简析仿真基于MCGSPLC仿真实践教学体系设计

论文导读：口中新建一个窗口，命名为：“自动门控制系统”，并在窗口属性中，可设置窗口名称和窗口标题等内容。双击进入“自动门控制系统”窗口，利用工具箱中的各种工具，分别绘制出道路、车库、待入库汽车，同时在车库大门位置画出升降门（可用矩形代替），在车库上方画出超声传感器用于检测是否有待入库车辆，在卷帘门上下两端画出上下限位
摘 要：本文介绍的PLC仿真实践教学系统，是运用MCGS开发的系统，融合了理论和实践教学，摘自：毕业论文目录www.7ctime.com
将控制现场通过该系统进行直观的模拟，节约了教学成本的同时，又保证了与实物教学相当的教学质量。
关键词：PLC；MCGS；模拟仿真；仿真实践教学系统
中图分类号：TP39

1.6；TP273-4

《PLC应用技术》课程具有很强的实用性，在教学过程中，学校为了保证实践环节的教学质量，通常会花费大量的资金来配备实训设备，而本文设计的PLC仿真实践教学系统，是充分利用了计算机软件的模拟仿真的技术，代替了具体实训设备，这样在保证了实践教学环节的同时，大大的降低了教学成本。
1 PLC仿真实践教学系统的结构设计
PLC仿真实践教学系统完全遵循了《PLC应用技术》课程的特点和教学规律，依照由基本指令到高级指令，由简单语句到复杂语句的结构设计顺序，采用了项目式模块化的设计手段，在MCGS平台下构建完成的。
系统的总体结构共分为认识PLC、PLC指令进阶实训和综合实训等三个模块。其中模块一认识PLC包含了认识PLC和熟悉编程软件共两个实训项目；模块二PLC指令进阶实训包含了三相异步电动机点动运行控制、三相异步电动机点动运行控制、照明灯的异地控制以及顺序起动控制、自动门程序控制、电动机星角减压起动控制程序、交通红绿灯控制程序、锁控制程序、彩灯控制、多台电动机起动控制、自动往返送料小车控制、小车自动寻址控制和抢答器控制等十二个实训项目；模块三综合实训包含了大小球分拣控制、步进电机的正反转调速控制、自动售货机的电气控制和万能铣床的电气改造等四个实训项目。上述的三个模块，共包含了18个具体实训项目，而每一个实训项目又分别从背景知识、任务分析、任务实施、仿真测试和知识拓展等五个环节来完成课程的教学任务，这样的设计是非常符合从理论到实践的教学规律的，通过这样的教学设计，学生在收获扎实的理论知识的同时，还可以通过仿真测试环节来提高学生实现项目控制的兴趣。
2 PLC仿真实践教学系统的方案实现
PLC仿真实践教学系统主要包括一个主画面和若干个用户字画面，其中任何一个画面都是按照一定的组态设计流程来完成的。具体组态设计流程如下：
（1）根据需要建立一个或多个用户窗口；
（2）在每一个用户窗口中，利用软件中提供的各种图形对象、符号和图元等构件设计出画面；
（3）在实时数据库中，根据需要建立变量，它们可以是开关型、数值型和字符型等各种类型；
（4）将这些变量与画面中的各个元件依次对应起来，并根据需要进行相应的动画属性设置；
（5）根据动画需要，可进行脚本程序的编辑，这样画面中的元件就可以按照程序的设计进行动态演示了；
（6）建立多个画面之间的动画连接；
（7）进行运行调试。
3 自动门控制系统的设计实例

3.1 构建界面

首先在用户窗口中新建一个窗口，命名为：“自动门控制系统”，并在窗口属性中，可设置窗口名称和窗口标题等内容。
双击进入“自动门控制系统”窗口，利用工具箱中的各种工具，分别绘制出道路、车库、待入库汽车，同时在车库大门位置画出升降门（可用矩形代替），在车库上方画出超声传感器用于检测是否有待入库车辆，在卷帘门上下两端画出上下限位开关用于检测卷帘门转动的极限位置，在车库合适位置画出光电开关用于检测车辆是否完全进入车库等画面元件。
进入实时数据库窗口，点击“新建对象”，并在“对象属性”中设置对象名称、初始值、对象类型等属性，依次将所有变量全部添加完成。
返回“自动控制系统”窗口，将其中需要动态显示的元件，如待入库汽车、各个传感器、卷帘门等，分别与实时数据库中的新建变量进行对应。
根据控制要求，待入库汽车和卷帘门需要动起来，另外几个传感器也需要根据检测信号的不同有所变化，因此为了实现此功能，需要进行脚本程序的编辑。进入“运行策略”窗口，首先新建一个“循环策略”，命名“小车入库”，用于实现小车移动，双击此新建策略后，增加“脚本程序”选项并双击进入，编写如下程序：
小车入库数值 = 小车入库数值 + 1
IF 小车入库数值 >= 200 THEN
小车入库数值 = 200
ENDIF
为了实现卷帘门的移动，可利用同样方法，进论文导读：择垂直向下，变化方式选择缩放，卷帘门的移动功能也设置完成；其他几个传感器可以采用颜色变化的动画方式，具体方法可双击传感器后，在属性设置中选择“填充颜色”，进入后对应完成相应变量选择和颜色选择即可。3.2仿真实现所谓仿真，就是将现场控制的数据实时的通过画面中的动画反应出来，要实现此功能就必须将组态画面与
入“卷帘门”循环策略中的脚本程序，编写如下程序：
IF 小车入库数值 > 60 AND 小车入库数值 < 190 THEN
卷连门数值=卷连门数值+1
ENDIF
IF 小车入库数值 >190 THEN
卷连门数值=卷连门数值-1
ENDIF
IF 停止=1 THEN
卷连门数值=0
小车入库数值=0
ENDIF
脚本程序完成后，再次进入“自动门控制系统”窗口，双击待入库汽车，进行动画连接设置，在属性设置选项卡中，选择“水平移动”，进入后在表达式内选择“小车入库数值”变量，在水平移动连接中，最小移动偏移量选择0，对应表达式的值为0，最大移动偏移量选择600，对应表达式的值为200，数据可根据画面具体情况进行调整，这样小车的移动功能即设置完成；同样的方法进入到卷帘门的属性设置选项卡中，选择“大小变化”， 进入后在表达式内选择“卷连门数值”变量，在大小变化连接中，最小变化百分比选择100，对应表达式的值为0，最大变化百分比选择20，对应表达式的值为100，变化方向选择垂直向下，变化方式选择缩放，卷帘门的移动功能也设置完成；其他几个传感器可以采用颜色变化的动画方式，具体方法可双击传感器后，在属性设置中选择“填充颜色”，进入后对应完成相应变量选择和颜色选择即可。

3.2 仿真实现

所谓仿真，就是将现场控制的数据实时的通过画面中的动画反应出来，要实现此功能就必须将组态画面与PLC进行联机。在工作台界面，双击进入“设备窗口”，由于在MCGS中PLC是作为子设备进行工作的，因此要先添加“串口父设备”后再添加所需品牌及型号的PLC设备，添加完成后，首先要双击进入“串口父设备”进行基本属性的设置，设置内容包括通讯端口、通讯波特率、数据位数、奇偶校验方式和停止位位数等，这些内容的设置要务必与PLC设备的通讯参数设置保持一致，否则无法正常通讯。
完成PLC与MCGS的连接后，只需要再将添加的PLC设备中的通道属性进行设置，并将其与MCGS中的实时数据库的变量一一对应上，即可实现数据的实时通讯。具体方法为首先将PLC设备添加到“串口父设备”下，成为其子设备，再双击进行属性设置，在“基本属性”选项卡中，点击“内部属性”右侧的按钮，进行通道的增减设置；再进入“通道连接”选项卡中，进行通道与实时数据库中的变量一一连接即可。
当PLC与MCGS进行联机，并且通道与变量对应连接后，再运行系统，就可以将PLC现场控制的信号实时的通过MCGS的动画演示方式呈现在我们眼前，从而实现了仿真测试的功能。
4 结束语
基于MCGS的PLC仿真实践教学系统，是一套集理论教学和实践教学于一体的教学系统，它充分利用了信息化技术，实现了计算机模拟仿真具体的被控对象，硬件被软件所代替，降低了教学成本，同时还可以保证与实物教学同样的教学效果，这就是该系统的教学意义所在。
参考文献：
张文明.组态软件控制技术[M].清华大学出版社，2010.
肖威.PLC及触摸屏组态控制技术[M].电子工业出版社，2010.
[3]匡宇国.MCGS组态软件技术在PLC教学中的交互应用研究[J].教育探索，2007（12）.
[4]朱建红.组态软件在PLC电气控制实训教学中的应用[J].中国科技信息，2008（06）.