浅谈MCGS在PLC教学中如何应用

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摘 要：根据PLC案例设计开发mcgs组态画面，讲授plc，进行现场监控，MCGS能形象进行PLC动态仿真，激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，变被动为主动。

关键词：PLC，MCGS，天塔之光，液体混合装置控制，十字路通灯控制

今天PLC技术广泛应用，推动机电一体化设备自动化水平迅猛发展，PLC是职业教育电类专业的必修课，学好PLC技术通常需要理论联系实际，并且要多实训，学生开始信心十足，但是随着学习的深入，程序越来越复杂，调试的难度逐渐加大，难以体会程序调试成功的喜悦，学习的积极性越来越低，认为PLC太难了，最终放弃学习，没能掌握PLC技术。对于职业教育的学生PLC课程具有抽象性，很多案例无法想像理解，在教学中由于受办学条件制约，简单的现象通常采取实物验证，复杂的现象可采用实验板发光二极管静态显示模拟，或者直接采用无PLC的Flas模拟，这些模拟让学生感到这些复杂的现象不是PLC实现的，是假的，就会直接影响讲课的效果，不能达到教学的要求。现有设备陈旧，新设备昂贵、投入不足，种类和数量少，并且实训设备容易损坏，维护困难，远远不能满足学生的实训要求。 企业的需要和学校教学的矛盾，企业需要的是能够解决实际问题的PLC专业技术人才，而学校教学观念陈旧，缺乏对企业工业自动化PLC控制实际需要的了解，实训教学的针对性不强，所培养出的学生不能满足企业的需要。

MCGS是一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态监控系统，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控等功能，具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能、高可靠性等突出特点，已成功应用于石油化工、钢铁行业、电力系统、水处理、环境监测、机械制造、交通运输、能源原材料、农业自动化、航空航天等领域。作为PLC课程的指导老师，设法让学生对PLC产生兴趣，是进行PLC教学的前提条件。根据PLC教学目标，结合我校的实际情况，根据PLC案例设计开发MCGS组态画面，讲授PLC，进行现场监控，MCGS能形象进行PLC动态仿真，激发学生的学习兴趣，调动学生的积极性，变被动为主动，现举例天塔之光、液体混合装置控制、十字路通灯控制等说明PLC学习过程。

首先 完成组态案例设计开发

根据PLC案例，个人或团队完成MCGS组态案例设计开发，及时更新维护，长期使用。

图1是天塔之光，主要完成航海指示，模拟真实的海洋环境，有灯塔还有海鸥、轮船，让同学们有身临其境的感觉。

图2是液体混合装置控制的模拟，主要完成罐类液体注入、搅拌甚至加热，电磁阀的开关，液体注入、上升、流出，电动机的搅拌，传感器限位的变化等一目了然。

图3十字路通灯控制的模拟，主要完成十字路通灯控制，画面有红绿灯、汽车行驶，红绿灯控制正确，汽车正常行驶，否则汽车相撞出现交通事故。

在课堂上讲授理论知识时， 当场进行案例演示，使学生在课堂上直接看到工业控制的运行过程，增加学生对于自动化控制的感性认识，有效地激发学生的学习热情，增强了师生互动，培养了学生对PLC学习的兴趣， 得到较好的教学效果。

图1 是天塔之光

图2 液体混合装置控制的模拟

图3 十字路通灯控制的模拟

MCGS组态工程由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五部分构成，每一部分分别进行组态操作，完成不同的任务，如图4所示。用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制工程打印报表等全部组态工作后，生成组态结果数据库，在运行环境运行，构成了用户应用系统。

图4 组态窗口作用

组建新工程的一般过程：1、工程项目系统分析。2、工程立项搭建框架。3、设计菜单基本体系。4、制作动画显示画面。5、编写控制流程程序。6、完善菜单按钮功能。7、编写程序调试工程。8、连接设备驱动程序。9、工程完工综合测试。上述步骤只是按照组态工程的一般思路列出的，在实际组态设计中，有些过程是交织在一起进行的，用户可根据工程的实际需要和自己的习惯，调整步骤的先后顺序，并没有严格的限制与规定。

设计好的组态案例可以进行多种PLC控制对象仿真，接收PLC发出的控制信号，如逻辑开关信号，继电器控制信号，脉冲信号和各种数值信号等，也可向PLC发送各种控制信号，如逻辑开关控制信号，继电器开关信号，中断信号，位置信号等，还可与PLC之间进行各种状态数据的交换传输，最终反映PLC与被控对象（软件仿真的被控对象）与控制结果之间的关系。

其次 PLC讲授，进行现场监控

将设计好的组态案例用于PLC教学，教师只需要带上PLC 主机和装有MCGS案例的笔记本电脑，借助多媒体教学设备运用系统的仿真功能， 就可以将实验室以及自动化控制现场带入课堂。按照PLC教学要求，课前准备PLC，并将输入端接线统一接好，进行PLC案例的I/O分配、接线图、梯形图讲解，需要验证时将编好PLC程序下载到PLC中并运行，再调出MCGS组态程序进行监控。

通过用仿真的方式代替实物，把计算机作为“被控对象”，用 PLC对其进行控制，组态案例将接受PLC发出的控制信号，并按照PLC的算法以动画、数值、文字、标尺等形式在计算机屏幕上反映出PLC的控制过程及结果，即在计算机屏幕上以仿真动画的形式直观地看到程序的执行结果，并达到与实物相当的教学效果，同时要求PLC指导教师有一定的动手能力，现场发现、解决软硬件故障的应变能力。通过与PLC主机进行联机，对PLC系统状态的监控、现场模拟，实现PLC 课程理论联系实际的教学理念。

最后 PLC强化训练

PLC实训是培养学生PLC设计能力的主阵地。对一些复杂的案例，让学生在PLC实训室通过老师指导自己用电脑进行程序验证、组态仿真，培养学生的PLC理解思维能力，并针对每个课题进行考核，使PLC理论与实训有机结合，使学生逐步掌握专业和技巧。将实训安排在理论课后面进行，有利于学生对知识的理解、掌握，采用理论、实训一体化的教学方法，加强实训教学，强化技能培养，以提高学生PLC的理解和分析应用能力。

MCGS组态辅助PLC课程的教学与实训，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，软件代替硬件，实现控制对象的可视化。通过 MCGS 的组态功能实现PLC系统的仿真， MCGS组态不仅能够有效完成PLC控制任务，实现控制目的与要求，而且人机界面良好，便于操作，能够节约大量的实训经费，缩短实训时间，提高实训的安全性和效率，具有较高的模拟仿真性能，增强学生的实训参与意识，锻炼学生的编程能力和实践动手能力，对可编程控制器的学习更深入，达到了实训的目的，提高了教学质量，为学生今后就业奠定了良好的实践基础。