MCGS组态仿真设计在自动化类课程教学的应用
2015-01-13东莞职业技术学院王海波齐云秋
东莞职业技术学院 王海波 齐云秋
MCGS组态仿真设计在自动化类课程教学的应用
东莞职业技术学院 王海波 齐云秋
《电机与电气控制》、《PLC应用技术》及《工厂供配电技术》等课程是自动化类专业职业能力核心课程，模拟仿真教学是这些课程中的重要教学手段。借助于 MCGS组态软件开发平台，对这些课程进行相关项目仿真设计,能够直观表示电动机各种控制电路运行操作状态、基于PLC技术的各种工业自动化控制过程、工厂供配电系统倒闸操作过程及各种故障发生时系统运行方式的切换，使这类课程教学效果得到优化。
MCGS；PLC；组态；策略；仿真设计
1 《电机与电气控制》课程的教学仿真设计及应用
可设计开发出电动机的6个常用控制线路的仿真项目：电动机的点动控制、电动机的长动控制线路、电动机的顺序控制、双重互锁的电动机正反转控制、电动机的Y/d降压起动控制、电动机的能耗制动控制、双速电动机的控制。现就电动机的长动控制的仿真项目设计为例，说明该课程的教学仿真设计方法及使用。
1.1 仿真设计
1．1．1 控制要求
合上空气开关，按下启动按钮，电动机连续运行，按下停止按钮，电动机停止运行。
1．1．2 画面设计与制作
1个用户窗口，画面设计如图1所示。
图1 电动机连续运行控制项目画面设计
1．1．3 创建数据对象
如图2所示。
图2 电动机连续运行控制项目数据对象设计
1．1．4 策略
循环策略设置： 1个脚本程序；
脚本程序参考如下：
IF 启动按钮 = 1 THEN 接触器主触点 = 1
IF 启动按钮 = 1 THEN 接触器辅助触点 = 1
IF 接触器辅助触点 = 1 THEN 循环旋转 = 1
IF 循环旋转 = 1 THEN 旋转可见度 = 1 - 旋转可见度
IF 接触器主触点 = 1 THEN 循环旋转=1
IF 接触器主触点 =0 THEN 循环旋转=0
IF 停止按钮 = 1 THEN 接触器主触点 =0
图3 液体自动混合装置控制项目用户窗口
图4 液体自动混合装置控制项目的数据对象
IF 停止按钮 = 1 THEN 接触器辅助触点 =0 IF 接触器辅助触点 = 0 THEN 循环旋转 = 0
1.2 仿真操作
将项目下载到模拟运行环境中运行，合上空气开关，观察线路送电后变化，然后按下绿色起动按钮，电动机连续转动，再按下红色停止按钮，电动机停止转动。
2 《PLC应用技术》课程的教学仿真设计及应用
可以开发出典型的基于PLC的组态监控工程项目，如：水塔水位监控、液体混合装置监控、十字路口交通灯监控、机械手动作监控等项目工程，实现复杂工业过程的仿真，应用于教学培训，现以液体混合装置监控项目的设计说明其仿真及应用。
2.1 仿真设计
2．1．1 控制要求描述
按下启动按钮，混合阀Y4打开，延15s后自动关闭；A液体阀Y1打开，注入A液体，当液面升到X2时，关闭A液体阀Y1；同时打开B液体阀Y2，注入B液体，当液面升到X3时，关闭B液体阀；并开始搅拌，搅拌30s停止。
停止搅拌后自动排放混合液体至水罐4中，当混合液体的液面下降到40时，延8s后关闭排气阀；混合液液面下降为零时，水罐4液面开始下降，至零时，一个循环结束。
2．1．2 画面设计与制作
画面设计如图3所示。
2．1．3 创建数据对象
如图4所示。
2．1．4 策略
循环策略设置：3个定时器，1个脚本程序；
脚本程序参考如下：
IF 旋转循环=1 THEN 旋转可见度 = 1 - 旋转可见
IF 阀Y1 = 1 THEN 液位3 = 液位3 + 0.5
IF 液位3 ＞= 60 THEN 液位3 = 60
IF 阀Y1 = 1 THEN 液位1 = 液位1 - 0.5
IF 阀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
将项目下载到模拟运行环境中运行，水罐1和2液体升满后，按下启动按钮，混合阀Y4打开，延15s确定放空后自动关闭；A液体阀Y1打开，注入A液体，当水罐3液面升到X2时，关闭A液体阀Y1；同时打开B液体阀Y2，注入B液体，当水罐3液面升到X3时，关闭B液体阀；并开始搅拌，搅拌30s停止；停止搅拌后自动排放混合液体至水罐4中，当混合液体的液面下降到40时，延8s后关闭排气阀；混合液液面下降为零时，水罐4液面开始下降，至零时，一个循环结束。在此期间若按下停止按钮，混合执行一个过程后结束。
3 《工厂供配电技术》课程的教学仿真设计及应用
可以开发出不同供配电系统的电气主接线仿真项目，供课程教学及课程设计使用。
3.1 仿真设计
3．1．1 控制要求描述
某学院供电系统的基本情况为：配电房有两台变压器：变压器1和变压器2，一台给教学区及生活区供电，另外一台给实习工厂及行政办公区供电。
当两台变压器都正常时，开关1、2、4、5投入运行，开关3和6断开，即变压器1给教学区和生活区供电，变压器2给实习工厂及行政办公区供电；当变压器1故障时，开关1和5断开，开关6投入运行，由变压器2给实习工厂、行政办公区及教学区供电；当变压器2故障时，开关2和4断开，开关3投入运行，由变压器1给生活区、实习工厂及教学区供电。
3．1．2 画面设计与制作
画面设计如图5所示。
图5 学院配电系统监控项目画面设计
3．1．3 实时数据库
数据对象建立如图6所示。
图6 学院配电系统监控项目的数据对象
3．1．4 策略
循环策略设置：1个脚本程序；脚本程序参考如下：
IF 开关1 = 1 AND 开关2 = 1 AND
开关4 = 1 AND 开关5 = 1 THEN
IF 变压器1故障 = 1 THEN 开关1 =0
IF 变压器1故障 = 1 THEN 开关5 =0
IF 变压器1故障 = 1 THEN 变压器1 =0
IF 变压器1故障 = 1 THEN 开关6 =1
IF 变压器2故障 = 1 THEN 开关2 =0
IF 变压器2故障 = 1 THEN 开关4 =0
IF 变压器2故障 = 1 THEN 变压器2 =0
IF 变压器2故障 = 1 THEN 开关3 =1 ENDIF
3.2 仿真使用
将项目下载到模拟运行环境中运行，系统正常运行时，开关1、2、4、5投入，开关3和6断开，变压器1给教学区和生活区供电，变压器2给实习工厂及行政办公区供电；当变压器1故障时，开关1和5断开，开关6投入运行，由变压器2给实习工厂、行政办公区及教学区供电；当变压器2故障时，开关2和4断开，开关3投入运行，由变压器1给生活区、实习工厂及教学区供电。
[1]肖威,李庆海 主编．PLC及触摸屏组态控制技术．
[2]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司．MCGS使用手册[M]．北京:昆仑通态公司,2005．
[3]冯奕红．MCGS组态技术在PLC实验教学中的应用[J]．
[4]晏华成主编．电气控制与PLC应用技术项目式教程(三菱机型)．
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，现任东莞职业技术学院电子工程系电气自动化专业教师，长期从事电气自动化、电力系统及其自动化方向研究。
