東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王海波 齊云秋

MCGS組態(tài)仿真設(shè)計(jì)在自動化類課程教學(xué)的應(yīng)用

東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 王海波 齊云秋

《電機(jī)與電氣控制》、《PLC應(yīng)用技術(shù)》及《工廠供配電技術(shù)》等課程是自動化類專業(yè)職業(yè)能力核心課程，模擬仿真教學(xué)是這些課程中的重要教學(xué)手段。借助于 MCGS組態(tài)軟件開發(fā)平臺，對這些課程進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目仿真設(shè)計(jì),能夠直觀表示電動機(jī)各種控制電路運(yùn)行操作狀態(tài)、基于PLC技術(shù)的各種工業(yè)自動化控制過程、工廠供配電系統(tǒng)倒閘操作過程及各種故障發(fā)生時系統(tǒng)運(yùn)行方式的切換，使這類課程教學(xué)效果得到優(yōu)化。

MCGS；PLC；組態(tài)；策略；仿真設(shè)計(jì)

1　 《電機(jī)與電氣控制》課程的教學(xué)仿真設(shè)計(jì)及應(yīng)用

可設(shè)計(jì)開發(fā)出電動機(jī)的6個常用控制線路的仿真項(xiàng)目：電動機(jī)的點(diǎn)動控制、電動機(jī)的長動控制線路、電動機(jī)的順序控制、雙重互鎖的電動機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、電動機(jī)的Y/d降壓起動控制、電動機(jī)的能耗制動控制、雙速電動機(jī)的控制?，F(xiàn)就電動機(jī)的長動控制的仿真項(xiàng)目設(shè)計(jì)為例，說明該課程的教學(xué)仿真設(shè)計(jì)方法及使用。

1.1 仿真設(shè)計(jì)

1．1．1 控制要求

合上空氣開關(guān)，按下啟動按鈕，電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行，按下停止按鈕，電動機(jī)停止運(yùn)行。

1．1．2 畫面設(shè)計(jì)與制作

1個用戶窗口，畫面設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1　 電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行控制項(xiàng)目畫面設(shè)計(jì)

1．1．3 創(chuàng)建數(shù)據(jù)對象

如圖2所示。

圖2　 電動機(jī)連續(xù)運(yùn)行控制項(xiàng)目數(shù)據(jù)對象設(shè)計(jì)

1．1．4 策略

循環(huán)策略設(shè)置： 1個腳本程序；

腳本程序參考如下：

IF 啟動按鈕 = 1 THEN 接觸器主觸點(diǎn) = 1

IF 啟動按鈕 = 1 THEN 接觸器輔助觸點(diǎn) = 1

IF 接觸器輔助觸點(diǎn) = 1 THEN 循環(huán)旋轉(zhuǎn) = 1

IF 循環(huán)旋轉(zhuǎn) = 1 THEN 旋轉(zhuǎn)可見度 = 1 - 旋轉(zhuǎn)可見度

IF 接觸器主觸點(diǎn) = 1 THEN 循環(huán)旋轉(zhuǎn)=1

IF 接觸器主觸點(diǎn) =0 THEN 循環(huán)旋轉(zhuǎn)=0

IF 停止按鈕 = 1 THEN 接觸器主觸點(diǎn) =0

圖3　 液體自動混合裝置控制項(xiàng)目用戶窗口

圖4　 液體自動混合裝置控制項(xiàng)目的數(shù)據(jù)對象

IF 停止按鈕 = 1 THEN 接觸器輔助觸點(diǎn) =0 IF 接觸器輔助觸點(diǎn) = 0 THEN 循環(huán)旋轉(zhuǎn) = 0

1.2 仿真操作

將項(xiàng)目下載到模擬運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，合上空氣開關(guān)，觀察線路送電后變化，然后按下綠色起動按鈕，電動機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動，再按下紅色停止按鈕，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動。

2　 《PLC應(yīng)用技術(shù)》課程的教學(xué)仿真設(shè)計(jì)及應(yīng)用

可以開發(fā)出典型的基于PLC的組態(tài)監(jiān)控工程項(xiàng)目，如：水塔水位監(jiān)控、液體混合裝置監(jiān)控、十字路口交通燈監(jiān)控、機(jī)械手動作監(jiān)控等項(xiàng)目工程，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工業(yè)過程的仿真，應(yīng)用于教學(xué)培訓(xùn)，現(xiàn)以液體混合裝置監(jiān)控項(xiàng)目的設(shè)計(jì)說明其仿真及應(yīng)用。

2.1 仿真設(shè)計(jì)

2．1．1 控制要求描述

按下啟動按鈕，混合閥Y4打開，延15s后自動關(guān)閉；A液體閥Y1打開，注入A液體，當(dāng)液面升到X2時，關(guān)閉A液體閥Y1；同時打開B液體閥Y2，注入B液體，當(dāng)液面升到X3時，關(guān)閉B液體閥；并開始攪拌，攪拌30s停止。

停止攪拌后自動排放混合液體至水罐4中，當(dāng)混合液體的液面下降到40時，延8s后關(guān)閉排氣閥；混合液液面下降為零時，水罐4液面開始下降，至零時，一個循環(huán)結(jié)束。

2．1．2 畫面設(shè)計(jì)與制作

畫面設(shè)計(jì)如圖3所示。

2．1．3 創(chuàng)建數(shù)據(jù)對象

如圖4所示。

2．1．4 策略

循環(huán)策略設(shè)置：3個定時器，1個腳本程序；

腳本程序參考如下：

IF 旋轉(zhuǎn)循環(huán)=1 THEN 旋轉(zhuǎn)可見度 = 1 - 旋轉(zhuǎn)可見

IF 閥Y1 = 1 THEN 液位3 = 液位3 + 0.5

IF 液位3 ＞= 60 THEN 液位3 = 60

IF 閥Y1 = 1 THEN 液位1 = 液位1 - 0.5

IF 閥Y1 = 1 THEN 水泵1 = 0

IF 液位1 = 80 THEN 水泵1 = 0

IF 液位1 ＜= 50 THEN 水泵1 = 1

IF 液位1 ＜= 0 THEN 液位1 = 0

……

ENDIF

2.2 仿真使用

將項(xiàng)目下載到模擬運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，水罐1和2液體升滿后，按下啟動按鈕，混合閥Y4打開，延15s確定放空后自動關(guān)閉；A液體閥Y1打開，注入A液體，當(dāng)水罐3液面升到X2時，關(guān)閉A液體閥Y1；同時打開B液體閥Y2，注入B液體，當(dāng)水罐3液面升到X3時，關(guān)閉B液體閥；并開始攪拌，攪拌30s停止；停止攪拌后自動排放混合液體至水罐4中，當(dāng)混合液體的液面下降到40時，延8s后關(guān)閉排氣閥；混合液液面下降為零時，水罐4液面開始下降，至零時，一個循環(huán)結(jié)束。在此期間若按下停止按鈕，混合執(zhí)行一個過程后結(jié)束。

3　 《工廠供配電技術(shù)》課程的教學(xué)仿真設(shè)計(jì)及應(yīng)用

可以開發(fā)出不同供配電系統(tǒng)的電氣主接線仿真項(xiàng)目，供課程教學(xué)及課程設(shè)計(jì)使用。

3.1 仿真設(shè)計(jì)

3．1．1 控制要求描述

某學(xué)院供電系統(tǒng)的基本情況為：配電房有兩臺變壓器：變壓器1和變壓器2，一臺給教學(xué)區(qū)及生活區(qū)供電，另外一臺給實(shí)習(xí)工廠及行政辦公區(qū)供電。

當(dāng)兩臺變壓器都正常時，開關(guān)1、2、4、5投入運(yùn)行，開關(guān)3和6斷開，即變壓器1給教學(xué)區(qū)和生活區(qū)供電，變壓器2給實(shí)習(xí)工廠及行政辦公區(qū)供電；當(dāng)變壓器1故障時，開關(guān)1和5斷開，開關(guān)6投入運(yùn)行，由變壓器2給實(shí)習(xí)工廠、行政辦公區(qū)及教學(xué)區(qū)供電；當(dāng)變壓器2故障時，開關(guān)2和4斷開，開關(guān)3投入運(yùn)行，由變壓器1給生活區(qū)、實(shí)習(xí)工廠及教學(xué)區(qū)供電。

3．1．2 畫面設(shè)計(jì)與制作

畫面設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5　 學(xué)院配電系統(tǒng)監(jiān)控項(xiàng)目畫面設(shè)計(jì)

3．1．3 實(shí)時數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)對象建立如圖6所示。

圖6　 學(xué)院配電系統(tǒng)監(jiān)控項(xiàng)目的數(shù)據(jù)對象

3．1．4 策略

循環(huán)策略設(shè)置：1個腳本程序；腳本程序參考如下：

IF 開關(guān)1 = 1 AND 開關(guān)2 = 1 AND

開關(guān)4 = 1 AND 開關(guān)5 = 1 THEN

IF 變壓器1故障 = 1 THEN 開關(guān)1 =0

IF 變壓器1故障 = 1 THEN 開關(guān)5 =0

IF 變壓器1故障 = 1 THEN 變壓器1 =0

IF 變壓器1故障 = 1 THEN 開關(guān)6 =1

IF 變壓器2故障 = 1 THEN 開關(guān)2 =0

IF 變壓器2故障 = 1 THEN 開關(guān)4 =0

IF 變壓器2故障 = 1 THEN 變壓器2 =0

IF 變壓器2故障 = 1 THEN 開關(guān)3 =1 ENDIF

3.2 仿真使用

將項(xiàng)目下載到模擬運(yùn)行環(huán)境中運(yùn)行，系統(tǒng)正常運(yùn)行時，開關(guān)1、2、4、5投入，開關(guān)3和6斷開，變壓器1給教學(xué)區(qū)和生活區(qū)供電，變壓器2給實(shí)習(xí)工廠及行政辦公區(qū)供電；當(dāng)變壓器1故障時，開關(guān)1和5斷開，開關(guān)6投入運(yùn)行，由變壓器2給實(shí)習(xí)工廠、行政辦公區(qū)及教學(xué)區(qū)供電；當(dāng)變壓器2故障時，開關(guān)2和4斷開，開關(guān)3投入運(yùn)行，由變壓器1給生活區(qū)、實(shí)習(xí)工廠及教學(xué)區(qū)供電。

[1]肖威,李慶海 主編．PLC及觸摸屏組態(tài)控制技術(shù)．

[2]北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司．MCGS使用手冊[M]．北京:昆侖通態(tài)公司,2005．

[3]馮奕紅．MCGS組態(tài)技術(shù)在PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]．

[4]晏華成主編．電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目式教程(三菱機(jī)型)．

Simulation Design based on Application of MCGS in the Electrical Automation Teaching

Wang HaiBo,Qi YunQiu
(Dongguan Polytechnic College)

electrical machinery and electrical control”, “PLC application technology” and “the factory power supply technology” courses are electrical automation professional occupation ability of core curriculum, simulation teaching is an important means of these courses.With the help of MCGS configuration software development platform,simulation design on these courses,to the visual representation of various control circuit of motor operation state of PLC technology, all kinds of industrial automation control process based on the plant,and for various modes & real-time operating data of operation and power distribution system, simulate switching operation for the system,various fault occurs when switching system the operation mode and related protection action information and alarm information, this kind of curriculum has been optimized.

MCGS;PLC;configuration;strategy;simulation Design

王海波（1972—），女，現(xiàn)任東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系電氣自動化專業(yè)教師，長期從事電氣自動化、電力系統(tǒng)及其自動化方向研究。