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组态仿真在PLC教学中的应用

作者:刘广 字数:1752  点击:

摘 要:本文介绍了基于MCGS组态软件与西门子S7-200系列可编程序控制器的机械手自动控制系统设计,给出了试验台控制系统仿真系统的结构、软件设计和组态过程。

关键词:组态软件;PLC控制系统;仿真

1 PLC的组态仿真实现

PLC是PLC控制系统的核心,实现PLC仿真是实现整个系统仿真的关键。而实现PLC仿真的实质,是使某种设备能模仿PLC控制系统中除PLC以外的所有输入、输出设备,而且这些设备能根据用户程序(如梯形图程序)运行起来。

为了实现以上要求,选用了人机界面作为模拟设备。它有丰富的输入、输出指示器,经设计可以用来模拟现场的各种设备,并即时显示设备的运行状态;它模拟的主令控制器件可以直接在触摸屏上操作;它还具有强大的策略构件,使人机界面得以执行数值运算、逻辑判断、流程控制、数值传送、数值转换、计时器、计数器等,还可以模拟更智能化的控制设备的需求;另外,它的运行方式与PLC相类似,采用循环扫描方式;更为重要的是,PLC和人机界面之间的寄存器数据可以直接读取。这样就很好地解决了用户程序的输入和识别问题,也就实现了对PLC的仿真。

2 系统构成

利用“MCGS”软件设计PLC仿真控制对象,是指在计算机上运行事先编写好的应用程序,用软件来代替硬件(被控对象)的工作,借助计算机屏幕观察控制过程与结果。仿真PLC控制对象的实验系统结构如图1。上位机微机配有“MCGS”软件和西门子PLC编程软件STEP7-Micro/WIN软件,下位机采用西门子S7-200型的PLC。“MCGS”软件通过RS232接口与PLC之间进行通信,并监控PLC所有存储器、控制器及I/O接口的状态,以变量值的形式传输到计算机上,供上位机使用、处理。

3 系统的实现

利用“MCGS”软件设计的应用软件,可以仿真多种PLC控制对象。仿真的被控对象不仅可以接受多种由PLC发出的控制信号,如逻辑开关信号、继电器控制信号、脉冲信号和各种数值信号等,还能按照程序的算法以动画、数值、文字、标尺等形式在计算机屏幕上反映出PLC的控制过程与结果,可以直接从屏幕上观察PLC的控制结果正确与否;“MCGS”亦可向PLC发出各种命令信号,如逻辑开关控制信号、继电器开关信号、中断信号及位置信号等。“MCGS”还能以按钮、滑动标尺、数值输入及单选框、复选框等形式向PLC发出各种命令和输出各种参数,,以配合PLC的控制,反映PLC与被控对象(软件仿真的被控对象)及控制结果之间的关系。

要使画面中各图素能够生动、逼真的运动或显示,在“MCGS”中需定义一些内存变量与外部I/O变量进行配合,并通过在其应用程序命令语言中书写程序控制自己的应用程序,驱动画面,用这种仿真方法开发PLC仿真控制对象,其优点是周期短、费用低、可靠性高,能节省电力资源,维护要求较低,不会危及人身和设备安全;同时,其模拟效果逼真,人机界面生动友好,能达到很好的实验效果。

4 机械手控制系统组态仿真实例

4.1 控制要求

按下启动按钮后,机械手下移5S,夹紧2S,上升5S,右移10S,下移5S,放松2S,上移5S,左移10S,最后回到原始位置,自动循环。

4.2 变量及PLC地址分配

总之,随着现在教学手段的不断发展,组态仿真技术越来越普遍的应用于实验课程中,它很好地解决了PLC课程实验需要实际控制对象的问题。另外,仿真控制对象开发简单,研制周期短,并且具有练好的兼容性及可扩展性,不需要维护,集众多优点于一体,所以开发多个仿真控制对象,可以使实验内容多样化,趣味化,能够更好的达到教学目的。同时,用组态软件建立实际工程的监控画面,与自动控制设备组成控制系统,能较好地模拟工程实践情况,极大增加了学生的兴趣,系统接线方便,实验效果好,有利于提高学生的动手能力和工程实践经验。

参考文献

[1]袁秀英.组态控制技术.北京:电子工业出版社,2003

[2]郁汉琪,等.电气控制与可编程序控制器应用技术.南京:东南大学出版社,2003

[3]王兆义.小型可编程序控制器实用技术(第2版).北京:机械工业出版社, 2008.


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