基于組態(tài)王的PLC仿真實驗教學(xué)平臺設(shè)計

劉雪梅　李建勇　宋孟華

摘 要：針對傳統(tǒng)實驗箱進(jìn)行可編程控制器實驗時的缺點，提出了利用組態(tài)軟件c的動畫設(shè)計、運(yùn)行策略等功能設(shè)計仿真實驗平臺。通過組態(tài)軟件設(shè)計的仿真平臺，可以直觀、形象地顯示PLC動態(tài)控制過程，從而改善教學(xué)條件，提高PLC實驗教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：Kingview 6.53；實驗教學(xué)；PLC；立體車庫

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)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(xué)是高校學(xué)習(xí)的重要組成部分，承擔(dān)著實踐教學(xué)的任務(wù)，傳統(tǒng)PLC實驗教學(xué)是基于實驗機(jī)箱結(jié)合指示燈、開關(guān)來演示完成的，存在直觀性差，受設(shè)備條件限制，不同學(xué)生實驗同等力度要求等問題，遠(yuǎn)不能滿足為實踐教學(xué)服務(wù)的需要。從實驗教學(xué)意義上來說，希望用有限的設(shè)備、多樣化的程序豐富學(xué)生的實踐課程，因此在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了基于組態(tài)軟件的PLC實驗仿真教學(xué)平臺，該仿真平臺是根據(jù)真實的控制對，通過組態(tài)軟件對被控對象進(jìn)行模擬，將PLC程序執(zhí)行結(jié)果動態(tài)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(tài)變化過程。

1實驗教學(xué)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

該P(yáng)LC實驗教學(xué)系統(tǒng)有兩個模塊，分別是裝有組態(tài)王Kingview 6.53組態(tài)軟件的PC上位機(jī)和歐姆龍CP1H系列PLC下位機(jī)兩部分組成，在上位機(jī)中設(shè)計仿真界面后，編寫輔助腳本程序，與PLC通訊調(diào)試，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的模擬控制。

本文所研究的實驗教學(xué)系統(tǒng)只包含了4個基本的實驗，分別是：5層電梯控制系統(tǒng)，自動售貨機(jī)控制系統(tǒng)，立體車庫控制系統(tǒng)及水箱水位控制系統(tǒng)。其中，每個實驗中包括實驗?zāi)康摹/O分配表、組態(tài)界面及梯形圖程序。立體車庫控制系統(tǒng)是實驗中典型事例之一，本文以該實驗為例說明利用組態(tài)王Kingview 6.53軟件進(jìn)行PLC仿真實驗平臺設(shè)計的基本方法。

2組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計

立體車庫的外形結(jié)構(gòu)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(fù)位到起點等待下一個汽車的到來，當(dāng)整個系統(tǒng)里車位停滿系統(tǒng)會停止運(yùn)行，停止指示燈就會亮。顯示車位已滿。

2.1 工程建立

在組態(tài)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(jìn)入組態(tài)王的主界面。

新的工程建立以后，就需要對外部設(shè)備進(jìn)行定義，組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備或者軟件程序都作為外部設(shè)備端口去使用。常見的比如PLC、儀表、模塊、變頻器、板卡等。該監(jiān)控系統(tǒng)需要的是建立PLC和組態(tài)之間的通信，需要定義的外部設(shè)備它是在組態(tài)王軟件里的“設(shè)備配置向?qū)А币龑?dǎo)對話框里。

2.2 數(shù)據(jù)詞典建立

在數(shù)據(jù)庫建立時應(yīng)該注意與程序中所需使用的數(shù)據(jù)變量數(shù)量、類型相對應(yīng)，定義好之后，只要把I/O口變量連接到前面定義的外部設(shè)備上就可以和組態(tài)軟件設(shè)計的仿真系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。

2.3仿真界面設(shè)計及動畫連接

仿真界面設(shè)計主要為對立體車庫的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)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(shè)置界面基本屬性、參數(shù)、所需變量等，在工具箱里選擇所需要的工具搭建一個靜態(tài)的立體車庫監(jiān)控界面。

仿真界面靜態(tài)畫面與數(shù)據(jù)變量之間建立相互對應(yīng)關(guān)系，讓靜態(tài)的畫面能夠動起來。在沒有動畫連接之前，數(shù)據(jù)詞典和靜態(tài)畫面是獨(dú)立的模塊，若想它們之間建立聯(lián)系需要以下步驟：

1）必須將靜態(tài)畫面的每個圖素與相應(yīng)的數(shù)據(jù)變量建立聯(lián)系；

2）編寫命令語言，也就是運(yùn)行策略。

組態(tài)王Kingview 6.53中包含了很多的運(yùn)行策略構(gòu)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(yùn)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(jī)編程

本次設(shè)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(tǒng)流程圖是以存取車為準(zhǔn)則，準(zhǔn)確的對要每個汽車進(jìn)行存放和取走。存取汽車時，這個控制系統(tǒng)中PLC程序接收和感應(yīng)控制元件輸入的命令語言，根據(jù)相應(yīng)的指令做出一系列的動作，并判斷各運(yùn)行裝置此刻的動向，讀取當(dāng)前車庫各個車位的存放實時情況，然后將狀態(tài)信息反饋給系統(tǒng)執(zhí)行裝置，帶動載車盤實現(xiàn)升降、左右移動，去完成車輛的存/取的指令和相關(guān)的指示燈情況。整個運(yùn)行過程的流程圖如圖1所示，這個停車系統(tǒng)用故障和急停裝置保護(hù)系統(tǒng)的安全，一旦發(fā)生意外情況，按下停止按鈕系統(tǒng)就會停止運(yùn)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(tài)仿真結(jié)果

下圖中運(yùn)行指示燈會根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行和停止而變化，運(yùn)行時是紅色，停止時是綠色，同樣存車、取車、每個車位燈的設(shè)置和運(yùn)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(jìn)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(jié)

本文搭建了基于組態(tài)軟件的PLC仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)，體現(xiàn)了組態(tài)軟件應(yīng)用在PLC實驗教學(xué)中的優(yōu)勢，為實際被控對象進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展、補(bǔ)充，豐富了學(xué)生的工程實戰(zhàn)經(jīng)驗。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉屹巍.基于PLC的立體車庫控制系統(tǒng)設(shè)計[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程，2011（27）：231-233.

[2] 楊麗英.升降橫移式智能化立體車庫設(shè)計與研究[D]. 山東大學(xué)，2010.

[3] 魏麗.基于巷道堆垛式立體車庫的車輛存取策略算法研究[D]. 重慶交通大學(xué)， 2015.

[4] 譚仁人.基于PLC控制的升降橫移式自動化立體車庫系統(tǒng)研究與設(shè)計[D]. 電子科技大學(xué)，2012.