瞿選益,李　連（廣東省南方高級(jí)技工學(xué)校,廣東 韶關(guān) 512023）

基于Visual Basic 6.0與單片機(jī)的PLC仿真器設(shè)計(jì)

瞿選益,李連
（廣東省南方高級(jí)技工學(xué)校,廣東 韶關(guān) 512023）

三菱PLC編程軟件GXDeveloper結(jié)合仿真軟件GXSimulator6可以實(shí)現(xiàn)在電腦上模擬PLC的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)PLC用戶程序的仿真，但不能直觀地看到外部機(jī)構(gòu)動(dòng)作的情況，本文設(shè)計(jì)中的PLC仿真器可以把軟件仿真結(jié)果通過硬件輸出，進(jìn)而控制外部機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。本文介紹了PLC仿真器軟、硬件設(shè)計(jì)的方法和過程。

PLC仿真器；VisualBasic6.0；單片機(jī)；串口通訊

1　PLC仿真器概述

三菱PLC編程軟件GXDeveloper結(jié)合仿真軟件GXSimulator6可以實(shí)現(xiàn)在電腦上模擬PLC的運(yùn)行，得到PLC程序執(zhí)行后的結(jié)果，這對(duì)于PLC程序的調(diào)試具有莫大的幫助，但是它不能把運(yùn)行結(jié)果輸出，進(jìn)而控制外部的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，不到外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行的情況，即不能進(jìn)行硬件仿真。

PLC仿真器包含了PLC仿真器軟件（計(jì)算機(jī)控制程序）和PLC仿真器硬件兩部分，PLC仿真器實(shí)現(xiàn)仿真的過程如下圖1所示：PLC仿真器實(shí)現(xiàn)仿真包含了如下兩個(gè)過程：（1）PLC仿真器軟件把PLC仿真器硬件采集到的外部開關(guān)量信號(hào)傳輸?shù)饺釭XDeveloper軟件，結(jié)合GXSimulator6對(duì)用戶程序仿真模擬運(yùn)行；（2）PLC仿真器軟件采集用戶程序仿真模擬運(yùn)行后的結(jié)果（輸出繼電器Y的狀態(tài)），并把它送到PLC仿真器硬件，通過PLC仿真器硬件控制外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)硬件仿真。

2　PLC仿真器軟件設(shè)計(jì)

PLC仿真器軟件的主要功能是實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集和傳輸，它需要建立兩個(gè)鏈接：（1）與三菱GXDeveloper軟件及GXSimulator6的鏈接；（2）與PLC硬件的鏈接。

這兩個(gè)鏈接是利用VisualBasic6.0編程語言，結(jié)合三菱MXComponent通訊控件和MicrosoftCommControl6.0通訊控件編寫的PLC仿真器軟件來實(shí)現(xiàn)的。

2.1PLC仿真器軟件與三菱GX Developer軟件及GX Simulator 6通訊鏈接的設(shè)計(jì)

三菱MXComponent通訊控件是三菱公司為方便用戶建立控制系統(tǒng)而專門開發(fā)的通訊控制程序，它支持三菱所有PLC（包括三菱simulator）與計(jì)算機(jī)的所有通訊路徑，它不需要了解復(fù)雜的通訊協(xié)議，只需要進(jìn)行簡單的設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)；它支持VisualBasic、VisualC++、VBA、VBScript、C#等編程語言。

PLC仿真器軟件基于VisualBasic6.0語言編寫，利用MXComponent通訊控件下的MITSUBISHIActMultiControlsVer3.0部件中的ActEasyIF控件實(shí)現(xiàn)。主要用到了ActEasyIF控件下的open、close、getdevice、setdevice、getcputype等命令。

在VisualBasic6.0與MXComponent控件進(jìn)行通信前，首先用open命令打開通訊線路，再利用setdevice命令把PLC仿真器硬件采集到外部開關(guān)信號(hào)送入到三菱GXDeveloper軟件及GXSimulator6，待三菱仿真軟件仿真運(yùn)行用戶程序后，PLC仿真器軟件再利用getdevice命令把程序模擬運(yùn)行結(jié)果取出，待取出數(shù)據(jù)完成后，完成一次通訊，利用close命令關(guān)閉通信線路，以便下一次的通訊。而利用getcputype命令可以獲取當(dāng)前建立鏈接的PLC的型號(hào)。

2.2PLC仿真器軟件與PLC仿真器硬件通訊鏈接的設(shè)計(jì)

PLC仿真器軟件是計(jì)算機(jī)側(cè)應(yīng)用程序，而PLC仿真器硬件是以單片機(jī)為核心的硬件電路。這兩者要建立聯(lián)系就需要單片機(jī)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，本設(shè)計(jì)利用計(jì)算機(jī)與單片機(jī)各自的串口，建立兩者串口通訊的通道，通過計(jì)算機(jī)側(cè)通訊程序與單片機(jī)側(cè)的通訊程序進(jìn)行兩者通訊鏈接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。

為實(shí)現(xiàn)該通訊鏈接，PLC仿真器軟件利用了MicrosoftCommControl6.0串口通訊控件。計(jì)算機(jī)與單片機(jī)進(jìn)行串口通訊的原理是：當(dāng)單片機(jī)作為數(shù)據(jù)發(fā)送端時(shí)，它把數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)的串口通訊劃定的專用接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，當(dāng)單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)完成后，計(jì)算機(jī)讀取接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)，以獲得單片機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，此時(shí)，計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)接收端；當(dāng)計(jì)算機(jī)需要向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，計(jì)算機(jī)作為發(fā)送端，把數(shù)據(jù)發(fā)送到專用發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，待所有數(shù)據(jù)都發(fā)送到發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)后，單片機(jī)側(cè)讀取該緩沖區(qū)，以獲得計(jì)算機(jī)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，此時(shí)，單片機(jī)作為接收端。

VisualBasic6.0編程語言進(jìn)行串口通訊主要要進(jìn)行串口號(hào)的選擇，通訊的格式設(shè)置，計(jì)算機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)格式與單片機(jī)側(cè)數(shù)據(jù)格式的匹配等內(nèi)容。

2.3PLC仿真器軟件程序界面設(shè)計(jì)

為了直觀的顯示出PLC輸入、輸出的狀態(tài)，在PLC仿真器軟件程序界面設(shè)計(jì)了與PLC對(duì)應(yīng)的輸入、輸出指示燈，當(dāng)PLC的輸入、輸出動(dòng)作時(shí)，PLC仿真器軟件程序界面上與之對(duì)應(yīng)的指示燈變?yōu)榧t色，PLC運(yùn)行情況更直觀的模擬顯示出來了。PLC仿真器軟件程序界面如下圖2所示。

3　PLC仿真器硬件設(shè)計(jì)

PLC仿真器硬件主要包含了硬件電路以及單片機(jī)程序兩個(gè)主要部分。

3.1硬件電路設(shè)計(jì)

硬件電路核心是單片機(jī)，它主要包含了電源、串口通訊模塊、輸入模塊、輸出模塊等部分。

為了保證電源的可靠性及穩(wěn)定性，本電路板采用USB直接供電的方式。

串口通訊模塊是PLC仿真器硬件與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通訊的電路連接部件，它利用MAX232芯片把單片機(jī)的單5V（TTL/CMOS）電源轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)串口通訊標(biāo)準(zhǔn)的EIA/TIA-232-E（RS-232）電平，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)間通訊時(shí)電平的一致。單片機(jī)的發(fā)送端接MAX232的TTLInput端，單片機(jī)的接收端接MAX232的TTLOutput端，在PLC仿真器硬件與計(jì)算機(jī)通訊時(shí)，串口通訊模塊的發(fā)送端連接計(jì)算機(jī)側(cè)串口的接收端，串口通訊模塊的接收端連接計(jì)算機(jī)側(cè)串口的發(fā)送端。

輸入模塊主要作用是采集外部開關(guān)量輸入信號(hào)，它由多為按鈕及指示燈組成，按鈕與單片機(jī)的I/O口連接，但相應(yīng)的開關(guān)量動(dòng)作時(shí)，單片機(jī)獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，同時(shí)表示相應(yīng)按鈕有動(dòng)作的輸入指示燈亮。為了方便進(jìn)行外部電路的連接，可以選擇外接開關(guān)作為輸入信號(hào)，留有外接開關(guān)的接線端子。

輸出模塊主要由輸出指示燈、輸出繼電器等組成。當(dāng)PLC仿真器硬件從PLC仿真器軟件處獲得PLC仿真運(yùn)行后輸出繼電器Y的狀態(tài)，并通過單片機(jī)程序運(yùn)行后通過I/O口輸出，同時(shí)，表示該輸出的指示燈亮，同時(shí)，相應(yīng)輸出繼電器動(dòng)作，利用輸出繼電器對(duì)外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。

PLC仿真器硬件主要原件布置圖如下圖3所示。

3.2單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

單片機(jī)主要要進(jìn)行的任務(wù)是單片機(jī)數(shù)據(jù)格式與計(jì)算機(jī)側(cè)PLC仿真器軟件的數(shù)據(jù)格式匹配，外部開關(guān)量的輸入處理，對(duì)來自PLC仿真器軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出處理，以及進(jìn)行串口通訊的設(shè)置等。

單片機(jī)程序框圖如下圖4所示。

4　結(jié)束語

本PLC仿真器結(jié)合三菱GXDeveloper及GXSimulator6可以仿真實(shí)現(xiàn)從用戶程序到外圍硬件的整個(gè)控制系統(tǒng)的仿真運(yùn)行，對(duì)于PLC的學(xué)習(xí)以及PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試都具有積極的作為，它可以縮小PLC系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試的周期，對(duì)于PLC使用的普及具有積極的作用。

[1]三菱電機(jī)自動(dòng)化（上海）有限公司MXComponent版本3編程手冊(cè)[S].

[2]張輝，李榮利，王和平.VisualBasic串口通信及編程實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2011:1.

[3]張樹兵，戴紅，陳哲.VisualBasic6.0入門與提高[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999:6.

[4]郭天祥.新概念51單片機(jī)C語言教程——入門、提高、開發(fā)、拓展[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009:1.

[5]李江全，聶晶，梁習(xí)卉子，劉新英.單片機(jī)串口通信及測(cè)控應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)詳解[M].北京:人民郵電出版社,2014:8.

[6]趙景波，張偉.電路設(shè)計(jì)與制板——Protel99SE高級(jí)應(yīng)用(修訂版)[M].北京:人民郵電出版社,2012:7.