南京科技職業(yè)學(xué)院 曹立碩 劉一明 朱麗琴

宇龍仿真軟件實(shí)現(xiàn)PLC控制氣動系統(tǒng)

南京科技職業(yè)學(xué)院 曹立碩 劉一明 朱麗琴

利用宇龍仿真軟件開發(fā)的典型自動生產(chǎn)線的加工系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了電路、PLC和氣動的混合仿真控制，具有對用戶編制的程序進(jìn)行可視化、自動的評判功能。仿真設(shè)計(jì)及調(diào)試過程體現(xiàn)了一個完整的PLC控制系統(tǒng)開發(fā)過程，即從元件選型、電氣動回路接線到編程調(diào)試，實(shí)際表明，PLC控制的氣動系統(tǒng)采用宇龍軟件仿真進(jìn)行設(shè)計(jì)調(diào)試具有良好的訓(xùn)練效果。

宇龍仿真軟件；氣動系統(tǒng)；PLC仿真控制

自動生產(chǎn)線中氣動控制系統(tǒng)應(yīng)用極其廣泛，專業(yè)學(xué)習(xí)中氣動實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)量不能完全滿足學(xué)生實(shí)踐需求，為了保證學(xué)習(xí)質(zhì)量，可以借助仿真軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)習(xí)效果。宇龍機(jī)電控制仿真軟件就非常適合PLC控制氣動系統(tǒng)的仿真調(diào)試。

一、宇龍仿真軟件概述

上海宇龍軟件工程有限公司開發(fā)的《機(jī)電控制仿真軟件》是用于電氣自動化、機(jī)電一體化及相關(guān)專業(yè)的仿真軟件。對于初學(xué)者理解和學(xué)習(xí)機(jī)電類的知識有非常好的促進(jìn)作用。它由一個元器件庫和用戶可以選擇一些元器件進(jìn)行自由搭建所想象控制系統(tǒng)的工作仿真區(qū)構(gòu)成，元器件庫由電路元器件、液壓元器件、氣動元器件以及各種控制對象組成，該元器件庫是一個開放式的資源庫，可根據(jù)需求將各種元器件和控制對象添加到現(xiàn)有庫中。有些元器件或控制對象還可以讓用戶自己添加或修改。用戶可以自由搭建所需要的電、液、氣自動控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)混合仿真控制，并且能夠?qū)τ脩艟幹频某绦蜻M(jìn)行可視化、自動的評判功能。

二、生產(chǎn)線加工系統(tǒng)功能設(shè)置

生產(chǎn)線加工系統(tǒng)中的工件被物料臺夾緊后送到?jīng)_壓機(jī)構(gòu)下面，完成一次沖壓加工動作，然后再送回松開。系統(tǒng)中主要包括氣源、氣動匯流板、氣缸、氣動手指、單電控?fù)Q向閥、消聲器、快插接頭和氣管等，它們的主要作用是完成工件夾緊和放松、加工臺伸出和縮回與沖壓氣缸的沖壓和抬起。

加工系統(tǒng)的氣動執(zhí)行元件由2個雙作用氣缸和1個氣動手指組成。其中，1B1、1B2為安裝在氣動手指上的2個磁性開關(guān)；2B1、2B2為安裝在加工臺伸縮氣缸上的2個磁性開關(guān)；3B1、3B2為安裝在沖壓氣缸上的2個磁性開關(guān)。加工系統(tǒng)中的PLC選用西門子S7-200系列產(chǎn)品，其型號是CPU226 AC/DC/RLY。

三、宇龍軟件仿真設(shè)計(jì)調(diào)試過程

1.元器件的添加

根據(jù)自動生產(chǎn)線加工系統(tǒng)的功能和要求到器件庫里選擇合適的PLC、氣動元件、交/直流電源、按鈕和接近開關(guān)等元件，單擊移動到仿真操作區(qū)完成添加。添加好元器件后，依次進(jìn)行排版并根據(jù)需要進(jìn)行重命名。

2.氣動回路連接

氣泵連接三聯(lián)件后由四通接頭輸出到3個單電控二位五通電磁換向閥的進(jìn)氣口P，仿真設(shè)計(jì)中排氣口可不連接消聲器，實(shí)際回路中需連接。

電磁閥的常態(tài)位為右位，P通B，A通T1。工作口A和B必須正確連接保證氣路滿足初始狀態(tài)要求，手指氣缸松開，伸縮氣缸伸出，沖壓氣缸縮回。

另外，要啟動氣動回路，氣泵必須連接AC220V電源，同時(shí)，氣泵上部的接口為出氣口，如果誤接下部，則回路無法啟動。

3.PLC控制回路連接

仿真調(diào)試的時(shí)候發(fā)現(xiàn)宇龍軟件中的磁性開關(guān)的接線與實(shí)際不太一致，仿真接線是將2線輸出的棕色線連接直流電源的“+”，藍(lán)色線與PLC的輸入點(diǎn)相連。

三線制的接近開關(guān)選用的是PNP型，棕色線連接直流電源的“+”，藍(lán)色線連接直流電源的“—”，黑色常開輸出連接PLC的輸入點(diǎn)I0.0。輸入的公共端連接直流電源的“—”。

按鈕的接線為一端與PLC輸入點(diǎn)相連，另一端連接直流電源的“+”。電磁閥的接線為一端與PLC輸出點(diǎn)相連，另一端連接直流電源的“+”，輸出的公共端連接直流電源的“—”。

為了接線美觀以及查看方便，不同的線設(shè)置了不同的顏色進(jìn)行區(qū)分。根據(jù)功能要求完成硬件接線并啟動調(diào)試，初始的狀態(tài)如圖1所示。

圖1 綜合控制接線圖

表1 PLC輸入輸

4.PLC程序編寫

宇龍軟件中提供了西門子PLC的軟件仿真環(huán)境，選中PLC右擊選擇“新建程序”進(jìn)入PLC程序編輯視圖，依照表1的輸入輸出信號情況完成加工系統(tǒng)的梯形圖編寫。

需要注意的是，采用順序控制（SCR）指令時(shí)，宇龍仿真軟件中的裝載順序控制繼電器LSCR指令前必須添加SM0.0與母線相連，而實(shí)際編程軟件STEP7-MicroWIN中則不需要。

5.軟硬件聯(lián)調(diào)

編輯完程序，點(diǎn)擊窗口菜單中的“電路仿真-接線圖”回到接線頁面。

啟動機(jī)電控制仿真平臺，當(dāng)工件臺檢測到工件時(shí)，按下綠色啟動按鈕，手指氣缸、伸縮缸、沖壓氣缸按順序動作執(zhí)行，按下紅色停止按鈕，機(jī)電控制仿真平臺停止運(yùn)行。如果出現(xiàn)問題需要進(jìn)行檢查是硬件接線問題還是程序問題。筆者在調(diào)試的過程中曾經(jīng)出現(xiàn)過剛開始調(diào)試有誤刷新幾次后正常運(yùn)行的情況，這也是宇龍仿真軟件中一些不好的地方。

四、結(jié)束語

宇龍仿真軟件在不能實(shí)現(xiàn)一人一套設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室顯得極其重要，只要有一臺筆記本，安裝上軟件即可實(shí)現(xiàn)仿真設(shè)計(jì)和調(diào)試。與設(shè)備相比，宇龍仿真軟件能夠?qū)崿F(xiàn)安全操作，不用操心元器件因接線錯誤造成損失或者人身傷害。但是宇龍仿真與實(shí)際操作在一些方面還是有一定的區(qū)別，比如磁性開關(guān)的接線和LSCR指令。辯證地去利用宇龍軟件的優(yōu)點(diǎn)有助于學(xué)生學(xué)好專業(yè)課程，提高實(shí)踐能力。

[1]江波.基于宇龍機(jī)電仿真軟件電氣仿真故障案例庫建設(shè)研究[J].價(jià)值工程,2015(6):135-137.

[2]宇龍機(jī)電控制仿真軟件使用手冊.

[3]廖常初.PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003.

The realization of PLC control pneumatic system by Yulong simulation software

CAO Lishuo，LIU Yimin，ZHU Liqin
（NanJing Polytechnic Institute，NanJing，JiangSu，210048）

This paper uses Yulong simulation software to simulate a processing system in a automatic production line. It implements a hybrid simulation of circuit, PLC and pneumatic control. It can realize the user program to carry out the visualization, automatic evaluation function. The simulation design and debugging process embodies a complete PLC control system development process, including the component selection, electrical circuit wiring, programming and debugging. Practice shows that design and debugging a PLC control pneumatic system by Yulong simulation software has a good training effect.

Yulong simulation software; Pneumatic system; PLC simulation control

曹立碩（1998—），男，學(xué)生，機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)。