組態軟件在PLC運料小車實驗系統中的應用

◆劉 力

(遼寧廣播電視大學，遼寧裝備制造職業技術學院自控系)

組態軟件在PLC運料小車實驗系統中的應用

◆劉 力

(遼寧廣播電視大學，遼寧裝備制造職業技術學院自控系)

通過對組態軟件技術特點的分析，提出將組態軟件用于PLC(可編程序控制器)的實驗及科研開發。以運料小車控制為例，給出了仿真運料小車的界面圖和運行圖。

組態軟件 PLC 運料小車

隨著計算機技術和工業自動化技術的發展，人們對現代工業的要求越來越高。組態的概念也逐漸被廣大生產過程自動化技術人員所熟知。目前應用的組態軟件有很多種，其中北京亞控自動化軟件科技有限公司的組態軟件可靠性高、界面友好和開發簡潔等優勢而得到了廣泛的應用。

自PLC問世以來，廣泛用于工業現場控制，目前已成為現代工業的三大支柱之一。PLC的研究具有很強的實踐性，其真正的被控對象一般價格昂貴、體積大、份量重而且維護維修困難，因此很難在實驗室配備。即使實驗室配置了某些相對簡單的設備，也因其易損壞、種類少而遠遠不能滿足實驗和研究的需要。

為解決以上問題，我們用組態軟件來開發PLC的控制對象，仿真用實物制作的PLC控制對象，不但可以克服真實被控對象的缺點，而且可以用降低實驗成本，豐富實驗內容，增強實驗效果。

1 系統設計

1.1 系統基本功能

組態軟件可以通過串行接口與PLC通信，并監控PLC的控制器、存儲器及I/O接口的狀態，以變量值的形式傳輸到上位機上處理。

利用組態軟件，可以仿真多種PLC控制對象。仿真的被控對象可以通過組態軟件與平、PLC進行信號的收發和數據傳輸，從而反映出PLC與被控對象(軟件仿真的被控對象)和控制結果之間的關系。

仿真界面能夠直觀的反映PLC程序的運行結果。運行PLC程序時，組態軟件即可接受PLC發出的控制信號，并按照程序的算法以文字、數值、動畫、標尺等形式在計算機屏幕上，并觀察出PLC的控制結果正確與否。

1.2 系統結構

系統由計算機為上位機，下位機為PLC，上位機運行組態軟件，實現采集信息的存儲、數據管理等功能，同時還能完成系統異常信息的診斷任務，如故障和報警;利用屏幕畫面及圖表，實時監控系統各控制設備(組態軟件仿真的被控設備)等。系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構圖

2 運料小車控制系統實例

小車初始位于A地，壓下后限位開關。當按下啟動按鈕，小車開始向前行駛，此時松開后限位開關;當小車行駛到B地，壓下前限位開關;自動打開位于上方的漏斗，物料落下，裝進小車;7秒后，關閉漏斗門;同時小車向后行駛，此時松開前限位開關;當小車行駛到A地，壓下后限位開關;打開底門，開始卸料;5秒后，關閉底門，小車又向前行駛，如此往復工作。

實現自動送料小車控制系統首先建立工程結構框架，再按照下面步驟完成運料小車控制系統的設計。

2.1 組建系統工程

在工程管理器(ProjManager)窗口中點擊新建按鈕，設置新建工程的路徑、名稱，進行工程的基本描述等。

2.2 定義設備

下位機為設備西門子S7－200，邏輯名設為運料小車PLC，生產廠家選擇對應型號，通訊方式為PPI，傳輸速率為9600bps，采用偶校驗的奇偶校驗位。

2.3 構造數據庫

組態王依據運料小車系統特點設置了9個變量，如圖2所示。I/O變量是組態王定義的設備中所對應的寄存器地址，應與PLC所編程序設置一致;內存變量是組態王為實現裝料、卸料和小車前后行駛的仿真動畫所設置的，變量類型為內存整型。

圖2 變量表

2.4 設計組態界面

構建送料小車的組態界面需要小車，漏斗、行程開關、起停按鈕等元件，從元件庫中選擇或自己制作元件，組態圖如圖3所示。

圖3 工程組態界面

2.5 建立動畫連接

系統實現仿真需要制作三個動畫效果:運料小車的前后行駛、限位開關的松開和壓下以及裝卸料的動畫。其中，限位開關是利用組態王的隱含動畫實現的。運料小車的前后行駛和裝卸料的動畫是通過腳本編程，控制兩個內存變量值的增減實現的。

2.6 編寫腳本程序

被控對象運料小車的每一次動作，都需要對應的輸入信號觸發。此時，需要利用上位機的組態軟件編寫腳本程序，對運料小車各個輸入信號順序產生功能，實現仿真。它主要實現了小車的初始復位、啟動、停止、限位等輸入信號的產生，以及小車前進、后退、裝料、卸料的動畫變量的控制。

2.7 系統調試

圖4 工程運行界面

系統實現了上位機對下位機PLC的直接控制，能夠真實地仿真被控對象運料小車的運行情況，小車運行狀態能夠隨著PLC程序運行而改變，工程運行圖如圖4所示。

3 結論

用組態軟件開發的仿真控制系統應用于PLC實訓與研究，可以縮短系統開發時間，節約經費，提高試驗的安全性，以免影響工廠的效益。

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