組態(tài)軟件在PLC運(yùn)料小車實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

◆劉 力

(遼寧廣播電視大學(xué)，遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院自控系)

組態(tài)軟件在PLC運(yùn)料小車實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用

◆劉 力

(遼寧廣播電視大學(xué)，遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院自控系)

通過(guò)對(duì)組態(tài)軟件技術(shù)特點(diǎn)的分析，提出將組態(tài)軟件用于PLC(可編程序控制器)的實(shí)驗(yàn)及科研開(kāi)發(fā)。以運(yùn)料小車控制為例，給出了仿真運(yùn)料小車的界面圖和運(yùn)行圖。

組態(tài)軟件 PLC 運(yùn)料小車

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)現(xiàn)代工業(yè)的要求越來(lái)越高。組態(tài)的概念也逐漸被廣大生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知。目前應(yīng)用的組態(tài)軟件有很多種，其中北京亞控自動(dòng)化軟件科技有限公司的組態(tài)軟件可靠性高、界面友好和開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)潔等優(yōu)勢(shì)而得到了廣泛的應(yīng)用。

自PLC問(wèn)世以來(lái)，廣泛用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制，目前已成為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一。PLC的研究具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，其真正的被控對(duì)象一般價(jià)格昂貴、體積大、份量重而且維護(hù)維修困難，因此很難在實(shí)驗(yàn)室配備。即使實(shí)驗(yàn)室配置了某些相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備，也因其易損壞、種類少而遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)驗(yàn)和研究的需要。

為解決以上問(wèn)題，我們用組態(tài)軟件來(lái)開(kāi)發(fā)PLC的控制對(duì)象，仿真用實(shí)物制作的PLC控制對(duì)象，不但可以克服真實(shí)被控對(duì)象的缺點(diǎn)，而且可以用降低實(shí)驗(yàn)成本，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)效果。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)基本功能

組態(tài)軟件可以通過(guò)串行接口與PLC通信，并監(jiān)控PLC的控制器、存儲(chǔ)器及I/O接口的狀態(tài)，以變量值的形式傳輸?shù)缴衔粰C(jī)上處理。

利用組態(tài)軟件，可以仿真多種PLC控制對(duì)象。仿真的被控對(duì)象可以通過(guò)組態(tài)軟件與平、PLC進(jìn)行信號(hào)的收發(fā)和數(shù)據(jù)傳輸，從而反映出PLC與被控對(duì)象(軟件仿真的被控對(duì)象)和控制結(jié)果之間的關(guān)系。

仿真界面能夠直觀的反映PLC程序的運(yùn)行結(jié)果。運(yùn)行PLC程序時(shí)，組態(tài)軟件即可接受PLC發(fā)出的控制信號(hào)，并按照程序的算法以文字、數(shù)值、動(dòng)畫、標(biāo)尺等形式在計(jì)算機(jī)屏幕上，并觀察出PLC的控制結(jié)果正確與否。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)為上位機(jī)，下位機(jī)為PLC，上位機(jī)運(yùn)行組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)采集信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理等功能，同時(shí)還能完成系統(tǒng)異常信息的診斷任務(wù)，如故障和報(bào)警;利用屏幕畫面及圖表，實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各控制設(shè)備(組態(tài)軟件仿真的被控設(shè)備)等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 運(yùn)料小車控制系統(tǒng)實(shí)例

小車初始位于A地，壓下后限位開(kāi)關(guān)。當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕，小車開(kāi)始向前行駛，此時(shí)松開(kāi)后限位開(kāi)關(guān);當(dāng)小車行駛到B地，壓下前限位開(kāi)關(guān);自動(dòng)打開(kāi)位于上方的漏斗，物料落下，裝進(jìn)小車;7秒后，關(guān)閉漏斗門;同時(shí)小車向后行駛，此時(shí)松開(kāi)前限位開(kāi)關(guān);當(dāng)小車行駛到A地，壓下后限位開(kāi)關(guān);打開(kāi)底門，開(kāi)始卸料;5秒后，關(guān)閉底門，小車又向前行駛，如此往復(fù)工作。

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料小車控制系統(tǒng)首先建立工程結(jié)構(gòu)框架，再按照下面步驟完成運(yùn)料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

2.1 組建系統(tǒng)工程

在工程管理器(ProjManager)窗口中點(diǎn)擊新建按鈕，設(shè)置新建工程的路徑、名稱，進(jìn)行工程的基本描述等。

2.2 定義設(shè)備

下位機(jī)為設(shè)備西門子S7－200，邏輯名設(shè)為運(yùn)料小車PLC，生產(chǎn)廠家選擇對(duì)應(yīng)型號(hào)，通訊方式為PPI，傳輸速率為9600bps，采用偶校驗(yàn)的奇偶校驗(yàn)位。

2.3 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)

組態(tài)王依據(jù)運(yùn)料小車系統(tǒng)特點(diǎn)設(shè)置了9個(gè)變量，如圖2所示。I/O變量是組態(tài)王定義的設(shè)備中所對(duì)應(yīng)的寄存器地址，應(yīng)與PLC所編程序設(shè)置一致;內(nèi)存變量是組態(tài)王為實(shí)現(xiàn)裝料、卸料和小車前后行駛的仿真動(dòng)畫所設(shè)置的，變量類型為內(nèi)存整型。

圖2 變量表

2.4 設(shè)計(jì)組態(tài)界面

構(gòu)建送料小車的組態(tài)界面需要小車，漏斗、行程開(kāi)關(guān)、起停按鈕等元件，從元件庫(kù)中選擇或自己制作元件，組態(tài)圖如圖3所示。

圖3 工程組態(tài)界面

2.5 建立動(dòng)畫連接

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)仿真需要制作三個(gè)動(dòng)畫效果:運(yùn)料小車的前后行駛、限位開(kāi)關(guān)的松開(kāi)和壓下以及裝卸料的動(dòng)畫。其中，限位開(kāi)關(guān)是利用組態(tài)王的隱含動(dòng)畫實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)料小車的前后行駛和裝卸料的動(dòng)畫是通過(guò)腳本編程，控制兩個(gè)內(nèi)存變量值的增減實(shí)現(xiàn)的。

2.6 編寫腳本程序

被控對(duì)象運(yùn)料小車的每一次動(dòng)作，都需要對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)觸發(fā)。此時(shí)，需要利用上位機(jī)的組態(tài)軟件編寫腳本程序，對(duì)運(yùn)料小車各個(gè)輸入信號(hào)順序產(chǎn)生功能，實(shí)現(xiàn)仿真。它主要實(shí)現(xiàn)了小車的初始復(fù)位、啟動(dòng)、停止、限位等輸入信號(hào)的產(chǎn)生，以及小車前進(jìn)、后退、裝料、卸料的動(dòng)畫變量的控制。

2.7 系統(tǒng)調(diào)試

圖4 工程運(yùn)行界面

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對(duì)下位機(jī)PLC的直接控制，能夠真實(shí)地仿真被控對(duì)象運(yùn)料小車的運(yùn)行情況，小車運(yùn)行狀態(tài)能夠隨著PLC程序運(yùn)行而改變，工程運(yùn)行圖如圖4所示。

3 結(jié)論

用組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的仿真控制系統(tǒng)應(yīng)用于PLC實(shí)訓(xùn)與研究，可以縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間，節(jié)約經(jīng)費(fèi)，提高試驗(yàn)的安全性，以免影響工廠的效益。

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