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摘要：西门子S7300 PLC实训平台可用于演练和教学的开发和设计工作，另外S7300 PLC内设计较多专业性知识，对于相关人员的职业技能鉴定来说具有较强的实用价值。本文重点分析基于MCGS的西门子S7300 PLC仿真实验设计，从系统的软件设计和硬件设计入手。
关键词：MCGS;西门子S7300;PLC;仿真;实验设计
在机电一体化专业中，PLC应用技术属于专业的技术基础课，主要是利用续电器控制为基础，以微处理器为核心，集网络通信技术、电气控制技术和计算机技术与一体，将各种技术的理论知识与实际运用相互结合的综合性学科。PLC应用技术课程知识点多，涉及范围广，工程性和实用性较强，对实践教学具有很大的帮助。其中包括毕业设计、实习、调研和实践等等，目的是培养学生的实践能力和动手能力。随着科技技术的不断发展，企业各种生产设备和工艺流程都发生了巨大的变化，而传统的PLC应用技术主要是通过实验台进行操作，已经无法满足现代社会发展的需求，所以必须要采用全新的PLC应用技术进行实验教学。本文所研究的MCGS主要是基于微软系统操作平台，能够实现同步动态监控系统和快速构造的组态软件系统，并在工程领域中发挥着较大作用。基于MCGS的西门子S7300 PLC仿真实验系统，通过界面能够更好的控制对象动作过程，使实验现象更加直观生动。
一、仿真实训系统
从目前对PLC控制以及监控系统来看，仿真实验类型和方案比较多种多样，且都是根据实际需求而特意制作成的方案并加以实施。[1]仿真系统内含有三个内嵌子系统，分别是多种液体自动混合控制系统、自动送料小车控制系统、机械手控制系统。通过将理论知识带入实验实训过程中，可以让学生清楚了解到PLC技术的应用价值。仿真实训系统主要包含两个机位：S7300 PLC和计算机，计算机内需要安装一个主界面作为总控平台，利用主界面可以更好控制和操作各个子系统。每一个子系统软件都是独立存在的，硬件安装在控制柜内，并安装端口、传感器、指示灯和按钮，并且这些硬件共享使用。控制子系统运行的方式有两种，可以通过上位机监控面板控制，也可以手动操作面板控制。控制原理如下图：
二、系统硬件设计
（一）接线图
该系统主要包含S7300 PLC、MPI网线、模拟量输出和输入模块等内容组成，系统硬件连接圖如下。输出端口Q0.0的作用在于控制送料小车的子系统，不断在何种系统内都有控制开关量的作用，根据输出信号性质分别执行不同的任务，所以，必须要在两个相邻输出回路中增加开关加以控制，目的保证系统在运行过程中更加稳定。
（二）系统硬件结构
硬件结构主要包括PLC、计算机、触摸屏、MCGS组态软件、RS485和RS232转换模块。[2]计算机的用途主要是用来编写程序和开发软件;PLC的作用是将计算机与RS485端口进行连接通信;触摸屏主要是用来进行操作，并展现出模拟仿真画面。另外计算机还需要使用USB通信连接触摸屏，将编写的程序可以传输到触摸屏上进行观看。
三、系统软件设计
仿真系统内含有三个独立的子系统，每个子系统都包含共同两个组成部分：MCGS组态软件和PLC控制软件。PLC控制软件主要是利用西门子S7300软件建调试和编写，实现实时监控的目的。基于MCGS的西门子S7300 PLC监控系统主要包括主控窗口（用于系统主控界面）、用户窗口（设计人机交互界面）、运行策略（控制工程运行流程）、设备窗口（连接驱动外部设备）、实时数据库（应用系统数据处理中心MCGS核心）。监控系统的具体流程包括：第一步，打开，建立工程项目;第二步，设计人机界面;第三步，利用实时数据库模块建立对应的数据库;第四步，动画连接;第五步，设备连接。基于MCGS组态软件在实施之前，需要对各个子系统控制进行全面分析，并分析设计内容是否合理。
（一）控制要求分析
自动混合子系统工作方式有两种：自动循环和单周期循环。通过电磁阀控制不同线路的开启和关闭，从而达到实际需求的目的，比如在多种液体自动混合子系统内，想要制作成一种混合液体，那么就需要控制对应的流动管道，实现混合液体的制作。[3]单周期控制原理为：先检测是否有液体，若有则直接放空，开启放液电磁阀，并同时关闭三个进液管道的电磁阀，完成对应的工作。按下启动按钮，电磁阀先开启，其次开关位置检测到有液体就会关闭电磁阀，根据液体种类以此类推，然后开启搅拌机，搅拌均匀后停止，最后开启放液阀开关，根据需要按下停止按钮即可。所谓的自动循环就是把单周期控制工作进行循环。
（二）MCGS监控软件设计
根据子系统控制的实际情况，然后根据监控系统的具体流程设计MCGS监控软件工作流程，第一步，确认需求目的;第二步，设计人机界面;第三步，建立实施数据库;前三步骤完成需要确认人机界面的图形是否为静止状况;然后把实时数据库中的数据与人机界面的图形进行连接，在设置连接后动画的各种属性，确保人机界面的图形能够接受到指令动起来。[4]
（三）动画设计系统
动画属性是组态控制技术的重要部分，机械手项目连接方式主要有大小变化、垂直移动、水平移动。机械手上下运动主要使用矩形动画连接;机械手的抓紧和松开动作主要依靠绘制来实行，在组态动画属性设置里基本上是对一个图素分别完成各种动作，包括机械手大小变化、垂直移动、水平移动等等。
四、设备连接与调试
为了保证MCGS系统能够正常运行，可以随时读取指令数据并监控PLC的执行状态，从而实现实时监控PLC控制过程，那么就需要在MCGS系统内建立PLC与MCGS系统的连接关系。[5]
设备连接具体方式如下：第一步，在窗口增加西门子S7300 PLC设备部件，再设置S7300 PLC的属性;第二步，先添加PLC存储器信息，然后在S7300 PLC子设备内设置其属性，最后在下级设置读写属性和通道属性，此时需要注意的是每一输入端口都有一个对应PLC设备通道，设备内部位置必须呀偶遇输出端口对应起来;第三步，在子设备属性中，建立连接通道，使MCGS实时数据库内信息能与内部建立相互对应的关系，另外还需要与PLC输入输出端口相互对应起来。设备组态最重要的内容就是通道连接，所以通道连接必须要正确，连接成功后，启动PLC运行，这样就可以从监控界面上观看到所有监控动态状况。 五、仿真系统主界面设计
仿真系統主界面主要包括六个模块：机械手PLC、机械手MCGS、多种液体自动混合MCGS、多种液体自动混合PLC、自动运料小车MCGS、自动运料小车PLC，一般情况下都是利用VB语言编写可视化程序内容。这样就可以直接从仿真系统主界面进入对应的内嵌子系统。[6]再对子系统进行操作，操作流程：点击西门子S7300 PLC 编程环境、下载 PLC 控制程序、运行PLC、关闭 PLC 编程环境、返回主界面单击“机械手 MCGS”、点击MCGS 组态软件编程环境、下载 MCGS 组态软件程序、启动运行 MCGS 程序、打开监控界面。按照这个操作流程进行操作，就可以直接通过监控窗口进行实施监控控制程度工作情况。
六、结语
在教学系统中使用基于MCGS的西门子S7300 PLC仿真系统进行实验设计，具有明显的优势，首先该系统真实可靠，工作稳定，另外系统开发拓展性较强，内嵌子系统可以根据需求进行升级和自由增配，柔性较强。最重要一点就是投入硬件设备较少，同时能够实现丰富的实训内容，满足各种实验基本要求，还能进一步提高学生的兴趣，充分发挥实训的作用。
参考文献：
[1]邹伟.基于MCGS组态软件的上位机控制系统设计[J].制造业自动化，2008（1）：103108.
[2]张伏，王唯.基于MCGS组态软件的机械手控制系统设计[J].机床与液压，2015（21）：2327.
[3]邢满荣，张鹏.基于PLC和MCGS组态的机械手控制系统的设计[J].制造业自动化，2015（7）：1113.
[4]兰蔚.基于PLC的教学仿真实验在MCGS组态软件的实现[J].工业控制计算机，2009（9）：1314.
[5]包建华.基于MCGS组态软件的机械手控制系统研制[J].机械制造与自动化，2007（5）：140141.
[6]刘力.组态软件在PLC实验系统中的应用[J].实验室研究与探索，2014（4）：127129，136.
作者简介：邵雪（1986），女，辽宁鞍山人，本科，一级实习指导教师，研究方向：电气自动化控制技术。
关键词：MCGS;西门子S7300;PLC;仿真;实验设计
在机电一体化专业中，PLC应用技术属于专业的技术基础课，主要是利用续电器控制为基础，以微处理器为核心，集网络通信技术、电气控制技术和计算机技术与一体，将各种技术的理论知识与实际运用相互结合的综合性学科。PLC应用技术课程知识点多，涉及范围广，工程性和实用性较强，对实践教学具有很大的帮助。其中包括毕业设计、实习、调研和实践等等，目的是培养学生的实践能力和动手能力。随着科技技术的不断发展，企业各种生产设备和工艺流程都发生了巨大的变化，而传统的PLC应用技术主要是通过实验台进行操作，已经无法满足现代社会发展的需求，所以必须要采用全新的PLC应用技术进行实验教学。本文所研究的MCGS主要是基于微软系统操作平台，能够实现同步动态监控系统和快速构造的组态软件系统，并在工程领域中发挥着较大作用。基于MCGS的西门子S7300 PLC仿真实验系统，通过界面能够更好的控制对象动作过程，使实验现象更加直观生动。
一、仿真实训系统
从目前对PLC控制以及监控系统来看，仿真实验类型和方案比较多种多样，且都是根据实际需求而特意制作成的方案并加以实施。[1]仿真系统内含有三个内嵌子系统，分别是多种液体自动混合控制系统、自动送料小车控制系统、机械手控制系统。通过将理论知识带入实验实训过程中，可以让学生清楚了解到PLC技术的应用价值。仿真实训系统主要包含两个机位：S7300 PLC和计算机，计算机内需要安装一个主界面作为总控平台，利用主界面可以更好控制和操作各个子系统。每一个子系统软件都是独立存在的，硬件安装在控制柜内，并安装端口、传感器、指示灯和按钮，并且这些硬件共享使用。控制子系统运行的方式有两种，可以通过上位机监控面板控制，也可以手动操作面板控制。控制原理如下图：
二、系统硬件设计
（一）接线图
该系统主要包含S7300 PLC、MPI网线、模拟量输出和输入模块等内容组成，系统硬件连接圖如下。输出端口Q0.0的作用在于控制送料小车的子系统，不断在何种系统内都有控制开关量的作用，根据输出信号性质分别执行不同的任务，所以，必须要在两个相邻输出回路中增加开关加以控制，目的保证系统在运行过程中更加稳定。
（二）系统硬件结构
硬件结构主要包括PLC、计算机、触摸屏、MCGS组态软件、RS485和RS232转换模块。[2]计算机的用途主要是用来编写程序和开发软件;PLC的作用是将计算机与RS485端口进行连接通信;触摸屏主要是用来进行操作，并展现出模拟仿真画面。另外计算机还需要使用USB通信连接触摸屏，将编写的程序可以传输到触摸屏上进行观看。
三、系统软件设计
仿真系统内含有三个独立的子系统，每个子系统都包含共同两个组成部分：MCGS组态软件和PLC控制软件。PLC控制软件主要是利用西门子S7300软件建调试和编写，实现实时监控的目的。基于MCGS的西门子S7300 PLC监控系统主要包括主控窗口（用于系统主控界面）、用户窗口（设计人机交互界面）、运行策略（控制工程运行流程）、设备窗口（连接驱动外部设备）、实时数据库（应用系统数据处理中心MCGS核心）。监控系统的具体流程包括：第一步，打开，建立工程项目;第二步，设计人机界面;第三步，利用实时数据库模块建立对应的数据库;第四步，动画连接;第五步，设备连接。基于MCGS组态软件在实施之前，需要对各个子系统控制进行全面分析，并分析设计内容是否合理。
（一）控制要求分析
自动混合子系统工作方式有两种：自动循环和单周期循环。通过电磁阀控制不同线路的开启和关闭，从而达到实际需求的目的，比如在多种液体自动混合子系统内，想要制作成一种混合液体，那么就需要控制对应的流动管道，实现混合液体的制作。[3]单周期控制原理为：先检测是否有液体，若有则直接放空，开启放液电磁阀，并同时关闭三个进液管道的电磁阀，完成对应的工作。按下启动按钮，电磁阀先开启，其次开关位置检测到有液体就会关闭电磁阀，根据液体种类以此类推，然后开启搅拌机，搅拌均匀后停止，最后开启放液阀开关，根据需要按下停止按钮即可。所谓的自动循环就是把单周期控制工作进行循环。
（二）MCGS监控软件设计
根据子系统控制的实际情况，然后根据监控系统的具体流程设计MCGS监控软件工作流程，第一步，确认需求目的;第二步，设计人机界面;第三步，建立实施数据库;前三步骤完成需要确认人机界面的图形是否为静止状况;然后把实时数据库中的数据与人机界面的图形进行连接，在设置连接后动画的各种属性，确保人机界面的图形能够接受到指令动起来。[4]
（三）动画设计系统
动画属性是组态控制技术的重要部分，机械手项目连接方式主要有大小变化、垂直移动、水平移动。机械手上下运动主要使用矩形动画连接;机械手的抓紧和松开动作主要依靠绘制来实行，在组态动画属性设置里基本上是对一个图素分别完成各种动作，包括机械手大小变化、垂直移动、水平移动等等。
四、设备连接与调试
为了保证MCGS系统能够正常运行，可以随时读取指令数据并监控PLC的执行状态，从而实现实时监控PLC控制过程，那么就需要在MCGS系统内建立PLC与MCGS系统的连接关系。[5]
设备连接具体方式如下：第一步，在窗口增加西门子S7300 PLC设备部件，再设置S7300 PLC的属性;第二步，先添加PLC存储器信息，然后在S7300 PLC子设备内设置其属性，最后在下级设置读写属性和通道属性，此时需要注意的是每一输入端口都有一个对应PLC设备通道，设备内部位置必须呀偶遇输出端口对应起来;第三步，在子设备属性中，建立连接通道，使MCGS实时数据库内信息能与内部建立相互对应的关系，另外还需要与PLC输入输出端口相互对应起来。设备组态最重要的内容就是通道连接，所以通道连接必须要正确，连接成功后，启动PLC运行，这样就可以从监控界面上观看到所有监控动态状况。 五、仿真系统主界面设计
仿真系統主界面主要包括六个模块：机械手PLC、机械手MCGS、多种液体自动混合MCGS、多种液体自动混合PLC、自动运料小车MCGS、自动运料小车PLC，一般情况下都是利用VB语言编写可视化程序内容。这样就可以直接从仿真系统主界面进入对应的内嵌子系统。[6]再对子系统进行操作，操作流程：点击西门子S7300 PLC 编程环境、下载 PLC 控制程序、运行PLC、关闭 PLC 编程环境、返回主界面单击“机械手 MCGS”、点击MCGS 组态软件编程环境、下载 MCGS 组态软件程序、启动运行 MCGS 程序、打开监控界面。按照这个操作流程进行操作，就可以直接通过监控窗口进行实施监控控制程度工作情况。
六、结语
在教学系统中使用基于MCGS的西门子S7300 PLC仿真系统进行实验设计，具有明显的优势，首先该系统真实可靠，工作稳定，另外系统开发拓展性较强，内嵌子系统可以根据需求进行升级和自由增配，柔性较强。最重要一点就是投入硬件设备较少，同时能够实现丰富的实训内容，满足各种实验基本要求，还能进一步提高学生的兴趣，充分发挥实训的作用。
参考文献：
[1]邹伟.基于MCGS组态软件的上位机控制系统设计[J].制造业自动化，2008（1）：103108.
[2]张伏，王唯.基于MCGS组态软件的机械手控制系统设计[J].机床与液压，2015（21）：2327.
[3]邢满荣，张鹏.基于PLC和MCGS组态的机械手控制系统的设计[J].制造业自动化，2015（7）：1113.
[4]兰蔚.基于PLC的教学仿真实验在MCGS组态软件的实现[J].工业控制计算机，2009（9）：1314.
[5]包建华.基于MCGS组态软件的机械手控制系统研制[J].机械制造与自动化，2007（5）：140141.
[6]刘力.组态软件在PLC实验系统中的应用[J].实验室研究与探索，2014（4）：127129，136.
作者简介：邵雪（1986），女，辽宁鞍山人，本科，一级实习指导教师，研究方向：电气自动化控制技术。