圖1 仿真實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

利用“組態(tài)王”軟件設(shè)計(jì)的應(yīng)用軟件垂券，可以仿真多種PLC控制對(duì)象花盐。仿真的被控對(duì)象不僅可以接受多種由PLC發(fā)出的控制信號(hào)，如邏輯開關(guān)信號(hào)菇爪、繼電器控制信號(hào)算芯、脈沖信號(hào)和各種數(shù)值信號(hào)等，還能按照程序的算法以動(dòng)畫凳宙、數(shù)值属圃、文字、標(biāo)尺等形式在計(jì)算機(jī)屏幕上反映出PLC的控制過程與結(jié)果尽诀，可以直接從屏幕上觀察PLC的控制結(jié)果正確與否叉砰；“組態(tài)王”亦可向PLC發(fā)出各種命令信號(hào)，如邏輯開關(guān)控制信號(hào)陆宝、繼電器開關(guān)信號(hào)众抽、中斷信號(hào)及位置信號(hào)等】幼矗“組態(tài)王”還能以按鈕尺桅、滑動(dòng)標(biāo)尺、數(shù)值輸入及單選框却坦、復(fù)選框等形式向PLC發(fā)出各種命令和輸出各種參數(shù)裂瘤，以配合PLC的控制，反映PLC與被控對(duì)象（軟件仿真的被控對(duì)象）及控制結(jié)果之間的關(guān)系粪世。

要使畫面中各圖素能夠生動(dòng)馆义、逼真的運(yùn)動(dòng)或顯示，在“組態(tài)王”中需定義一些內(nèi)存變量與外部I/O變量進(jìn)行配合胁塞，并通過在其應(yīng)用程序命令語言中書寫程序控制自己的應(yīng)用程序咏尝，驅(qū)動(dòng)畫面，用這種仿真方法開發(fā)PLC仿真控制對(duì)象啸罢，其優(yōu)點(diǎn)是周期短编检、費(fèi)用低、可靠性高扰才，能節(jié)省電力資源允懂，維護(hù)要求較低，不會(huì)危及人身和設(shè)備安全衩匣；同時(shí)蕾总，其模擬效果逼真，人機(jī)界面生動(dòng)友好琅捏，能達(dá)到很好的實(shí)驗(yàn)效果生百。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中递雀，學(xué)生既可將計(jì)算機(jī)看作“被控對(duì)象”，用PLC對(duì)其進(jìn)行控制蚀浆；又可在計(jì)算機(jī)屏幕上以仿真動(dòng)畫形式直觀看到程序的執(zhí)行結(jié)果缀程，從而極大地提高學(xué)生的興趣，強(qiáng)化他們的動(dòng)手能力箍伏；此外裤狱，可以增強(qiáng)學(xué)生的參與意識(shí)，使之對(duì)可編程控制器的理解更加深入揪馅，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康难昊啵罱K提高教學(xué)質(zhì)量。

3 開發(fā)要求

利用仿真模擬技術(shù)開設(shè)PLC實(shí)驗(yàn)課卷撞，開發(fā)的仿真PLC被控對(duì)象滿足如下要求：

1）組態(tài)仿真畫面一般由2部分構(gòu)成：一是仿真的PLC控制對(duì)象澄璃；二是仿真操作面板。有時(shí)根據(jù)系統(tǒng)控制對(duì)象不同盐文，還會(huì)有一些報(bào)表圣翅。
2）“用戶”可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊屏幕上的按鈕，發(fā)出PLC所需要的輸入信號(hào)（行程開關(guān)模擬信號(hào)咏摔、按鈕模擬信號(hào)）握饼。PLC接到該信號(hào)后，經(jīng)過控制程序（實(shí)驗(yàn)課學(xué)生編寫的PLC控制程序）發(fā)出控制指令昙百。上位機(jī)接到控制指令后诡泌，控制畫面上仿真控制對(duì)象的圖形、動(dòng)畫啄枕、指示燈及機(jī)械婚陪、顯示等動(dòng)作，同時(shí)在報(bào)表中繪出一些曲線频祝，填入一些數(shù)值泌参。
3）接到電源信號(hào)后，模擬電源指示燈亮常空，顯示紅色沽一，以示“組態(tài)王”與PLC通信正常。
4）仿真界面直接顯示PLC仿真控制對(duì)象的物理位置和運(yùn)行方向漓糙，可直觀反映PLC程序的運(yùn)行結(jié)果铣缠。
5）仿真PLC控制對(duì)象是以畫面形式反映PLC程序執(zhí)行結(jié)果的，故畫面應(yīng)盡可能逼真于模仿實(shí)物昆禽。

4 開發(fā)實(shí)例

以下給出我們開發(fā)的仿真PLC被控對(duì)象中的一部分蝗蛙，包括十字路口交通燈、機(jī)械手和水位控制系統(tǒng)醉鳖。這些開發(fā)項(xiàng)目完全可以直接應(yīng)用到PLC教學(xué)實(shí)驗(yàn)中歼郭，因篇幅所限遗契，文中未給出PLC的梯形圖程序及組態(tài)設(shè)計(jì)過程。

4.1 十字路口交通燈仿真系統(tǒng)

1）控制要求盆扳。a．南北向和東西向主干道均設(shè)綠燈30s，綠燈閃亮3s栏赋，黃燈2s和紅燈30s俭整。當(dāng)南北主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r，東西主干道先點(diǎn)亮綠燈仙衩，之后綠燈閃亮妄由，再后點(diǎn)亮黃燈；反之篇挡，當(dāng)東西主干道紅燈點(diǎn)亮?xí)r像淋，南北主干道先點(diǎn)亮綠燈，之后綠燈閃亮报葬，再后點(diǎn)亮黃燈语雇。b．南北和東西向人行道均設(shè)有通行綠燈和禁止紅燈。南北人行道通行綠燈應(yīng)在東西向主干道點(diǎn)亮后才允許點(diǎn)亮挺久，然后接5s綠燈閃磨涵，其他時(shí)間為紅燈；同樣乳规，東西人行道通行綠燈于南北主干道綠燈點(diǎn)亮后才允許點(diǎn)亮形葬，然后接5s綠燈閃，其他時(shí)間為紅燈暮的。c．點(diǎn)按“停止”按鈕笙以，工作立刻停止。

2）PLC輸入輸出表冻辩。交通燈控制PLC的I/O點(diǎn)分配表如表1所示猖腕。盡管十字路口有12只紅、黃微猖、綠燈谈息，人行道有16只紅、綠燈凛剥，但是同一方向的同色燈同時(shí)動(dòng)作侠仇，應(yīng)為一個(gè)輸出，所以在表中只占用10個(gè)PLC輸出端點(diǎn)犁珠。

圖2 十字路口交通燈組態(tài)仿真畫面

畫面中汽車和行人的動(dòng)作僅與“組態(tài)王”的內(nèi)存變量有關(guān)逻炊，可通過在其應(yīng)用程序命令語言中編制程序控制汽車與行人的速度和方向，與PLC的程序無關(guān)雇牍。
4.2 機(jī)械手仿真系統(tǒng)

1）控制要求嗅呻。a．系統(tǒng)工作方式分自動(dòng)藤习、手動(dòng)2種。b．在自動(dòng)工作方式下导劝，點(diǎn)按啟動(dòng)按鈕第粟，機(jī)械手向下移動(dòng)5s，夾緊2s齐皂，隨后上升5s协颅，右移10s，下移5s仅汰，放松2s簇娩，上移10s，完成一個(gè)工作周期蝉站，回到初始位置.隨后繼續(xù)進(jìn)行下個(gè)周期的運(yùn)行货裳。如果按下停止按鈕，則本工作周期完成捧颅，機(jī)械手返回初始位置后停止運(yùn)行景图。C．采用手動(dòng)工作方式，可分別控制各運(yùn)動(dòng)部件隘道。

2）PLC輸入輸出表症歇。機(jī)械手控制PLC的I/O點(diǎn)分配表如表2所示。輸入端點(diǎn)所接的控制部件除了“自動(dòng)/手動(dòng)”開關(guān)為轉(zhuǎn)換開關(guān)以外谭梗，其他均為自動(dòng)復(fù)位點(diǎn)動(dòng)按鈕忘晤。

圖3 機(jī)械手組態(tài)仿真手動(dòng)畫面

4.3 混合液體仿真系統(tǒng)

設(shè)H，T激捏，L為液位傳感器设塔，液面淹沒時(shí)為ON；YV1及YV2為進(jìn)料電磁閥远舅，YV3為排料電磁閥闰蛔，M為攪拌電動(dòng)機(jī)。

1）控制要求图柏。a．初始狀態(tài)：容器是空的序六，3個(gè)閥門均關(guān)閉（YV1＝Y(jié)V2＝Y(jié)V3＝OFF），液位傳感器輸出觸點(diǎn)斷開（H＝I＝L＝OFF）蚤吹，電機(jī)停止（M＝OFF）拒吧。b．啟動(dòng)操作：按一下啟動(dòng)按鈕SB1，閥門YV1打開（YV1＝ON）泡募，液體A流入容器描蹦；當(dāng)液面到達(dá)I時(shí)，I＝ON，使閥門YV1關(guān)閉（YV1＝OFF）仆阶，閥門YV2打開（YV2＝ON）筝踢，液體B流入容器；當(dāng)液面到達(dá)H時(shí)驯祖，H＝ON彰碑，使閥門YV2關(guān)閉（YV2＝OFF），啟動(dòng)電機(jī)M（M＝ON）開始攪勻乙错；經(jīng)過60s题晌，攪勻后，M停止攪拌（M＝OFF）贾悬，閥門YV3打開（YV3＝ON），開始放出混合液體柱锹；當(dāng)液面低于L時(shí)哪自，L由ON變?yōu)镺FF，再過2s后禁熏，使閥門YV3關(guān)閉（YV3＝OFF）壤巷，容器放空，工作結(jié)束瞧毙。c．停止操作：在工作過程中胧华，按一下停止按鈕，系統(tǒng)立即停止工作宙彪。

2）PLC輸入輸出表矩动。混合液體控制PLC的I/O點(diǎn)分配表如表3所示释漆”唬控制混合液體PLC輸入/輸出表如表3所示。在PLC輸入端接一個(gè)對(duì)攪拌電動(dòng)機(jī)起過載保護(hù)作用的熱繼電器常閉觸點(diǎn)男图。當(dāng)電機(jī)發(fā)生過載時(shí)示姿，此觸點(diǎn)斷開時(shí)系統(tǒng)將停止工作。

表3 混合液體控制PLC的I/O點(diǎn)分配表

3）組態(tài)仿真畫面揭凭≡纯欤混合液體組態(tài)仿真畫面如圖4所示。當(dāng)“組態(tài)王”和PLC通信正常時(shí)俯重，點(diǎn)按啟動(dòng)按鈕炫瘤，就可在畫面中非常形象直觀地觀察到管道中水的流動(dòng)、儲(chǔ)液罐中液體的升降和攪拌器的轉(zhuǎn)動(dòng)缸舱，以及水位傳感器接通的情況蚀稻。另外，在畫面中設(shè)計(jì)了液位報(bào)警窗口，當(dāng)液位數(shù)值變化異常時(shí)將進(jìn)行報(bào)警府塘；還設(shè)計(jì)了歷史曲線爪撤、實(shí)時(shí)曲線、數(shù)據(jù)報(bào)表畫面棚疏，以便對(duì)液位進(jìn)行趨勢(shì)分析网燃。由于篇幅所限，此畫面沒有給出继溯。

5 實(shí)驗(yàn)過程

開發(fā)的仿真PLC控制對(duì)象畫面中的圖素已經(jīng)建立了動(dòng)畫連接雄炕。“組態(tài)王”與PLC進(jìn)行通信需忿，已經(jīng)驗(yàn)證了仿真監(jiān)控畫面運(yùn)行的正確性诅炉，可實(shí)現(xiàn)真實(shí)PLC控制對(duì)象所要求的一切功能。當(dāng)學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)屋厘，不必為其提供梯形圖涕烧，不過可以先通過計(jì)算機(jī)屏幕為學(xué)生展示開發(fā)好的仿真控制畫面，使學(xué)生對(duì)自己設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)有感性認(rèn)識(shí)汗洒，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣议纯。具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1）按照每個(gè)實(shí)驗(yàn)給出的控制要求和PLC輸入輸出表，畫出PLC原理圖和控制程序流程圖溢谤，讓學(xué)生學(xué)會(huì)PLC的實(shí)際接線和電氣元件的選型及標(biāo)準(zhǔn)畫法瞻凤，使實(shí)驗(yàn)更接近實(shí)際。
2）應(yīng)用三菱PLC編程軟件FXGPWIN在計(jì)算機(jī)上自編程序世杀》Р危可使用不同的算法和指令編寫程序，但最終要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的相同控制玫坛。
3）PLC程序編制完成后结笨，要進(jìn)行調(diào)試修改。首先傅慈，利用PLC編程軟件中的“編譯”命令蹦虏，檢查PLC程序是否有語法錯(cuò)誤，如果沒有再將程序下載到PLC中碘淘；其次刮血，利用PLC編程軟件中的“監(jiān)控”和“強(qiáng)制”命令，調(diào)試PLC程序惰采。
4）PLC與組態(tài)軟件通信颂鞭。通過運(yùn)行仿真畫面，可形象直觀地觀察仿真PLC被控對(duì)象的工作情況栋锣，由此也可驗(yàn)證PLC程序正確與否刑袒。

6 結(jié) 語

將仿真技術(shù)應(yīng)用于PLC教學(xué)實(shí)驗(yàn)涤墙，解決了無控制對(duì)象及無法開設(shè)PLC實(shí)驗(yàn)課的問題。此外程悼，仿真方法還可在教師的科研中發(fā)揮巨大作用惯缚，既能節(jié)約大量的實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，又能縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間诬像，提高實(shí)驗(yàn)的安全性屋群，另外，仿真控件的開發(fā)周期短坏挠，開發(fā)后免維護(hù)芍躏，所以可以開發(fā)多個(gè)仿真控件，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的多樣性降狠，以更好地達(dá)到教學(xué)目的对竣。目前，我們已經(jīng)開發(fā)了運(yùn)料小車榜配、自動(dòng)售貨機(jī)柏肪、五層樓電梯、霓虹燈等仿真控件芥牌，并編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書以配合課堂教學(xué)，幫助學(xué)生積累工程現(xiàn)場(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)聂使，使之得到全面綜合的鍛煉壁拉。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享柏靶，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)弃理，也不構(gòu)成任何其他建議。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布铛田、編輯整理上傳挂蹦，對(duì)此類作品本站僅提供交流平臺(tái)，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)嚣历。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻叼叙、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題盟挤，請(qǐng)第一時(shí)間告知么酪，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容，以保證您的權(quán)益腻俏！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn长尼。