)用到PLC教學(xué)中，是信息化技術(shù)在PLC教學(xué)中的一種實(shí)踐。利用計算機(jī)模擬仿真具體的控制對象，實(shí)現(xiàn)了控制過程和結(jié)果的可視化，不僅便于操作，提高教學(xué)效率，有效地幫助學(xué)生（未完，下一頁）
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