摘 要：本文介绍了基于MCGS组态软件与西门子S7-200系列可编程序控制器的机械手自动控制系统设计，给出了试验台控制系统仿真系统的结构、软件设计和组态过程。

关键词：组态软件；PLC控制系统；仿真

1 PLC的组态仿真实现

PLC是PLC控制系统的核心，实现PLC仿真是实现整个系统仿真的关键。而实现PLC仿真的实质，是使某种设备能模仿PLC控制系统中除PLC以外的所有输入、输出设备，而且这些设备能根据用户程序（如梯形图程序）运行起来。

为了实现以上要求，选用了人机界面作为模拟设备。它有丰富的输入、输出指示器，经设计可以用来模拟现场的各种设备，并即时显示设备的运行状态；它模拟的主令控制器件可以直接在触摸屏上操作；它还具有强大的策略构件，使人机界面得以执行数值运算、逻辑判断、流程控制、数值传送、数值转换、计时器、计数器等，还可以模拟更智能化的控制设备的需求；另外，它的运行方式与PLC相类似，采用循环扫描方式；更为重要的是，PLC和人机界面之间的寄存器数据可以直接读取。这样就很好地解决了用户程序的输入和识别问题，也就实现了对PLC的仿真。

2 系统构成

利用“MCGS”软件设计PLC仿真控制对象，是指在计算机上运行事先编写好的应用程序，用软件来代替硬件（被控对象）的工作，借助计算机屏幕观察控制过程与结果。仿真PLC控制对象的实验系统结构如图1。上位机微机配有“MCGS”软件和西门子PLC编程软件STEP7-Micro/WIN软件，下位机采用西门子S7-200型的PLC。“MCGS”软件通过RS232接口与PLC之间进行通信，并监控PLC所有存储器、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。

3 系统的实现

利用“MCGS”软件设计的应用软件，可以仿真多种PLC控制对象。仿真的被控对象不仅可以接受多种由PLC发出的控制信号，如逻辑开关信号、继电器控制信号、脉冲信号和各种数值信号等，还能按照程序的算法以动画、数值、文字、标尺等形式在计算机屏幕上反映出PLC的控制过程与结果，可以直接从屏幕上观察PLC的控制结果正确与否；“MCGS”亦可向PLC发出各种命令信号，如逻辑开关控制信号、继电器开关信号、中断信号及位置信号等。“MCGS”还能以按钮、滑动标尺、数值输入及单选框、复选框等形式向PLC发出各种命令和输出各种参数，，以配合PLC的控制，反映PLC与被控对象（软件仿真的被控对象）及控制结果之间的关系。

要使画面中各图素能够生动、逼真的运动或显示，在“MCGS”中需定义一些内存变量与外部I/O变量进行配合，并通过在其应用程序命令语言中书写程序控制自己的应用程序，驱动画面，用这种仿真方法开发PLC仿真控制对象，其优点是周期短、费用低、可靠性高，能节省电力资源，维护要求较低，不会危及人身和设备安全；同时，其模拟效果逼真，人机界面生动友好，能达到很好的实验效果。

4 机械手控制系统组态仿真实例

4.1 控制要求

按下启动按钮后，机械手下移5S，夹紧2S，上升5S，右移10S，下移5S，放松2S，上移5S，左移10S，最后回到原始位置，自动循环。

4.2 变量及PLC地址分配

总之，随着现在教学手段的不断发展，组态仿真技术越来越普遍的应用于实验课程中，它很好地解决了PLC课程实验需要实际控制对象的问题。另外，仿真控制对象开发简单，研制周期短，并且具有练好的兼容性及可扩展性，不需要维护，集众多优点于一体，所以开发多个仿真控制对象，可以使实验内容多样化，趣味化，能够更好的达到教学目的。同时，用组态软件建立实际工程的监控画面，与自动控制设备组成控制系统，能较好地模拟工程实践情况，极大增加了学生的兴趣，系统接线方便，实验效果好，有利于提高学生的动手能力和工程实践经验。

参考文献

[1]袁秀英.组态控制技术.北京：电子工业出版社，2003

[2]郁汉琪，等.电气控制与可编程序控制器应用技术.南京：东南大学出版社，2003

[3]王兆义.小型可编程序控制器实用技术（第2版）.北京：机械工业出版社， 2008.