劉雪梅　李建勇　宋孟華

摘 要：針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行可編程控制器實(shí)驗(yàn)時(shí)的缺點(diǎn)，提出了利用組態(tài)軟件c的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、運(yùn)行策略等功能設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)組態(tài)軟件設(shè)計(jì)的仿真平臺(tái)，可以直觀、形象地顯示PLC動(dòng)態(tài)控制過(guò)程，從而改善教學(xué)條件，提高PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：Kingview 6.53；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；PLC；立體車(chē)庫(kù)

中圖分類(lèi)號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)是高校學(xué)習(xí)的重要組成部分，承擔(dān)著實(shí)踐教學(xué)的任務(wù)，傳統(tǒng)PLC實(shí)驗(yàn)教學(xué)是基于實(shí)驗(yàn)機(jī)箱結(jié)合指示燈、開(kāi)關(guān)來(lái)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(shí)驗(yàn)同等力度要求等問(wèn)題，遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足為實(shí)踐教學(xué)服務(wù)的需要。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)意義上來(lái)說(shuō)，希望用有限的設(shè)備、多樣化的程序豐富學(xué)生的實(shí)踐課程，因此在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于組態(tài)軟件的PLC實(shí)驗(yàn)仿真教學(xué)平臺(tái)，該仿真平臺(tái)是根據(jù)真實(shí)的控制對(duì)，通過(guò)組態(tài)軟件對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行模擬，將PLC程序執(zhí)行結(jié)果動(dòng)態(tài)直接演示出來(lái)，通過(guò)仿真界面，可以展示實(shí)驗(yàn)中被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

該P(yáng)LC實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)有兩個(gè)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(jì)仿真界面后，編寫(xiě)輔助腳本程序，與PLC通訊調(diào)試，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的模擬控制。

本文所研究的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)只包含了4個(gè)基本的實(shí)驗(yàn)，分別是：5層電梯控制系統(tǒng)，自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)，立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)及水箱水位控制系統(tǒng)。其中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)中包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、I/O分配表、組態(tài)界面及梯形圖程序。立體車(chē)庫(kù)控制系統(tǒng)是實(shí)驗(yàn)中典型事例之一，本文以該實(shí)驗(yàn)為例說(shuō)明利用組態(tài)王Kingview 6.53軟件進(jìn)行PLC仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)的基本方法。

2組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

立體車(chē)庫(kù)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(chē)庫(kù)，分別是1、3、5號(hào)車(chē)位，二層分別是2、4、6號(hào)車(chē)位。通過(guò)PLC對(duì)載車(chē)板的升降、移動(dòng)控制來(lái)完成存取車(chē)過(guò)程，由載車(chē)板載著汽車(chē)停到指定的空車(chē)位，然后載車(chē)板復(fù)位到起點(diǎn)等待下一個(gè)汽車(chē)的到來(lái)，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)里車(chē)位停滿(mǎn)系統(tǒng)會(huì)停止運(yùn)行，停止指示燈就會(huì)亮。顯示車(chē)位已滿(mǎn)。

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(gè)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(duì)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(jiàn)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(duì)話(huà)框里。

2.2 數(shù)據(jù)詞典建立

在數(shù)據(jù)庫(kù)建立時(shí)應(yīng)該注意與程序中所需使用的數(shù)據(jù)變量數(shù)量、類(lèi)型相對(duì)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(jì)的仿真系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。

2.3仿真界面設(shè)計(jì)及動(dòng)畫(huà)連接

仿真界面設(shè)計(jì)主要為對(duì)立體車(chē)庫(kù)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，在工程瀏覽器中添加一個(gè)新的畫(huà)面命名為“立體車(chē)庫(kù)檢測(cè)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(gè)靜態(tài)的立體車(chē)庫(kù)監(jiān)控界面。

仿真界面靜態(tài)畫(huà)面與數(shù)據(jù)變量之間建立相互對(duì)應(yīng)關(guān)系，讓靜態(tài)的畫(huà)面能夠動(dòng)起來(lái)。在沒(méi)有動(dòng)畫(huà)連接之前，數(shù)據(jù)詞典和靜態(tài)畫(huà)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(huà)面的每個(gè)圖素與相應(yīng)的數(shù)據(jù)變量建立聯(lián)系；

2）編寫(xiě)命令語(yǔ)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(shí)器操作等。存車(chē)按鈕的腳本命令語(yǔ)言如下：

IF （運(yùn)行==0）

{

IF（ 車(chē)位號(hào)==1 && 車(chē)位燈1 ==0 ）

存車(chē)=1；

IF（ 車(chē)位號(hào)==2 && 車(chē)位燈2 ==0 ）

存車(chē)=1；

IF（ 車(chē)位號(hào)==3 && 車(chē)位燈3 ==0 ）

存車(chē)=1；

IF（ 車(chē)位號(hào)==4 && 車(chē)位燈4 ==0 ）

存車(chē)=1；

IF（ 車(chē)位號(hào)==5 && 車(chē)位燈5 ==0 ）

存車(chē)=1；

IF（ 車(chē)位號(hào)==6 && 車(chē)位燈6 ==0 ）

存車(chē)=1；

}

3下位機(jī)編程

本次設(shè)計(jì)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(chē)庫(kù)的系統(tǒng)流程圖是以存取車(chē)為準(zhǔn)則，準(zhǔn)確的對(duì)要每個(gè)汽車(chē)進(jìn)行存放和取走。存取汽車(chē)時(shí)，這個(gè)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(yǔ)言，根據(jù)相應(yīng)的指令做出一系列的動(dòng)作，并判斷各運(yùn)行裝置此刻的動(dòng)向，讀取當(dāng)前車(chē)庫(kù)各個(gè)車(chē)位的存放實(shí)時(shí)情況，然后將狀態(tài)信息反饋給系統(tǒng)執(zhí)行裝置，帶動(dòng)載車(chē)盤(pán)實(shí)現(xiàn)升降、左右移動(dòng)，去完成車(chē)輛的存/取的指令和相關(guān)的指示燈情況。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的流程圖如圖1所示，這個(gè)停車(chē)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(huì)停止運(yùn)行，并且故障指示燈會(huì)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(huì)根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行和停止而變化，運(yùn)行時(shí)是紅色，停止時(shí)是綠色，同樣存車(chē)、取車(chē)、每個(gè)車(chē)位燈的設(shè)置和運(yùn)行指示燈一樣，下圖中看到的車(chē)號(hào)選擇顯示可以選沒(méi)有車(chē)的車(chē)位進(jìn)行操作。按下2號(hào)車(chē)按鈕載車(chē)板就會(huì)把車(chē)放到2號(hào)車(chē)位，同樣3號(hào)車(chē)、6號(hào)車(chē)也是如此（見(jiàn)圖2）。

5 總結(jié)

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

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