淺談PLC與觸摸屏聯合仿真的應用

摘?要：本文以PLC控制交通燈為例，主要介紹了PLC編程軟件GX Developer、GX Works2、GX Works3與觸摸屏軟件GT Designer3聯合仿真的應用。這種模擬仿真的方式既可以促進教師教學形式的多樣化，又可以啟發學生在沒有PLC和觸摸屏實物的條件下，利用模擬仿真熟悉PLC基礎知識及觸摸屏技術，進而提高學生學習的積極性和主動性，鍛煉學生的實踐動手能力。

關鍵詞：PLC編程軟件；觸摸屏軟件；聯合仿真

Abstract：This paper mainly introduces the application of co-simulation of PLC programming software GX Developer，GX Works2，GX Works3 and touch screen software GT Designer3，taking PLC control of traffic lights as an example.This simulation method can not only promote the diversification of teachers' teaching forms， but also inspire students to use simulation to familiarize themselves with PLC basic knowledge and touch screen technology without PLC and touch screen objects，so as to improve students' motivation and initiative in learning and exercise students' practical ability.

Keywords：PLC programming software;Touch screen software;Co-simulation

在PLC的學習中，如果在硬件條件不具備或者當前的硬件條件不很先進的情況下，可以運用PLC編程軟件與觸摸屏軟件聯合仿真，既可以基于某款PLC進行程序設計，也可以通過觸摸屏設計人機界面，加深學生對PLC的理解和應用。本文以PLC控制交通燈的例子，主要介紹PLC的三種編程軟件GX Developer、GX Works2、GX Works3與觸摸屏軟件GT Designer3聯合仿真的應用。

1 仿真案例：交通燈的PLC控制系統

本文以南北方向的交通燈控制為例，用PLC控制交通燈按設定時間間隔有規律地變化。學生掌握了程序設計及仿真方法之后，可自主設計完成PLC控制十字路口交通燈的程序設計及仿真。

1.1 控制系統時序要求

如圖1所示，某路口南北方向交通燈的時序要求：當啟動按鈕按下時，綠燈先亮，綠燈亮15s后變為閃爍，綠燈閃爍5s后熄滅；綠燈熄滅黃燈亮，黃燈亮10s后熄滅；黃燈熄滅紅燈亮，紅燈亮30s后熄滅；紅燈熄滅綠燈亮……然后不斷循環；當停止按鈕按下時，不管當前哪個燈在工作，都要熄滅。

1.2 PLC的I/O地址分配

在分配PLC的I/O（輸入/輸出）地址時，可按需分配，本文按下表所示地址分配表進行I/O地址的分配。

1.3 PLC程序設計

在PLC編程軟件GX Developer、GX Works2中輸入程序時，新建工程選擇的PLC系列是FXCPU，PLC類型（或機型）選擇的是FX3U，在設計綠燈閃爍時，可用PLC自帶的特殊輔助繼電器M8013來實現。GX Works3主要用于對FX5U和R系列PLC的編程，創建新工程時，PLC系列選擇的是FX5CPU，PLC機型選擇的是FX5U，在設計綠燈閃爍時，可用PLC自帶的特殊繼電器SM412來實現。這里簡單設計一下能按時序要求控制交通燈的程序，FX3U PLC程序設計如圖2所示。程序的實現方法不唯一，學生可按自己厘清的思路設計。

在控制程序中，為什么在啟動按鈕X0的兩端并聯輔助繼電器M0的常開觸點，在停止按鈕X1上串聯M1的常閉觸點呢？程序里的M0和M1分別對應了觸摸屏軟件里的啟動按鈕和停止按鈕。因為在設計觸摸屏的啟動按鈕或停止按鈕時，一般不直接用輸入繼電器X定義按鈕，因為PLC的輸入繼電器X是由外部設備驅動的。

2 觸摸屏畫面設計

在GT Designer3新建工程時，如果PLC編程軟件選擇的是FX3U，則在連接機器設置時機種要選擇MELSEC-FX；如果PLC編程軟件選擇的是FX5U，則在連接機器設置時機種要選擇MELSEC iQ-F。啟動按鈕和停止按鈕控制的軟元件分別是PLC的M0和M1，三個指示燈關聯的軟元件分別是Y0、Y1、Y2。觸摸屏畫面設計如圖3所示，學生可根據需求設計更美觀的人機界面，比如計時器可以設計成倒計時等。

3 仿真

3.1 GX Developer與GT Designer3聯合仿真

進行GX Developer與GT Designer3聯合仿真時，共需要安裝三個軟件：PLC編程軟件GX Developer、PLC仿真軟件GX Simulator、觸摸屏軟件GT Works3（包括觸摸屏編輯軟件GT Designer3和觸摸屏仿真軟件GT Simulator3）。

仿真時，需要先在GX Developer中啟動仿真，因為GX Developer沒有自帶的仿真軟件，仿真時需要另外安裝仿真軟件GX Simulator（版本6.00A以上），安裝完仿真軟件后，不會出現單獨的仿真軟件圖標，因為GX Simulator成為GX Developer的一個插件了。

仿真步驟：

（1）在GX Developer中，通過點擊如圖4所示的快捷圖標，或者通過菜單欄中的工具→梯形圖邏輯測試起動/結束，啟動PLC仿真。

（2）在GT Designer3中完成模擬器設置，模擬器設置界面如圖5所示。PLC編程軟件用的GX Developer，連接方式選GX Simulator，然后啟動模擬器進行PLC與觸摸屏聯合模擬仿真。聯合仿真畫面如圖6所示，按下觸摸屏啟動按鈕后，交通燈按控制時序要求工作，按下觸摸屏停止按鈕后，交通燈停止工作。

（3）停止聯合仿真時，先在GT Designer3中退出模擬器，再在GX Developer中結束梯形圖邏輯測試。

3.2 GXWorks2與GT Designer3聯合仿真

進行GX Works2與GT Designer3聯合仿真時，GX Works2自帶仿真軟件GX Simulator2，只需另外安裝觸摸屏軟件GT Works3即可。

仿真步驟：

（1）在GX Works2中，通過菜單欄中的調試→模擬開始/停止，或者點擊對應的快捷圖標，啟動PLC仿真。

（2）在GT Designer3中完成模擬器設置，模擬器設置界面如圖7所示。編程軟件用的是GX Works2，那么連接方式選GX Simulator2，設置完后啟動模擬器進行PLC與觸摸屏聯合模擬仿真，聯合仿真畫面如圖8所示。

（3）停止聯合仿真時，先在GT Designer3中退出模擬器，然后在GX Works2中停止模擬。

3.3 GXWorks3與GT Designer3聯合仿真

進行GX Works3與GT Designer3聯合仿真時，GX Works3自帶仿真軟件GX Simulator3，只需另外安裝觸摸屏軟件GT Works3即可。

仿真步驟：

（1）在GX Works3中，通過菜單欄中的調試→模擬→模擬開始，或者點擊對應的快捷圖標，啟動PLC仿真。

（2）在GT Designer3中，按圖9所示進行模擬器設置，編程軟件用的是GX Works3，那么連接方式選GX Simulator3，設置完啟動模擬器進行聯合模擬仿真，聯合仿真畫面如圖10所示。

（3）停止聯合仿真時，先在GT Designer3中退出模擬器，然后在GX Works3中停止模擬。

結語

本文所涉及的PLC與觸摸屏聯合仿真的內容，皆經過實際操作驗證通過。這種聯合仿真教學方式，不但便于學生理解PLC和觸摸屏相關知識，還便于學生查找仿真過程中出現的問題，進而激勵學生不斷提高發現問題、解決問題的能力。

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作者簡介：杜秀芳（1982—?），女，漢族，山東濱州人，碩士研究生，講師，研究方向：電氣自動化技術。