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摘要：目前很多工科院校开设了可编程逻辑控制器 ( PLC) 这门课程，这是电气工程及其自动化专业一门重要的专业课程，具有很强的实践性，因此 PLC 实验教学内容非常重要，占了总学时的很大部分。而在实际生产中像电机、机床等这些被控对象体积、重量都比较大，价格昂贵且日常维护很困难，因此无法在实验室大量使用。如果采用组态软件和 PLC 控制系统相结合，用组态模拟实际的工业生产现场，不但可以用有限的设备来丰富学生的实验课内容，而且可以调动学生的积极性，达到理论联系实际的目的。本文主要以自动车库门控制系统为例，说明基于 MCGS 组态软件的 PLC 实验仿真教学系统的开发。
关键词（3-5个）：MCGSPLC 车库自动门
Abstract: At present, many engineering colleges opened the programmable logic controller (PLC) this course in electrical engineering and automation. It is an important professional course and has a strong practice, so the PLC content of experimental teaching is very important and accounting for the total hours very much. But in actual production, such as electric machine tool plant volume, weight are relatively large, expensive and routine maintenance is very difficult, so it cannot be used in laboratory. It can mobilize the enthusiasm of the students, to achieve the objective of integrating theory with practice. This paper mainly takes automatic garage door control system as an example, the development of PLC experimental simulation teaching system is based on configuration software MCGS.
Keywords (3-5): MCGS; PLC; automatic garage door;
中图分类号： [X924.3]文献标识码：A 文章编号：
1 系统的硬件构架
系统主要有计算机、西门子 PLC 以及外围模拟设备组成，结构简单，如图 1 所示。
图1. 仿真实验的系统结构图
系统中计算机作为上位机，PLC 作为下位机。在上位机中配置 MCGS 组态软件和西门子 200 系列PLC 的编程软件 STEP 7 － Micro / WIN。MCGS 是一套 32 位全中文工业自动化控制组态软件，可稳定运行于 Windows95/98/Me/NT/2000 等多种操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，在自动化领域有广泛的应用。MCGS 软件通过 RS232 接口与 PLC 之间进行通信，并监控PLC 的所有的存储器、控制器及 I / O 接口的状态，以变量值的形式传输到计算机上，供上位机使用处理。
2 自动车库门实验仿真系统开发
2. 1 分析自动车库的控制要求
车库自动门的控制包括两个过程: 进车和和出车。进车: 1． 车到门前，车灯闪烁2次;门外车感传感器接收到2个闪烁车灯的亮、灭信号后延时2s，车库门自动上卷，上位机动作指示灯亮; 门全部打开时，碰到上限位开关，此时停止上行车进入车库；门内车位传感器检测到车停到车位，延时 2 s，门自动下行，上位机动作指示灯亮; 门全部关闭时碰到下限位开关，此时停止下行。出车: 当车出车库时，车灯闪烁2次，门内车感传感器接收到2个车灯的亮、灭信号后，延时2 s，车库门自动上卷，上位机动作指示灯亮，门全部打开碰到上限位开关，停止上行; 车出车库后，门外车位传感器检测到车已经出车库，延时 2 s，门自动下行，上位机动作指示灯亮， 门下行碰到下限位开关，此时停止下行。同时在车库内和车库外均设有手动控制开关，可以手动控制门的开门、关门和停止。
2. 2 分配 PLC的 I /O
根据自动车库控制系统的控制要求，确定系统所需要的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关，常用的输出设备有指示灯等。明确 I/O 设备后，对 PLC 进行 I/O 分配
2. 3 利用 MCGS 组态监控界面
MCGS 提供了基本的绘图工具，同时也提供了元件库，用于画较复杂但常用的元件图形。在画面中，除了绘图，还要对设置的按钮、元件进行属性设置，如操作属性、基属性、数据对象、动画连接等。上位机监控界面是给用户最直观的显示，在自动车库门控制系统的设计中要直观的看到车灯的亮灭信号、库门的上卷下行指示等，并设置了手动开门、手动关门等手动控制开关。进入到 MCGS组态运行环境后，可以观察到汽车的自动进库和出库过程，并可以手动调试各个元件状态是否正常，其动作过程反映了 PLC 程序的运行结果。自动车库门组态画面如图 2 所示：
图2.车库自动门组态画面
2. 4 定义数据库
数据库是组态软件的核心部分，是联系上位机和下位机的桥梁，系统中各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分的协调动作。本工程共定义了 33 个数据对象，其中包括8个开关量，8 个数值量。在工程中部分变量设置如图 3 所示:
图 3. 部分变量设置
2. 5 建立动画连接
在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立联系，当设定的变量值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来。本系统的动画连接包括车库门上卷下行、汽车进库出库等。在进行动画连接时，除了进行必要的变量关联外，有时还需要编写一定的脚本程序配合 PLC 实现自动控制。以车库门上下移动和汽车进库出库为例，其脚本程序如下:
IF 车库门上卷接触器 = 1 AND 门移动参数 ＜ = 100
THEN 门移动参数 = 门移动才参数 + 1
IF 车库门下卷接触器 = 1 AND 门移动参数 ＞ = 0
THEN 门移动参数 = 门移动参数 － 1
IF 车感信号 = 1
THEN 车移动参数 = 0
IF 库内车感信号 = 1
THEN 车移动参数 1 = 100
IF 上限位开关 = 1 AND 车位信号 = 0 AND 开始进库 = 1
THEN 车移动参数 = 车移动参数 + 5
IF 上限位开关 = 1 AND 库外车位信号 = 0 AND 开始出库 = 1
THEN 车移动参数 1 = 车移动参数 1 － 5
IF 车库门上卷接触器 = 1 OR 车库门下卷接触器 = 1
THEN 动作指示 = 1
ELSE 动作指示 = 0
ENDIF
3 结语
进入 MCGS 模拟仿真环境后，同时运行 PLC 控制程序，即可看到车的移动和车库的自動开门关门过程。通过仿真实验，我们也可以完成机械手控制、水箱水位控制、十字路口交通灯控制、四层电梯控制等 PLC 的传统实验，可以解决用传统的实物方法开设 PLC 实验课遇到的各种困难，节约学校的经费投入。
参 考 文 献
［1］ 袁秀英． 组态控制技术［M］． 北京: 电子工业出版社．2003．
［2］ 王永华． 现代电气控制及 PLC 应用技术［M］． 北京: 北京航空航天大学出版社，2008．
［3］ 陈君姿，莫林，侯占伟． 组态软件图形组态子系统的设计与实现［J］． 工业控制计算机，2007( 1) : 52 －53．
［4］ 周永勤，周美兰，戈宝军，等． 基于多组态平台工控设备虚拟仿真实验教学的研究［J］． 电子电气教学学报，2005( 2) : 76 －78
关键词（3-5个）：MCGSPLC 车库自动门
Abstract: At present, many engineering colleges opened the programmable logic controller (PLC) this course in electrical engineering and automation. It is an important professional course and has a strong practice, so the PLC content of experimental teaching is very important and accounting for the total hours very much. But in actual production, such as electric machine tool plant volume, weight are relatively large, expensive and routine maintenance is very difficult, so it cannot be used in laboratory. It can mobilize the enthusiasm of the students, to achieve the objective of integrating theory with practice. This paper mainly takes automatic garage door control system as an example, the development of PLC experimental simulation teaching system is based on configuration software MCGS.
Keywords (3-5): MCGS; PLC; automatic garage door;
中图分类号： [X924.3]文献标识码：A 文章编号：
1 系统的硬件构架
系统主要有计算机、西门子 PLC 以及外围模拟设备组成，结构简单，如图 1 所示。
图1. 仿真实验的系统结构图
系统中计算机作为上位机，PLC 作为下位机。在上位机中配置 MCGS 组态软件和西门子 200 系列PLC 的编程软件 STEP 7 － Micro / WIN。MCGS 是一套 32 位全中文工业自动化控制组态软件，可稳定运行于 Windows95/98/Me/NT/2000 等多种操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与输出、网络数据传输、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，并支持国内外众多数据采集与输出设备，在自动化领域有广泛的应用。MCGS 软件通过 RS232 接口与 PLC 之间进行通信，并监控PLC 的所有的存储器、控制器及 I / O 接口的状态，以变量值的形式传输到计算机上，供上位机使用处理。
2 自动车库门实验仿真系统开发
2. 1 分析自动车库的控制要求
车库自动门的控制包括两个过程: 进车和和出车。进车: 1． 车到门前，车灯闪烁2次;门外车感传感器接收到2个闪烁车灯的亮、灭信号后延时2s，车库门自动上卷，上位机动作指示灯亮; 门全部打开时，碰到上限位开关，此时停止上行车进入车库；门内车位传感器检测到车停到车位，延时 2 s，门自动下行，上位机动作指示灯亮; 门全部关闭时碰到下限位开关，此时停止下行。出车: 当车出车库时，车灯闪烁2次，门内车感传感器接收到2个车灯的亮、灭信号后，延时2 s，车库门自动上卷，上位机动作指示灯亮，门全部打开碰到上限位开关，停止上行; 车出车库后，门外车位传感器检测到车已经出车库，延时 2 s，门自动下行，上位机动作指示灯亮， 门下行碰到下限位开关，此时停止下行。同时在车库内和车库外均设有手动控制开关，可以手动控制门的开门、关门和停止。
2. 2 分配 PLC的 I /O
根据自动车库控制系统的控制要求，确定系统所需要的输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关，常用的输出设备有指示灯等。明确 I/O 设备后，对 PLC 进行 I/O 分配
2. 3 利用 MCGS 组态监控界面
MCGS 提供了基本的绘图工具，同时也提供了元件库，用于画较复杂但常用的元件图形。在画面中，除了绘图，还要对设置的按钮、元件进行属性设置，如操作属性、基属性、数据对象、动画连接等。上位机监控界面是给用户最直观的显示，在自动车库门控制系统的设计中要直观的看到车灯的亮灭信号、库门的上卷下行指示等，并设置了手动开门、手动关门等手动控制开关。进入到 MCGS组态运行环境后，可以观察到汽车的自动进库和出库过程，并可以手动调试各个元件状态是否正常，其动作过程反映了 PLC 程序的运行结果。自动车库门组态画面如图 2 所示：
图2.车库自动门组态画面
2. 4 定义数据库
数据库是组态软件的核心部分，是联系上位机和下位机的桥梁，系统中各个部分均以实时数据库为公用区交换数据，实现各个部分的协调动作。本工程共定义了 33 个数据对象，其中包括8个开关量，8 个数值量。在工程中部分变量设置如图 3 所示:
图 3. 部分变量设置
2. 5 建立动画连接
在画面的图形对象与数据库的数据变量之间建立联系，当设定的变量值改变时，在画面上以图形对象的动画效果表示出来。本系统的动画连接包括车库门上卷下行、汽车进库出库等。在进行动画连接时，除了进行必要的变量关联外，有时还需要编写一定的脚本程序配合 PLC 实现自动控制。以车库门上下移动和汽车进库出库为例，其脚本程序如下:
IF 车库门上卷接触器 = 1 AND 门移动参数 ＜ = 100
THEN 门移动参数 = 门移动才参数 + 1
IF 车库门下卷接触器 = 1 AND 门移动参数 ＞ = 0
THEN 门移动参数 = 门移动参数 － 1
IF 车感信号 = 1
THEN 车移动参数 = 0
IF 库内车感信号 = 1
THEN 车移动参数 1 = 100
IF 上限位开关 = 1 AND 车位信号 = 0 AND 开始进库 = 1
THEN 车移动参数 = 车移动参数 + 5
IF 上限位开关 = 1 AND 库外车位信号 = 0 AND 开始出库 = 1
THEN 车移动参数 1 = 车移动参数 1 － 5
IF 车库门上卷接触器 = 1 OR 车库门下卷接触器 = 1
THEN 动作指示 = 1
ELSE 动作指示 = 0
ENDIF
3 结语
进入 MCGS 模拟仿真环境后，同时运行 PLC 控制程序，即可看到车的移动和车库的自動开门关门过程。通过仿真实验，我们也可以完成机械手控制、水箱水位控制、十字路口交通灯控制、四层电梯控制等 PLC 的传统实验，可以解决用传统的实物方法开设 PLC 实验课遇到的各种困难，节约学校的经费投入。
参 考 文 献
［1］ 袁秀英． 组态控制技术［M］． 北京: 电子工业出版社．2003．
［2］ 王永华． 现代电气控制及 PLC 应用技术［M］． 北京: 北京航空航天大学出版社，2008．
［3］ 陈君姿，莫林，侯占伟． 组态软件图形组态子系统的设计与实现［J］． 工业控制计算机，2007( 1) : 52 －53．
［4］ 周永勤，周美兰，戈宝军，等． 基于多组态平台工控设备虚拟仿真实验教学的研究［J］． 电子电气教学学报，2005( 2) : 76 －78