基于MCGS的S7-1200 PLC仿真实验系统设计.docx

摘?要：

传统的PLC实验设备体积大、价格高、台套数受限，针对此问题，提出了基于MCGS组态软件的S7-1200PLC仿真实验系统设计方案。在组态软件中创建虚拟的被控对象，以直观生动的组态画面显示控制过程，能够快速判断PLC控制程序是否正确。以液压滑台控制为例，阐述了PLC仿真实验系统的开发过程，实验结果表明，仿真实验系统能够形象直观地反映被控过程，能有效激发学生学习兴趣。

关键词：

MCGS；PLC；仿真；实验系统

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引言

随着自动化技术的不断发展和智能制造战略的实施，PLC技术的应用越来越广泛，PLC的应用能力培养也逐渐受到了自动化相关专业的重视，因此PLC实验教学在PLC教学中的地位显得尤为重要。在PLC的教学过程中，经常会采用一些典型控制案例进行讲解，如机械手、水塔供水、滑台钻床、灌装生产线等设备和过程的控制。这些被控对象体积大、价格昂贵、维修困难，在实验室搭建实物对象困难较大，也无法保证台套数。传统PLC实验教学是利用开关、按钮等的接通和关断来手动模拟被控对象工作状态的变化，通过LED的亮灭指示输出量的变化情况，以此来完成教学任务。但该实验方法直观性差，在模拟工作状态过程中容易产生失误，影响实验效果，不能满足实验教学的需要。为解决上述问题，本文利用MCGS设计了西门子S7-1200PLC的仿真实验系统，通过组态软件模拟被控对象的实际运行过程，PLC控制程序与组态软件进行数据交互实现对被控对象的控制，程序执行结果直接动态显示在组态画面上，整个过程直观生动。

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MCGS简介

MCGS（MonitorandControlGeneratedSystem）是基于Windows平台，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。本文所设计的S7-1200PLC仿真实验系统采用MCGS嵌入版组态软件进行开发。MCGS嵌入版组态软件是昆仑通态公司专门为其触摸屏产品MCGSTPC开发的组态软件。MCGS嵌入版组态软件与MCGS触摸屏结合，可以快速方便地开发各种用于现场采集、数据处理和控制的设备。MCGS嵌入版有两个环境，分别是组态环境和模拟运行环境。组态环境功能用来设计及构造监控应用系统；模拟运行环境的使用解决了用户组态时必须将PC机和触摸屏相连的问题，用户在模拟运行环境中就可以查看组态界面的美观性、功能的实现情况以及性能的合理性。

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基于MCGS的S7-1200PLC仿真实验系统组成

该仿真实验系统的结构组成如图1所示，PC机、S7-1200PLC和MCGS触摸屏通过以太网线经交换机相连接。PC机上安装有MCGS嵌入版组态软件和西门子博途软件，主要负责PLC程序的编写和组态画面的设计，编写好的PLC程序和组态画面可以通过以太网分别下载到PLC和触摸屏中。S7-1200PLC的IP地址设置为192.168.0.1；MCGS触摸屏选用具有以太网口的TPC7602Ti，其IP地址为192.168.0.100。触摸屏和PLC在同一网段，实验教学时两者可进行数据通信，通过PLC程序控制仿真实验系统，实验的运行结果实时直观地在触摸屏上显示。

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仿真实验设计实例

本文以液压滑台控制实验为例，阐述仿真实验系统的具体设计过程。

3.1?液压滑台控制系统设计要求

当液压滑台在原点位置SQ1时，按下启动按钮SB1后按如下顺序工作：滑台快进→至SQ2后滑台工进→到达SQ3滑台停留2s→2s后滑台快退→返回至SQ1停止。若滑台不在原点位置，则按下快退按钮SB2可使滑台返回原点位置。液压滑台的运动是通过3个电磁阀的接通和关断来控制的，仅YV1接通时，滑台快进；YV1和YV2同时接通时，滑台工进；仅YV3接通时，滑台快退。按下停止按钮SB3可以使3个电磁阀全部关断，滑台停止。

3.2?设计组态画面

在MCGS组态软件上建立一个新的工程项目，在设备管理中为项目添加所使用的西门子S7-1200PLC，在设备编辑窗口中设置本地IP地址为192.168.0.100，设置远端IP地址为192.168.0.1。设备添加好后为项目创建用户窗口，本项目一共需要两个用户窗口：主窗口和报警窗口。主窗口负责实现虚拟实验系统，报警窗口用来显示报警信息。下面主要介绍主窗口的画面组态，依据液压滑台控制要求设计的主窗口组态画面如图2所示。

图2中，采用矩形块作为液压滑台，利用水管图案作为滑台轨道；3个行程开关使用指示灯控件实现，红色表示滑台不在该位置，绿色表示滑台正处于该位置；3个电磁阀同样采用指示灯进行监控，绿色表示电磁阀接通，红色表示电磁阀关断。画面中还按照实验要求添加了3个按钮：启动、停止、快退。除此之外，还专门设计了一个系统复位按钮，利用该按钮可以将实验系统快速还原为初始状态。

3.3?建立变量和关联通道

为了使画面构件