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

[摘要]：通過對組態(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。

[關(guān)鍵詞]：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)自動化技術(shù)的發(fā)展，人們對現(xiàn)代工業(yè)的要求越來越高。組態(tài)的概念也逐漸被廣大生產(chǎn)過程自動化技術(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、界面友好和開發(fā)簡潔等優(yōu)勢而得到了廣泛的應(yīng)用。

自PLC問世以來，廣泛用于工業(yè)現(xiàn)場控制，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)室配置了某些相對簡單的設(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。

為解決以上問題，我們用組態(tài)軟件來開發(fā)PLC的控制對象，仿真用實(shí)物制作的PLC控制對象，不但可以克服真實(shí)被控對象的缺點(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)軟件可以通過串行接口與PLC通信，并監(jiān)控PLC的控制器、存儲器及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控制對象。仿真的被控對象可以通過組態(tài)軟件與平、PLC進(jìn)行信號的收發(fā)和數(shù)據(jù)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(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，并按照程序的算法以文字、數(shù)值、動畫、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、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。

小車初始位于A地，壓下后限位開關(guān)。當(dāng)按下啟動按鈕，小車開始向前行駛，此時(shí)松開后限位開關(guān)；當(dāng)小車行駛到B地，壓下前限位開關(guān)；自動打開位于上方的漏斗，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)松開前限位開關(guān)；當(dāng)小車行駛到A地，壓下后限位開關(guān)；打開底門，開始卸料；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)廠家選擇對應(yīng)型號，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

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畫所設(shè)置的，變量類型為內(nèi)存整型。

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、行程開關(guān)、起停按鈕等元件，從元件庫中選擇或自己制作元件，組態(tài)圖如圖3所示。

2.5建立動畫連接

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)仿真需要制作三個(gè)動畫效果：運(yùn)料小車的前后行駛、限位開關(guān)的松開和壓下以及裝卸料的動畫。其中，限位開關(guān)是利用組態(tài)王的隱含動畫實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)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(gè)內(nèi)存變量值的增減實(shí)現(xiàn)的。

2.6編寫腳本程序

被控對象運(yùn)料小車的每一次動作，都需要對應(yīng)的輸入信號觸發(fā)。此時(shí)，需要利用上位機(jī)的組態(tài)軟件編寫腳本程序，對運(yùn)料小車各個(gè)輸入信號順序產(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、停止、限位等輸入信號的產(chǎn)生，以及小車前進(jìn)、后退、裝料、卸料的動畫變量的控制。

2.7系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)對下位機(jī)PLC的直接控制，能夠真實(shí)地仿真被控對象運(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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