基于MCGS的PLC实践教学监控系统的设计.pdf

基于 MC GS的 P L C实践教学监控系统的设计 木 马 天兵 安徽理 工 大 学 张新 淮 南2 3 2 0 0 1 摘要针对 目前 P L C实践教学中存在的问题，提出将 MC G S组态软件与 P L C控制技术相结合来设计监控 系统 ，既可缓解高校 P L C实践教学设备投入不足的困难，又可提高学生的学习兴趣，培养学生 P L C控制系统的 综合 开发 能力 。 关键词M C G S ；P L C监控系统 ；实践教学；自动门 中图分类号T P 2 7 7 文献标识码A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 1 0 7 0 0 2 4 0 3 Ab s t r a c t I n v i e w o f t h e p r o b l e ms e x i s t s i n t h e P L C p r a c t i c e t e a c h i n g， t h e p a p e r p r o p o s e s t o d e s i g n mo n i t o r i n g s y s t e m w i t h c o mb i n a t i o n o f MC GS c o n f i g u r a t i o n s o f t wa r e a n d P L C c o n t r o l t e c h n o l o g y ，wh i c h c a n e a s e t h e d i ffi c u l t i e s o t e q u i p me n t s h o r t a g e i n P L C c o u r s e p r a c t i c e t e a c h i n g i n c o l l e g e s ，a n d i mp r o v e s t u d e n t s ’ i n t e r e s t i n l e a r n i n g a n d d e v e l o p s t u d e n t s ’ i n t e g r a t e d d e v e l o p me n t c a p a b i l i t i e s o f P L C c o n t r o l s y s t e m． Ke y wo r d s MCG S； P L C mo n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m ；p r a c t i c e t e a c h i n g ； a u t o ma t i c d o o r P L C课程 已被多数高校 的电气 、测控 和机 电 专业定 为必修 的专业课 。随着 高校 学生 的增 多 ， 原有 的 P L C硬件资源已难满足学生 的 P L C实践教 学 ，特别是对于体积大、价格高的实用控制系统 ， 利用 MC G S开发实验所需 的监控界 面取 代价格 昂 贵的实物模 型 ，可 大大节省成本 ，画面直观 ，设 计灵活 ，调试方便。 1 MC GS组态软件介绍 MC G S组态软件是一套基于 Wi n d o w s 平 台开发 的、用于快速构造和生成上位机监控 界面 的组态 软件系统 ，能够实现现场数据采集 、实时与历史 安徽省教育厅高校教学研 究重 点项 目 2 0 0 8 j y x m 0 9 2 ，安徽理 工大学一般教研项 日 2 0 1 0 j y x i n 0 7 8 介于两者之间 ，设计符合要求。 2 制动距离的计算 S SI v 0 FB M _ 0 式 中s 为有效制动距离 ；S 为制动器延迟 距离；W为整机满载质量 ，取 2 7 6 0 0 k g ；r k为驱 动轮滚动半径 ，取 0 ． 5 5 3 1 T I ；v 0 为制动初速度 ，取 8 ． 3 3 m ／ s ；T为制动延迟时间，取 0 ． 3 S 。 计算得制动 距离 S 4 ． 1 5 i n6 in，符合设计 要求。 3 结论 1 2 t 叉车气液混合制动系统能够满足叉车实际 一 2 4 一 工况需要 ，该 系统 具有 气压 和液 压 的综 合优 点 气压传动经济 ，操纵轻便 省力 ，液压传 动结构 紧 凑 ，制动平滑。 目前该 系统 已成功应 用于合 力新 型 1 2 t 叉车 。 参考文献 [ 1 ]鲁道夫 ．汽车制动系统分析与设计 [ M] ．北京机械 工业 出版社 ，1 9 8 4 ． [ 2 ]张开文 ．制动 [ M] ．北京 中罔铁道H { 版社，1 9 9 3 ． [ 3 ]陆植 ． 叉车设计[ M] ．北京机械T业lL 1 { 版社 ，1 9 9 1 ． [ 4 ]陈建 ．装载机制动控制系统研究[ D] ．杭州浙汀大 学 ，2 0 0 7 ． [ 5 ]何正忠．装载机[ M] ． 北京冶金l l 业出版社，1 9 9 9 ． 作者地址安徽叉 车 集团有限责任公 技术中心重装 牟辆 研究所 邮 编 2 3 0 6 0 1 收稿 日期 2 0 1 1 0 1一 O 9 起重运输机械 2 0 1 l 7 数据处理 、报警 与安全 机制 、流程控制 、动 画显 示 、趋势曲线与报表 的输 出及企业 监控 网络等功 能 。MC G S组态系统采用各种成熟通用 的 I ／ 0接 口 设备和现场设备 ，不再需要单独进行 具体 的电路 设计 。不仅节约 了硬件开 发时 间，也提高 了工控 系统的可靠性。若实际生产中用组态软件替代实 际的控 制 电路 设 计 ，则将 大 大 缩 短产 品 的开 发 周期 2 监 控系统开发实例 以电动门监控系统 为例 ，简 述 MC G S监控 界 面的开发流程及其在 P L C实践教 学 中的作用 。系 统上位机 采用 MC G S软件开发 动画监控界 面 ，下 位机采用实验室配备 的三菱 F X1 N一 6 0 MR型 P L C， 梯形图采用 G X D e v e l o p e r 8 ． 0编 写，整个监 控系统 如图 1 所示。 上位机Mc Gs l 组态 软 件 J _ R S 2 3 2 _____。 ‘。。。。。。。 ‘ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 一 X0 Y0卜 科 X5 Y2 图 1 电动大门监控系统组成 2 ． 1 电动 门控制系统的设计要求 1 门卫在警卫室通 过开／ 关 门开关及停 止开 关控制大门的开和关 ； 2 当门卫按下开 门开关 时 ，报警灯 闪烁 5 s 后，开门接触器闭合，门开始打开，直到碰到开 门限位开关 ，门停止运动 ，报警灯停止闪烁 ； 3 当门卫 按下关 门开关 时，报警灯 闪烁 5 S 后 ，关门接触器 闭合 ，门开始关 闭 ，直到碰 到关 门限位开关 ，门停止运动 ，报警灯停止闪烁 ； 4 在开门过程 中，只要 门卫按下停 止开关 ， 门立 即停在当前位置 ，报警灯停止闪烁 ； 5 在关 门过程 中，只要 门夹住人 或者物 品， 安全压力 挡板就会受到 一定 的压力 ，门就立 即停 止运动 ； 6 开门和关 门开关 同时按下 时 ，2个接触器 都不动作，并且进行错误提示。 起重运输机械 2 0 1 1 7 2 ． 2 软件编程 根据控制要求 ，设计软件流程图 见 图2 和 梯形图 见 图 3 。整个流程图主要包括开 门与关 门控制 2部分。 a b 图2 软件流程图 图 3 P L C控制梯形 图 2 ． 3 MCGS监控界面设计 组态 软件 通 过 串 口通 讯 程 序采 集 P L C输 出 信 号 ，并实 时 显示 自动 门控 制 系统 的信 息 ，发 送 控制信号 至 P L C进行 控制 。利用 MC G S组态 软 件 ，建立 电动 门控制系统 的监控 画面 ，如图 4 o圆 圈 圃 。 圈 圈 m Ⅵ匝[] 图 4监 控 主界 面 一 2 5 所示，进行画面的动画连接及设置，使画面图 形对象与数据变量之 间建立联接关系，当变量 值改变 时能 够通 过 画面 的动 画效 果 呈 现 ，也 可 以通过 图形对 象 改变 数据 变 量 的值 。监控 界 面 中开关量 皆取 高 电平 有 效 。数 据 库 中 的变量 定 义见表 1 。 表 1 数据库 中的变量定义 变量名称 类型 初始值 注释 开门开关 开关型 O 开关量输入 ，反映开门开关状态，1 要求开门 关门开关 开关型 0 开关量输入 ，反映关门开关状态，1 要求关门 停止开关 开关型 O 开关量输入，反映停止开关状态，1 要求停止 开门限位开关 开关型 O 开关量输入，反映开门限位开关状态，l门已全开 关门限位开关 开关型 0 开关量输入，反映关门限位开关状态，1门已全关 安全压力档板 开关型 0 开关量输入 ，反映安全压力档板状态。1 夹住物体 开门接触器 开关型 O 开关量输出，控制开门接触器通断，1 接触器接通 关门接触器 开关型 0 开关量输出，控制关门接触器通断，1 接触器接通 报警灯 开关型 0 开关量输出，控制报警灯显示，1灯亮 水平移动参数 数值型 0 水平移动效果参数 ，实现大门移动效果 错误提示 开关型 O 1 代表开门开关和关门开关同时按下的状态提示 定时器启动 开关型 O 定时器启动信号，1 有效，实现接触器延时动作 定时器复位 开关型 O 定时器复位信号，1 有效 ，实现接触器延时动作 定时器计时时间 开关型 0 定时器计时时间，用于调试接触器延时时间 定时时间到 开关型 0 定时时间到信号 ，1有效，实现接触器延时动作 3 总结 实验调试表 明，该系统可正 常运行 ，能够 有 效地完成监控任务，实现控制 目的与要求，人机 界面直观友好 ，易操作。基于 MC G S的 P L C教学 仿真实验 系统 的实现不 但解决 了教学资源投入不 足的问题 ，而且 可利用 原有资源平 台，节约 了大 量的实验经费。将 M C G S组态监控技术与 P L C技 术引人实践教学，增强了学生对 P L C学习的兴趣， 加深 了学 生对监控过程的理解 ，锻炼 了学生的设 计能力和实践动手能力 ，为未来从事工 业控制领 域工作奠定了 良好 的基础。 参考 文献 [ 1 ]杜菲 ．MC G S 软件在测控专业实践教学中的应用 [ J ] ． 考试周刊，2 0 1 0 4 1 5 6 ，1 5 7 ． [ 2 ]袁秀英 ．组态控制技术 [ M] ．北京电子工业出版 社 ，2 0 0 7 ． [ 3 ]廖世海 ． M C G S组态监控软件在 P L C教学 中的应用 [ J ] ． 煤炭技术 ， 2 0 1 0 ， 2 9 1 1 1 8 2 ，1 8 3 ． [ 4 ]祝常红 ． 基于 P L C及嵌人式 M C G S组态软件的 自动售 货机监控系统[ J ] ．自动化应用，2 0 1 0 1 1 6 9 ． 作 者马天兵 地 址安徽淮南安徽理工大学机械学院测控教研室 邮 编 2 3 2 0 0 1 收稿 日期2 0 1 1 0 1 1 8 起重运输机械 2 0 1 1 7