SCI论文（www.lunwensci.com）:
摘要：本文结合对职业院校教育的背景研究，为提高学生的实践动手及对未来职业规划的探索能力，基于MCGS组态软件与三菱PLC实验设备、软件，提出一种新型应用型人才培养模式下的PLC课程软硬件结合、动画组态与程序共同监控的DSG-PLCB实践平台。“液体混合装置”“机械手的控制”“四级传输带控制”等实验项目的仿真设计及应用结果表明，该平台可提高学生对程序的编写与实践操作能力，也有助于学生探索未来职业发展的方向。
关键词：MCGS组态软件；三菱PLC；仿真
The Application of Mitsubishi PLC System Simulation Practice Platform Based on Configuration Software
MCGS Ding Yanyan,Xu Wei
(Sichuan Top Information Technology Vocational Institute,Chengdu Sichuan,611743)
Abstract:In this paper,combined with the background research of vocational college education,in order to improve students'practical ability and ability to explore future career planning,based on MCGS configuration software and Mitsubishi PLC experimental equipment and software,a new application-oriented talent training mode is proposed.The DSG-PLCB practice platform is a combination of software and hardware for PLC courses,animation configuration and program monitoring.The simulation design and application results of experimental projects such as"liquid mixing device","manipulator control"and"four-level conveyor belt control"show that the platform can improve students'ability to write and practice programs,and also help students explore future career development.direction.
Key words:MCGS configuration software;Mitsubishi PLC;simulation
一、引言
按照可编程控制器(Programmable Logic Controller，PLC)的工作原理，可以将其看作是工业领域的一种类似于计算机的装置，PLC硬件结构可以看作是微型计算机，硬件结构具体包括CPU、I/O板、显示面板、内存和电源。各个行业中都有PLC的运用。很多现代化的系统通过PLC和企业的系统来实现产品流程的集成，即利用MCGS触摸屏装置的运行控制系统，对触摸屏装置进行用户接口的设置，并利用PLC进行“变量”通讯。
在各个高校实践学习中，三菱PLC占有很大的比重，但当前，许多高校的PLC教学实践环节普遍存在形式单一、操作平台过于简单、交互性差、学习内容与社会脱节、学生兴趣低、教学效率低等问题[1]。在《PLC技术与实训》课程教学改革方面，教师应设法解决上述问题，培养学生的实践能力和创新能力，以学生为中心，创设教学环境，并实现线下课堂现场教学与线上网络教学有机的互补，全面、系统地完成教学过程。在教学和实际应用中，可用于监测编程控制器工作状态的方法有两种[2]。
一种是采用与PLC相关的GX等编程软件具备的监测功能，通过PLC程序语句中的蓝色闪光来表达故障警报，这种检测方法具有很高的技术含量和很大的野外作业难度。另一种是利用VC++、VB等编程语言编写监测软件，通过图形化的界面，将PLC和受控对象的工作状态进行直观地展示，使故障环节能形象地呈现[3]。但是，这种方法的软件设计工作困难、程序编制量大、开发周期长。为了提高学习效率，提升控制系统的综合效益，技术人员必须对PLC的学习平台和运行状态监测功能进行相应的改善。
本文提出一种新型应用型人才培养模式，对电子信息实训室现有的DSG-PLCB类实践平台及该课程的教学实践过程进行改革创新，通过对学校的“PLC技术实训室”资源的整合与优化，建立一个综合编程软件、监控软件、触摸屏软件的多层次混合式实训平台[4]。同时，以MCGS工控组态软件为开发平台，通过绘制形象化的动画组态，将程序与组态进行信号通信，实现程序与动画组态共同运行。通过“机械手的控制”等实验项目的设立，创建一种基于三菱PLC的软硬件结合、动画组态与程序共同监控的DSG-PLCB实践平台，以提升学生的实践创新能力及解决复杂工程问题的能力。
二、新型应用型人才培养理念
PLC课程是电子信息专业的一门核心课程。众多实践证明，电子信息专业教学需注重理论与实践的有机结合，强调对学生实践和应用能力的培养，在教学内容、教学组织上要突破传统的教学模式，走“产、学、研”结合的人才培养道路。如此，学生的知识结构才能更趋于合理，其工程实践能力、分析问题和解决问题的能力、独立工作能力和获取新知识的能力等才会有明显提高[5]。
三、虚实结合多层次三菱PLC实践平台的构建
(一)三菱PLC实践平台
结合电子信息专业PLC实验室现有的教学实践环节与新型人才培养模式，创建由动画组态与程序共同监控的DSG-PLCB实践平台。
(二)DSG-PLCB基础实践平台
DSG-PLCB实验箱是一种基于FX1S的基础实践应用平台，基本可以满足学生对于简单的三菱PLC的应用练习需求。其主要包含装配流水线控制、液体混合装置、天塔之光、四级传输带控制、机械手控制、十字路口交通灯控制、四层电梯控制、五相步进电机控制、水塔水位控制及其他基本指令编程练习等模块。学生在学习过程中，可以一人一台实验箱，每人独立完成实践任务，这种方式能够提升学生的使命感与责任感，提高学生的学习兴趣。
在此基础平台上，为了拓宽学生的知识面，为其以后职业生涯打下更好的基础，实验室引进了模块化的PLC实践平台。通过虚拟仿真实验结果，学生可以进一步展开实践操作，达到“将课堂变为实验实训基地”的目的。
(三)PLC软件平台构建
为了更好、更快地让学生了解并掌握三菱PLC的控制过程与程序编写过程，本研究构建了以FX-TRN-BEG-C为基础的软件学习平台。该平台能够展示PLC的梯形图编辑、写入PLC的过程及程序仿真运行过程，并能通过动画演示来实时反馈程序的监控信息。
同时，实验室整合了三菱系列PLC的常用编程软件集合。例如：①程序设计软件GX Developer，它适用于QnU、QS、QnA、AnS、AnA、FX等一系列的程序控制器，能全面支持梯形图、SFC、ST、语句表、FB、Label编程、网络参数设置、在线更改、监控、调试等；②三菱PLC程序模拟软件GX Simulator，该软件为三菱PLC的仿真调试软件，可用于各种三菱PLC的各种型号，并能对外部输入、输出信号进行模拟，设置软件的状态和数值；③FXGP-WIN-C是一款三菱FX系列PLC程序(除三菱FX3U)设计软件，它能够实现三菱PLC梯形图、指令表、SFC语言程序设计，并具有在线修改、监控和调试、远程读取等多种PLC程序的功能。
此外，院校还运用了MCGS组态监测软件，该软件能使监视程序正常运行，并对动画组态进行监测。在这个平台上，学生可以完成目前实验室中各类PLC实训设备和各类PLC“虚拟”控制系统的设计。在开放式实验平台上，学生可以在较为宽松的分组条件下开展实验操作、测试数据、分析讨论、总结实验结论等活动。
四、基于三菱PLC实践平台的教学实践
本文以“装配流水线模拟控制”“机械手控制”“四级传输带控制”“液体混合装置模拟控制”等实验项目的设计为例，构建适用于学生操作练习的实践平台。
下面以基于DSG-PLCB实验平台的机械手模拟控制的过程为例，说明其程序编写与运行过程。
第一，按起动键SB1，输送带A工作，直至压下光电开关PS为止。
第二，YV5在降到位后，开始缓慢地夹持，2秒后向上，YV5仍处于夹持状态。
第三，在升空就位后，开始向左转弯，然后向下降落，释放，2秒钟后，机器人手臂开始向上移动。
第四，当机器人手臂上升到了相应位置之后，传送到B停止，A开始运行直到按下光电开关才停止，按照以上步骤依次循环，直到工作结束。
第五，进行三菱PLC机械手控制部分梯形图程序编写与线路连接练习。
同理，在该平台上也可以实现装配流水线控制、液体混合装置、四级传输带控制、十字路口交通灯模拟控制、天塔之光、四层电梯的模拟控制、五相步进电机控制、水塔水位控制及其他的编程练习与连线等。
五、基于MCGS的三菱系列PLC工作状态监控实例
为了更好地了解整个操作流程，教师可采用MCGS组态软件进行模拟，对MCGS组态监控程序进行编程，从而进一步完成MCGS组态监测程序的设计。在三菱系列PLC、MCGS组态软件、新型实训平台的基础上，通过MCGS组态软件监控接口中的相应按键，对各个程序的运行状况进行全面监测，如图1所示。学生在实际操作时，只需按照人机工程学模拟的动作和过程进行操作即可。当然，在实际应用中可能会涉及更多功能，其他的辅助功能可以在具体的实践中加以补充。
图1三菱PLC MCGS组态监控界面
六、结论
为了提高在校学生的实践动手能力，本文结合MCGS组态软件与三菱PLC实验设备、软件，提出了一种新型应用型人才培养模式下的PLC课程软硬件结合、动画组态与程序共同监控的DSG-PLCB实践平台。该实践平台在课程结构的设计上，将教学过程划分为理论与实践两大类，其中以实践教学为主要内容。实践教学主要运用特定的软件来强化学生的理论基础，提高学生的动手能力，使学生能够结合自己的专业解决一些基础问题。相关实验项目的仿真设计及应用表明，该平台可提高学生对程序的编写与实践动手能力，为后续学生的职业规划提供一定的参考。
【参考文献】
[1]翁国庆，张有兵."新工科"背景下PLC课程虚实结合多层次实践平台构建[J].高教学刊，2021(23).
[2]龚晓嘉.综合性高校在实践教学中培养新工科创新型人才的探索[J].高教学刊，2017(12).
[3]郁汉琪，盛党红，邓东华.电气控制与可编程控制器应用技术[M].南京：东南大学出版社，2003.
[4]王超.基于组态软件的PLC虚实结合实验室的构建[J].电气电子教学学报，2016(1).
[5]刘盾.探索电子专业应用型人才培养的新型教学模式[J].职业教育研究，2004(S1).
关注SCI论文创作发表，寻求SCI论文修改润色、SCI论文代发表等服务支撑，请锁定SCI论文网！
文章出自SCI论文网转载请注明出处：https://www.lunwensci.com/jisuanjilunwen/44815.html
