全虛擬PLC的實現及應用探討

摘 要：在當前可編程序邏輯控制器（PLC）的實驗方法上提出易控組態軟件，創建一個完整的虛擬PLC控制系統，可以使工業真正實現方便PLC的實驗方法、分析方法。在工業控制系統中，例如，使用這種方法時只有電腦PC機就能夠完整實現PLC系統應用，控制整個虛擬PLC實驗監測程序。在本文中，講述了該方法實用性廣、遷移性強，其編程方法、監控模式、通道設置等等，與其工業行業幾乎是相同的，只要使用PC機檢測，可以順利完成這個測試，這樣的高水平PLC實驗都可以得到普及，達到易控組態軟件全虛擬PLC 的實現。

關鍵詞：全虛擬的PLC、易控組態軟件；MX組件；GX模擬器

中圖分類號：C39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2014）-02-00128-02

一、PLC可編程序邏輯測試系統簡要介紹

因為控制器（PLC）是廣泛用于工程學院以及從當前職業培訓學院提供PLC程序。PLC是可編程邏輯控制器，其有趣的和實用的課程內容是很強大的，需要講解和培訓，為創建實驗課程與行業實踐，建立一個良好的實驗平臺。實驗課程的關鍵問題是PLC控制對象需要解決，PLC目前教學實驗系統基本上可以分為三個類別：

（一）各種全實物PLC實驗系統。完整的PLC控制系統PLC硬件和各種物理硬件設備（如繼電器、電機驅動器、電機、傳感器）等，根據行業，結合實際的連接，最后通過主機PC和PLC通信完成模擬物理主機的配置。實現這一實驗系統、學校或組織者需要購買足夠的設備來使用在所有方面的實驗中，需要非常高的資本投入。

（二）在一個或多個PLC上綁定檢測系統的硬件和軟件組件。PLC技術來開發一個虛擬設備，所有真實的模擬使用組態軟件在PC上的PLC控制對象、動畫演示了PLC控制對象工作過程配置。具有成本低、不需維護、靈活、視覺形象良好等優點，能夠很好的解決PLC實驗方法在傳統開設時遇到的多種困難。實驗系統構成，只有電腦顯示器、PLC硬件。然而，這種測試方法不能與硬件PLC脫離，因為硬件為PLC，還需要實驗室。

（三）采用PLC仿真軟件，仿真系統的PLC硬件。這只能是主要的實驗仿真編程，GX模擬器如三菱GX開發人員將提供一個模擬運行。以同樣的方式在第二類可以上下運行PLC監控系統，國內外學者已經提出了一些有效的虛擬方法，如三菱PLC，GX的模擬器和Kunlun-state MCGS組態軟件通過一個虛擬串口實現上、下控制完全虛擬化，但也有減緩這種方法限制和較低的控制問題，除了西門子PLC，WinAC控制程序運行時引擎，監控WinAC VB語言接口的程序提供的“計算”組件，使用第三方程序可以訪問主動控制項目過程控制數據，但由于另一個VB編程的需要，它是不方便的，實際使用時，遷移不強。

為了解決上述問題，本文對易控組態軟件和MX組件的方式進行控制，編程平臺使用GX Developer，GX模擬器用于創建一個完整的虛擬PLC控制系統，達到接近工業實用、先進的PLC和方便的實驗方法。例如，在工業清洗機控制系統中只是顯示全部實現電腦PLC控制實驗如何控制清洗機的。這個方法不引入新的編程，只要主要的配置軟件設計和編程PLC程序，監控模式，設置了通道，這些和行業幾乎是相同的，因此，PLC可編程序邏輯控制器有高水平的實驗室檢測無處不在，尤其在成人教育的業余及函授形式中，能夠提供學生一個實驗室實驗新形式，采用PLC控制系統來解決實驗PLC資源較少的瓶頸問題，對PLC的普及教育有很好的現實意義。通過提出一種新方法來實現一個全面的虛擬PLC，PLC和改進實驗教學方法能使學生學習PLC課程，更好地理解和應用PLC的易控組態軟件。

二、易控組態軟件的全虛擬PLC教學實驗系統構成

（一）基于易控組態軟件三菱PLC 的全虛擬實驗系統實現步驟。（1）首次安裝三菱編程平臺，GX開發者和GX模擬器仿真、控制和安裝MX組件以及易控組態軟件。（2）GXDeveloper三菱通用編程軟件，全方位的對三菱PLC進行編程，監控、調試和維護工作，以支持可完成三菱全系列PLC 的編程、監控、調試和維護工作，可支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB編程。當完成梯形圖編輯后，開始啟動邏輯測試工具（LLT），開始虛擬PLC梯型圖項目設置為自動運行寫入CPU和虛擬PLC的狀態。（3）INSPEC是一個通用的工業自動化數據采集和監控組態軟件，實現過程和設備的監視和控制自動化。根據實際的需要，方便監控控制配置的軟件平臺設計的電腦界面，根據應用程序需求控制易控組態軟件，并連接到每個屏幕，建立易控組態軟件控制界面。（4）MX組件是三菱PLC軟件的電腦和通訊，MX組件支持可編程控制器，各種各樣的高級語言，如VISUALC + +，Visual Basic之間的所有個人電腦和通訊路徑和Excel VBA兼容的訪問，VBScript，等等，易控組態軟件中應用程序通過MX Component通信組件與GX通信模擬器進行通信。開放MX組件軟件，接口將MX組件后PC端I / F GX模擬器項目菜單，選擇項會被推倒后的CPU類型項目目錄，選擇FX2N（C）項。易控組態軟件和應用程序MX組件、GX模擬器通信方法非常簡單。一個簡單的設置之后，可以建立一個成功的檢測，建立通道時，可以看到VCC成功發現MX組件接口來訪問運行的測試項目。總之，GX模擬器，容易連接控制配置軟件通過MX通信組件，建立信息交換相應的監控界面容易控制配置軟件與最終GXSimulator達到模擬運行單一的個人電腦與電腦顯示器之間的通信模擬運行真正的全虛擬PLC。

（二）應用程序虛擬化。只要有電腦，學生可以完成一系列的實驗監測和完整的PLC系統設計和減少運行的PLC。通過這個實驗系統，主機PLC編程和調試方法，但是學生也學習設計電腦顯示器配置軟件。這個設計可以分為兩種形式： （1）位置監控系統，和相應的通道連接，由教師、學生需要考慮所有的設置和主機監控系統連接。教師向學生提供適當的鏈接地址，學生解決PLC編程和電腦控制界面設計，第二位是唯一可用的。定位和監控系統可以控制PLC，但也要真實反映PLC程序的控制流和操作結果，實際圖像的視覺形象。（2）學生們首先進行PLC編程，GX模擬器的仿真和調試。根據主程序，用于電腦顯示器配置窗口，然后監測要求通信通過MX組件是連接通過一個完整的PLC系統設計實驗。雖然整個虛擬設計，但其設計和實際工業應用程序開發完全一致，因此它具有良好的可用性和流動性。

三、工業清洗機全虛擬控制系統的實現

這是完整的對工業清洗機器的虛擬PLC控制系統，以易控組態軟件的上位監控設計方法展示完全虛擬PLC應用程序和過程。

（一）工業清洗機控制系統和PLC編程和調試分析。工業清洗機的工作流程如下：清洗的工件裝在籃子里，將籃子放置在一個掛桿上，按下開始按鈕，掛桿向下運動到洗滌液，超聲波清洗解決方案之初加熱發生器20分鐘，和超聲波發生器停止沸騰后，工件移動向上，5分鐘停蒸汽加熱后，開始5分鐘噴霧，然后取出工件放置在傳送帶上，按清洗結束按鈕啟動傳送帶工作。根據上面的要求進行GX開發工作流控制程序，梯形圖計劃的很大一部分將準備寫一個虛擬PLC（既啟動LLT），進入調試虛擬仿真調試，完成PLC控制系統編程和工業清洗機器。

（二）易控組態軟件監控界面設計。（1）系統工程的形成：首先遇到配置屏幕運行易控組態軟件，分析工業清洗機器結構和控制系統，建立工程結構框架。控制系統包括一個籃子，啟動/停止按鈕，清洗水箱、加熱器、超聲波發生器、冷凝器、起點、傳送帶和大多數的傳感器。選擇用戶的位置，并放置在適當的配置軟件從窗口的對象庫。（2）動畫：創建圖形用戶窗口連接相關數據對象和實時數據庫對象，并設置動畫屬性。（3）操作策略：按下開始按鈕，掛桿向下運動，噴霧閥開放復雜的動畫和運動傳感器，顯示器和協會等過程，使用腳本運行周期政策策略（通過顏色顯示）的仿真工作。（4）設備配置窗口：打開配置軟件很容易控制的信息添加到控制“IO通信”和“變量”選項。然后適當的設置連接通信參數。

（三）虛擬通道連接與上下位集成調試。（1）容易控制電腦的配置軟件控制接口連接到GX模擬器：開放MX組件的應用軟件提供了GX模擬器。（2）易控組態軟件運行，按下控制面板上的啟動按鈕，PLC開始運行，掛籃將根據程序自動運行，顯示在屏幕上完全符合運行動畫顯示，指示燈熱變色PLC，流體卸貨港，當噴霧閥。因此，整個虛擬映像的上下控制實驗工業清潔機PLC控制系統，就形象、逼真的完成了。

四、總結語

本文描述了不同相對缺乏的PLC和PLC應用程序的整個虛擬教學方法和實驗室方法對各種工業清洗機器的控制。對比傳統方法，整個PLC虛擬仿真系統的建設是完全的實驗室，實現只需要電腦及相關軟件，實現了只需要PC 機和相關軟件即可實現高水平PLC 實驗目的，創建一個PLC可以實現在任何時間任何地方好自主學習平臺，其內容不是實驗室設備，并可以很容易地更新限制實驗材料，增加實驗內容，解決PLC的瓶頸問題，PLC在時間和空間上為了實驗最大化提供了一個學習拓展。具體的教學應用表明，這種方法是有效和可行的，對提高學生的PLC水平應用發揮了積極作用。

作者簡介：：徐廣允，（1984—）男，漢族，云南宣威人，西南大學工學學士，助教、助理工程師，研究方向：自動控制技術、電子技術

參考文獻

[1]高麗萍，鄭萍.基于MCGS 的PLC 虛擬控制系統研究[J].西華大學學報，2006（25）：94-96.

[2]葉力，鄭萍.基于GX 與MCGS 的全虛擬PLC 控制系統研究[J].中國現代教育裝備，2007（12）：39-41.

[3]高欽和，蔣威，管文良. 基于軟件的PLC 虛擬實驗系統的實現[J].實驗室研究與探索， 2007（10）：81-82.

[4]張詠梅，任艷艷. 基于組態王的退火爐PLC 控制系統[J].微計算機信息，2008，5-1：72-73.

[5]潘世永，鄭萍，高麗萍，任銀錄.PLC 遠程仿真控制系統研究[J].技術應用，2005（11）：71-73.

[6]北京九思易自動化軟件有限公司.易控（INSPEC）組態軟件培訓教程[Z]. 2008：3.

[7]廖常初.FX 系列PLC 編程及應用[M].北京：機械工業出版社，2007：6.