基于組態王的PLC仿真實驗教學平臺設計

劉雪梅　李建勇　宋孟華

摘 要：針對傳統實驗箱進行可編程控制器實驗時的缺點，提出了利用組態軟件c的動畫設計、運行策略等功能設計仿真實驗平臺。通過組態軟件設計的仿真平臺，可以直觀、形象地顯示PLC動態控制過程，從而改善教學條件，提高PLC實驗教學水平。

關鍵詞：Kingview 6.53；實驗教學；PLC；立體車庫

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2017）08-0144-02

Abstract：In view of the shortcoming of the traditional programmable controller experiment， This paper presents a simulation experiment platform of animation design and operation strategy of configuration software， The simulation platform was designed by configuration software， and the dynamic control process of PLC can be shown visually and visually. This method can improve the teaching condition and improve the experiment teaching level of PLC.

Key Words：Kingview 6.53； teaching experiment； PLC； stereo garage

實驗教學是高校學習的重要組成部分，承擔著實踐教學的任務，傳統PLC實驗教學是基于實驗機箱結合指示燈、開關來演示完成的，存在直觀性差，受設備條件限制，不同學生實驗同等力度要求等問題，遠不能滿足為實踐教學服務的需要。從實驗教學意義上來說，希望用有限的設備、多樣化的程序豐富學生的實踐課程，因此在此基礎上，設計了基于組態軟件的PLC實驗仿真教學平臺，該仿真平臺是根據真實的控制對，通過組態軟件對被控對象進行模擬，將PLC程序執行結果動態直接演示出來，通過仿真界面，可以展示實驗中被控對象的動態變化過程。

1實驗教學系統的總體結構

該PLC實驗教學系統有兩個模塊，分別是裝有組態王Kingview 6.53組態軟件的PC上位機和歐姆龍CP1H系列PLC下位機兩部分組成，在上位機中設計仿真界面后，編寫輔助腳本程序，與PLC通訊調試，實現對控制系統的模擬控制。

本文所研究的實驗教學系統只包含了4個基本的實驗，分別是：5層電梯控制系統，自動售貨機控制系統，立體車庫控制系統及水箱水位控制系統。其中，每個實驗中包括實驗目的、I/O分配表、組態界面及梯形圖程序。立體車庫控制系統是實驗中典型事例之一，本文以該實驗為例說明利用組態王Kingview 6.53軟件進行PLC仿真實驗平臺設計的基本方法。

2組態監控界面設計

立體車庫的外形結構是N×M的矩陣模式，這里我們選擇2×3的六位車庫，分別是1、3、5號車位，二層分別是2、4、6號車位。通過PLC對載車板的升降、移動控制來完成存取車過程，由載車板載著汽車停到指定的空車位，然后載車板復位到起點等待下一個汽車的到來，當整個系統里車位停滿系統會停止運行，停止指示燈就會亮。顯示車位已滿。

2.1 工程建立

在組態王Kingview 6.53界面中選擇新建工程，在建立一個新的工程后，保存于指定的目錄，然后在進入組態王的主界面。

新的工程建立以后，就需要對外部設備進行定義，組態王把那些需要與之交換數據的硬件設備或者軟件程序都作為外部設備端口去使用。常見的比如PLC、儀表、模塊、變頻器、板卡等。該監控系統需要的是建立PLC和組態之間的通信，需要定義的外部設備它是在組態王軟件里的“設備配置向導”引導對話框里。

2.2 數據詞典建立

在數據庫建立時應該注意與程序中所需使用的數據變量數量、類型相對應，定義好之后，只要把I/O口變量連接到前面定義的外部設備上就可以和組態軟件設計的仿真系統交換數據。

2.3仿真界面設計及動畫連接

仿真界面設計主要為對立體車庫的運行狀態進行模擬，在工程瀏覽器中添加一個新的畫面命名為“立體車庫檢測界面”。再設置界面基本屬性、參數、所需變量等，在工具箱里選擇所需要的工具搭建一個靜態的立體車庫監控界面。

仿真界面靜態畫面與數據變量之間建立相互對應關系，讓靜態的畫面能夠動起來。在沒有動畫連接之前，數據詞典和靜態畫面是獨立的模塊，若想它們之間建立聯系需要以下步驟：

1）必須將靜態畫面的每個圖素與相應的數據變量建立聯系；

2）編寫命令語言，也就是運行策略。

組態王Kingview 6.53中包含了很多的運行策略構件，如腳本程序、定時器操作等。存車按鈕的腳本命令語言如下：

IF （運行==0）

{

IF（ 車位號==1 && 車位燈1 ==0 ）

存車=1；

IF（ 車位號==2 && 車位燈2 ==0 ）

存車=1；

IF（ 車位號==3 && 車位燈3 ==0 ）

存車=1；

IF（ 車位號==4 && 車位燈4 ==0 ）

存車=1；

IF（ 車位號==5 && 車位燈5 ==0 ）

存車=1；

IF（ 車位號==6 && 車位燈6 ==0 ）

存車=1；

}

3下位機編程

本次設計使用的是OMRON公司CP1H系列CP1H-XA40-DR-A型PLC，編程軟件為CX-Programmer，立體車庫的系統流程圖是以存取車為準則，準確的對要每個汽車進行存放和取走。存取汽車時，這個控制系統中PLC程序接收和感應控制元件輸入的命令語言，根據相應的指令做出一系列的動作，并判斷各運行裝置此刻的動向，讀取當前車庫各個車位的存放實時情況，然后將狀態信息反饋給系統執行裝置，帶動載車盤實現升降、左右移動，去完成車輛的存/取的指令和相關的指示燈情況。整個運行過程的流程圖如圖1所示，這個停車系統用故障和急停裝置保護系統的安全，一旦發生意外情況，按下停止按鈕系統就會停止運行，并且故障指示燈會亮。

PLC具體的I＼O地址分配如下表1所示。

4組態仿真結果

下圖中運行指示燈會根據系統的運行和停止而變化，運行時是紅色，停止時是綠色，同樣存車、取車、每個車位燈的設置和運行指示燈一樣，下圖中看到的車號選擇顯示可以選沒有車的車位進行操作。按下2號車按鈕載車板就會把車放到2號車位，同樣3號車、6號車也是如此（見圖2）。

5 總結

本文搭建了基于組態軟件的PLC仿真實驗教學系統，體現了組態軟件應用在PLC實驗教學中的優勢，為實際被控對象進行進一步擴展、補充，豐富了學生的工程實戰經驗。

參考文獻

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