基于组态软件和PLC的实验平台监控系统开发
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摘 要：组态软件具有可视性好、操作简便及可维护性强等优点。基于可编程控制器（PLC）设计了光机电一体化实验平台的控制系统，在此基础上，应用组态软件开发了该实验平台的监控系统。实验表明：该系统人机界面友好，实现了对该实验平台的动态监控与虚拟仿真，改善了教学效果。
中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）12（c）-0070-02
可编程控制器（PLC）以其可靠性高和通用性强等优点，应用于工业自动化的许多领域。在使用PLC对各种自动化生产线及制造装备进行控制时，对各类故障必须要做出实时、正确的反应。因此，为提高控制系统的可靠性，需要对PLC工作状态监控功能提出具体要求[1]。MCGS（Monitor and Control Generated System）[2]是一套可用来快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，其为用户提供了从设备驱动、数据采集到数据处理、报警处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和开发平台。MCGS组态软件不仅具有实时多任务、多线程功能，而且用户可方便地扩充系统的功能[2]。
THWGD-1[3]光机电一体化实验平台无上位机控制，可视化不强，实验效果欠佳。针对这种情况，本文以组态软件MCGS为开发平台，并将试验平台与PLC相结合，通过相对容易的组态编程工作，开发了一个人机界面友好的实验平台监控系统，较好地实现了PLC工作状态监控的功能。
1 实验平台系统组成与控制系统设计
THWGD-1光机电气一体化系统实验平台由底座、传送带、送料器、气缸、机械手、磁性传感器、电容传感器、涡流传感器、颜色传感器、步进电机驱动器、步进电机、三相交流电机及变频器等组成；其电气控制由西门子PLC、电源、传感器及变频器等部件组成；气动控制由气泵、过滤器、电磁阀与气缸等部件组成[3]。
该实验平台系统有17个数字量输入点，9个数字量输出点，采用西门子S7-226CN型PLC。PLC输入、输出端子分配见表1所示，气动元件输入、输出端子如图1所示。利用梯形图编写该实验平台的PLC程序，货运站与机械手复位及调用高速计数器子程序的PLC程序如图2所示。
2 基于组态软件MCGS的监控系统开发
THWGD-1光机电一体化实验平台的监控系统，由平台本体、PLC及MCGS构成，见图3所示。系统利用PLC指令来控制步进电机、伺服电机、变频器、机械手和电磁阀等功能部件，利用MCGS进行仿真并监控该实验平台的运行。
通过监控系统可实现对该实验平台的实时监控，监控系统的工作过程为：实验平台系统上电之后，打开MCGS组态环境，进入手动运行界面如图4所示，手动运行用于实验平台微调，此时可以点动操作。点击自动运行时，系统处于按照预先设定的程序自动运行，进入自动运行界面如图5所示。通过指示灯和组态界面，可以直观的监控实验平台的运行，在监控过程中还可方便地对PLC程序数据进行设定。
3 监控系统通信协议设计
在实际工程中，通信连接应用较多的为西门子的PPI、PROFIBUS及以太网三种网络[4～5]。本文开发的监控系统采用的通信协议为PPI通信方式。首先，利用PPI电缆将PC机串口联结到S7-200的通讯口，并打开PLC编程软件STEP7-Micro/WIN，设置PG/PC接口，选择PC/PPI cable（PPI），设置PPI的通信地址、通信速率、通信时间及通信端口。然后，打开组态软件MCGS，添加通用TCP/IP和西门子S7-200PPI到设备窗口、打开西门子S7-200PPI而进入设备属性设置界面，连接对应的数据对象，在连接完成后选择设备调试：若0通道的数据为0，则表示通信连接成功；若数据为2时，则表示通信尚未连接成功，需要检查上述操作。
4 结论
本文针对目前PLC监控方法的不足， 基于组态软件MCGS开发了光机电一体化实验平台的监控系统，较好实现PLC工作状态监控的功能。应用实践表明：该系统简单便利，可直观地观察到实验平台控制的全过程，教学效果良好。
参考文献
[1] 姜海，田春艳.MCGS组态软件在PLC工作状态监控中的应用[J].装备制造技术，2008（2）：56-59.
[2] 徐春艳，华钢，刘晓东.基于MCGS 组态软件的煤矿监控系统的研究[J].工矿自动化，2005（5）：28-30.
[3] 浙江天煌科技实业有限公司. THWGD-1型光机电气一体化控制实验系统指导书[M].2010.
[4] 任丰兰.基于组态王和PLC的虚拟仿真教学实验系统的开发[J].机电工程技术，2012（1）：43-47.
[5] 李万军.基于西门子PLC一体化实验平台的开发与设计[J].工业控制计算机， 2011（3）：84-85.