全虛擬PLC的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用探討

摘 要：在當(dāng)前可編程序邏輯控制器（PLC）的實(shí)驗(yàn)方法上提出易控組態(tài)軟件，創(chuàng)建一個(gè)完整的虛擬PLC控制系統(tǒng)，可以使工業(yè)真正實(shí)現(xiàn)方便PLC的實(shí)驗(yàn)方法、分析方法。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，例如，使用這種方法時(shí)只有電腦PC機(jī)就能夠完整實(shí)現(xiàn)PLC系統(tǒng)應(yīng)用，控制整個(gè)虛擬PLC實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)程序。在本文中，講述了該方法實(shí)用性廣、遷移性強(qiáng)，其編程方法、監(jiān)控模式、通道設(shè)置等等，與其工業(yè)行業(yè)幾乎是相同的，只要使用PC機(jī)檢測(cè)，可以順利完成這個(gè)測(cè)試，這樣的高水平PLC實(shí)驗(yàn)都可以得到普及，達(dá)到易控組態(tài)軟件全虛擬PLC 的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：全虛擬的PLC、易控組態(tài)軟件；MX組件；GX模擬器

中圖分類號(hào)：C39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2014）-02-00128-02

一、PLC可編程序邏輯測(cè)試系統(tǒng)簡(jiǎn)要介紹

因?yàn)榭刂破鳎≒LC）是廣泛用于工程學(xué)院以及從當(dāng)前職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院提供PLC程序。PLC是可編程邏輯控制器，其有趣的和實(shí)用的課程內(nèi)容是很強(qiáng)大的，需要講解和培訓(xùn)，為創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)課程與行業(yè)實(shí)踐，建立一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)課程的關(guān)鍵問(wèn)題是PLC控制對(duì)象需要解決，PLC目前教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)基本上可以分為三個(gè)類別：

（一）各種全實(shí)物PLC實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。完整的PLC控制系統(tǒng)PLC硬件和各種物理硬件設(shè)備（如繼電器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)、傳感器）等，根據(jù)行業(yè)，結(jié)合實(shí)際的連接，最后通過(guò)主機(jī)PC和PLC通信完成模擬物理主機(jī)的配置。實(shí)現(xiàn)這一實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、學(xué)校或組織者需要購(gòu)買足夠的設(shè)備來(lái)使用在所有方面的實(shí)驗(yàn)中，需要非常高的資本投入。

（二）在一個(gè)或多個(gè)PLC上綁定檢測(cè)系統(tǒng)的硬件和軟件組件。PLC技術(shù)來(lái)開發(fā)一個(gè)虛擬設(shè)備，所有真實(shí)的模擬使用組態(tài)軟件在PC上的PLC控制對(duì)象、動(dòng)畫演示了PLC控制對(duì)象工作過(guò)程配置。具有成本低、不需維護(hù)、靈活、視覺形象良好等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好的解決PLC實(shí)驗(yàn)方法在傳統(tǒng)開設(shè)時(shí)遇到的多種困難。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成，只有電腦顯示器、PLC硬件。然而，這種測(cè)試方法不能與硬件PLC脫離，因?yàn)橛布镻LC，還需要實(shí)驗(yàn)室。

（三）采用PLC仿真軟件，仿真系統(tǒng)的PLC硬件。這只能是主要的實(shí)驗(yàn)仿真編程，GX模擬器如三菱GX開發(fā)人員將提供一個(gè)模擬運(yùn)行。以同樣的方式在第二類可以上下運(yùn)行PLC監(jiān)控系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)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(tài)軟件通過(guò)一個(gè)虛擬串口實(shí)現(xiàn)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(wèn)題，除了西門子PLC，WinAC控制程序運(yùn)行時(shí)引擎，監(jiān)控WinAC VB語(yǔ)言接口的程序提供的“計(jì)算”組件，使用第三方程序可以訪問(wèn)主動(dòng)控制項(xiàng)目過(guò)程控制數(shù)據(jù)，但由于另一個(gè)VB編程的需要，它是不方便的，實(shí)際使用時(shí)，遷移不強(qiáng)。

為了解決上述問(wèn)題，本文對(duì)易控組態(tài)軟件和MX組件的方式進(jìn)行控制，編程平臺(tái)使用GX Developer，GX模擬器用于創(chuàng)建一個(gè)完整的虛擬PLC控制系統(tǒng)，達(dá)到接近工業(yè)實(shí)用、先進(jìn)的PLC和方便的實(shí)驗(yàn)方法。例如，在工業(yè)清洗機(jī)控制系統(tǒng)中只是顯示全部實(shí)現(xiàn)電腦PLC控制實(shí)驗(yàn)如何控制清洗機(jī)的。這個(gè)方法不引入新的編程，只要主要的配置軟件設(shè)計(jì)和編程PLC程序，監(jiān)控模式，設(shè)置了通道，這些和行業(yè)幾乎是相同的，因此，PLC可編程序邏輯控制器有高水平的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)無(wú)處不在，尤其在成人教育的業(yè)余及函授形式中，能夠提供學(xué)生一個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)新形式，采用PLC控制系統(tǒng)來(lái)解決實(shí)驗(yàn)PLC資源較少的瓶頸問(wèn)題，對(duì)PLC的普及教育有很好的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)提出一種新方法來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)全面的虛擬PLC，PLC和改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法能使學(xué)生學(xué)習(xí)PLC課程，更好地理解和應(yīng)用PLC的易控組態(tài)軟件。

二、易控組態(tài)軟件的全虛擬PLC教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成

（一）基于易控組態(tài)軟件三菱PLC 的全虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟。（1）首次安裝三菱編程平臺(tái)，GX開發(fā)者和GX模擬器仿真、控制和安裝MX組件以及易控組態(tài)軟件。（2）GXDeveloper三菱通用編程軟件，全方位的對(duì)三菱PLC進(jìn)行編程，監(jiān)控、調(diào)試和維護(hù)工作，以支持可完成三菱全系列PLC 的編程、監(jiān)控、調(diào)試和維護(hù)工作，可支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB編程。當(dāng)完成梯形圖編輯后，開始啟動(dòng)邏輯測(cè)試工具（LLT），開始虛擬PLC梯型圖項(xiàng)目設(shè)置為自動(dòng)運(yùn)行寫入CPU和虛擬PLC的狀態(tài)。（3）INSPEC是一個(gè)通用的工業(yè)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)過(guò)程和設(shè)備的監(jiān)視和控制自動(dòng)化。根據(jù)實(shí)際的需要，方便監(jiān)控控制配置的軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)的電腦界面，根據(jù)應(yīng)用程序需求控制易控組態(tài)軟件，并連接到每個(gè)屏幕，建立易控組態(tài)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(jí)語(yǔ)言，如VISUALC + +，Visual Basic之間的所有個(gè)人電腦和通訊路徑和Excel VBA兼容的訪問(wèn)，VBScript，等等，易控組態(tài)軟件中應(yīng)用程序通過(guò)MX Component通信組件與GX通信模擬器進(jìn)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(xiàng)目菜單，選擇項(xiàng)會(huì)被推倒后的CPU類型項(xiàng)目目錄，選擇FX2N（C）項(xiàng)。易控組態(tài)軟件和應(yīng)用程序MX組件、GX模擬器通信方法非常簡(jiǎn)單。一個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)置之后，可以建立一個(gè)成功的檢測(cè)，建立通道時(shí)，可以看到VCC成功發(fā)現(xiàn)MX組件接口來(lái)訪問(wèn)運(yùn)行的測(cè)試項(xiàng)目?？傊珿X模擬器，容易連接控制配置軟件通過(guò)MX通信組件，建立信息交換相應(yīng)的監(jiān)控界面容易控制配置軟件與最終GXSimulator達(dá)到模擬運(yùn)行單一的個(gè)人電腦與電腦顯示器之間的通信模擬運(yùn)行真正的全虛擬PLC。

（二）應(yīng)用程序虛擬化。只要有電腦，學(xué)生可以完成一系列的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)和完整的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)和減少運(yùn)行的PLC。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，主機(jī)PLC編程和調(diào)試方法，但是學(xué)生也學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)電腦顯示器配置軟件。這個(gè)設(shè)計(jì)可以分為兩種形式： （1）位置監(jiān)控系統(tǒng)，和相應(yīng)的通道連接，由教師、學(xué)生需要考慮所有的設(shè)置和主機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)連接。教師向?qū)W生提供適當(dāng)?shù)逆溄拥刂罚瑢W(xué)生解決PLC編程和電腦控制界面設(shè)計(jì)，第二位是唯一可用的。定位和監(jiān)控系統(tǒng)可以控制PLC，但也要真實(shí)反映PLC程序的控制流和操作結(jié)果，實(shí)際圖像的視覺形象。（2）學(xué)生們首先進(jìn)行PLC編程，GX模擬器的仿真和調(diào)試。根據(jù)主程序，用于電腦顯示器配置窗口，然后監(jiān)測(cè)要求通信通過(guò)MX組件是連接通過(guò)一個(gè)完整的PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。雖然整個(gè)虛擬設(shè)計(jì)，但其設(shè)計(jì)和實(shí)際工業(yè)應(yīng)用程序開發(fā)完全一致，因此它具有良好的可用性和流動(dòng)性。

三、工業(yè)清洗機(jī)全虛擬控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

這是完整的對(duì)工業(yè)清洗機(jī)器的虛擬PLC控制系統(tǒng)，以易控組態(tài)軟件的上位監(jiān)控設(shè)計(jì)方法展示完全虛擬PLC應(yīng)用程序和過(guò)程。

（一）工業(yè)清洗機(jī)控制系統(tǒng)和PLC編程和調(diào)試分析。工業(yè)清洗機(jī)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(gè)掛桿上，按下開始按鈕，掛桿向下運(yùn)動(dòng)到洗滌液，超聲波清洗解決方案之初加熱發(fā)生器20分鐘，和超聲波發(fā)生器停止沸騰后，工件移動(dòng)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(jié)束按鈕啟動(dòng)傳送帶工作。根據(jù)上面的要求進(jìn)行GX開發(fā)工作流控制程序，梯形圖計(jì)劃的很大一部分將準(zhǔn)備寫一個(gè)虛擬PLC（既啟動(dòng)LLT），進(jìn)入調(diào)試虛擬仿真調(diào)試，完成PLC控制系統(tǒng)編程和工業(yè)清洗機(jī)器。

（二）易控組態(tài)軟件監(jiān)控界面設(shè)計(jì)。（1）系統(tǒng)工程的形成：首先遇到配置屏幕運(yùn)行易控組態(tài)軟件，分析工業(yè)清洗機(jī)器結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，建立工程結(jié)構(gòu)框架?？刂葡到y(tǒng)包括一個(gè)籃子，啟動(dòng)/停止按鈕，清洗水箱、加熱器、超聲波發(fā)生器、冷凝器、起點(diǎn)、傳送帶和大多數(shù)的傳感器。選擇用戶的位置，并放置在適當(dāng)?shù)呐渲密浖拇翱诘膶?duì)象庫(kù)。（2）動(dòng)畫：創(chuàng)建圖形用戶窗口連接相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)象和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，并設(shè)置動(dòng)畫屬性。（3）操作策略：按下開始按鈕，掛桿向下運(yùn)動(dòng)，噴霧閥開放復(fù)雜的動(dòng)畫和運(yùn)動(dòng)傳感器，顯示器和協(xié)會(huì)等過(guò)程，使用腳本運(yùn)行周期政策策略（通過(guò)顏色顯示）的仿真工作。（4）設(shè)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(xiàng)。然后適當(dāng)?shù)脑O(shè)置連接通信參數(shù)。

（三）虛擬通道連接與上下位集成調(diào)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(yīng)用軟件提供了GX模擬器。（2）易控組態(tài)軟件運(yùn)行，按下控制面板上的啟動(dòng)按鈕，PLC開始運(yùn)行，掛籃將根據(jù)程序自動(dòng)運(yùn)行，顯示在屏幕上完全符合運(yùn)行動(dòng)畫顯示，指示燈熱變色PLC，流體卸貨港，當(dāng)噴霧閥。因此，整個(gè)虛擬映像的上下控制實(shí)驗(yàn)工業(yè)清潔機(jī)PLC控制系統(tǒng)，就形象、逼真的完成了。

四、總結(jié)語(yǔ)

本文描述了不同相對(duì)缺乏的PLC和PLC應(yīng)用程序的整個(gè)虛擬教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)室方法對(duì)各種工業(yè)清洗機(jī)器的控制。對(duì)比傳統(tǒng)方法，整個(gè)PLC虛擬仿真系統(tǒng)的建設(shè)是完全的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)只需要電腦及相關(guān)軟件，實(shí)現(xiàn)了只需要PC 機(jī)和相關(guān)軟件即可實(shí)現(xiàn)高水平PLC 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?chuàng)建一個(gè)PLC可以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間任何地方好自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，其內(nèi)容不是實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，并可以很容易地更新限制實(shí)驗(yàn)材料，增加實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，解決PLC的瓶頸問(wèn)題，PLC在時(shí)間和空間上為了實(shí)驗(yàn)最大化提供了一個(gè)學(xué)習(xí)拓展。具體的教學(xué)應(yīng)用表明，這種方法是有效和可行的，對(duì)提高學(xué)生的PLC水平應(yīng)用發(fā)揮了積極作用。

作者簡(jiǎn)介：：徐廣允，（1984—）男，漢族，云南宣威人，西南大學(xué)工學(xué)學(xué)士，助教、助理工程師，研究方向：自動(dòng)控制技術(shù)、電子技術(shù)

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