王振力 劉 洋

[摘要]本文對多家PLC公司的PLC仿真軟件進(jìn)行了介紹,探討了仿真軟件在PLC實驗教學(xué)中的應(yīng)用,利用仿真軟件進(jìn)行實驗教學(xué),可以克服傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的一些不足,使實驗更加方便、靈活、直觀,能取得更好的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞]PLC 仿真軟件 實驗教學(xué) 應(yīng)用

[中圖分類號]TP[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A[文章編號]1007-9416(2009)12-0055-04

1 引言

可編程控制器(Programable Logic Controller,以下簡稱PLC)是一種以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計算機(jī)技術(shù)、

自動化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動化控制裝置。目前,在PLC實驗教學(xué)方面,國內(nèi)多數(shù)高校仍主要采用實物PLC設(shè)備進(jìn)行硬件連線和軟件編程,大多數(shù)采用各種現(xiàn)成的實驗箱。這種傳統(tǒng)的實驗方式存在兩個弊端:一是實驗線路大多固定,不具備靈活性。學(xué)生只能按部就班地完成驗證性實驗,無法調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。二是實驗箱內(nèi)PLC機(jī)型陳舊,無法擴(kuò)展新的功能和學(xué)習(xí)其他型號PLC。而現(xiàn)在各個PLC公司的PLC種類不斷更新?lián)Q代,導(dǎo)致高校的實驗設(shè)備與實際工程應(yīng)用相比技術(shù)滯后。由于受實驗室條件的限制,在給學(xué)生開設(shè)一些擴(kuò)展型、設(shè)計型以及綜合型實驗時將會遇到困難。

隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了用計算機(jī)仿真軟件代替實際硬件設(shè)備進(jìn)行實驗教學(xué)的新方法。這種新型的虛擬實驗技術(shù)最大的特點就是可以擺脫實驗室硬件條件的限制,學(xué)生可以在自己的計算機(jī)上創(chuàng)建一個虛擬實驗室。仿真實驗教學(xué)的各類仿真軟件提供了豐富功能,提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,幫助學(xué)生更快、更好地掌握教學(xué)內(nèi)容,加深學(xué)生對概念、原理的理解,進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。

2PLC仿真軟件簡介

目前,各個PLC生產(chǎn)廠家為了方便PLC程序調(diào)試推出了各自的PLC仿真軟件,如OMRON公司的CX-Simulator軟件、Siemnes公司的S7-PLCSIM軟件、三菱公司的GX-Simulator軟件等。利用PLC仿真軟件作為實驗教學(xué)的工具,學(xué)生在實驗的過程中就學(xué)會了多種PLC的使用方法。

各個PLC公司的配套軟件都已經(jīng)相當(dāng)齊全,其中包括PLC編程軟件、PLC仿真軟件、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件、監(jiān)控組態(tài)軟件等,通過PLC編程軟件和PLC仿真軟件進(jìn)行PLC學(xué)習(xí)已經(jīng)成為了PLC入門的簡單方式,這也使其更適合PLC實驗教學(xué)應(yīng)用。

各種PLC仿真軟件的功能基本一致,那就是在沒有PLC硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上進(jìn)行PLC仿真,建立一個虛擬的PLC設(shè)備,通過PLC編程軟件完成PLC程序下載、程序調(diào)試等功能。具體功能包括對PLC輸入輸出的模擬、變量的讀寫操作、程序運(yùn)行的控制、變量狀態(tài)監(jiān)視等。

由于PLC仿真軟件簡單方便,學(xué)生就可以很快地完成從PLC機(jī)型學(xué)習(xí)到PLC程序設(shè)計再到程序功能分析和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計流程。

3PLC仿真軟件在實驗教學(xué)中應(yīng)用

PLC仿真軟件在實驗中主要起到仿真運(yùn)行的作用,向?qū)W生提供交互的界面和平臺,形象生動地完成程序設(shè)計、調(diào)試、分析和測試等功能。

3.1PLC仿真軟件實驗步驟

(1)根據(jù)實驗內(nèi)容明確控制要求;

(2)通過PLC編程軟件編寫PLC程序;

(3)通過PLC仿真軟件建立一個虛擬的PLC設(shè)備;

(4)將PLC程序下載到虛擬PLC中進(jìn)行仿真運(yùn)行。

3.2仿真運(yùn)行

程序下載完畢,點擊“運(yùn)行”按鈕后,就可以從監(jiān)控軟件界面上讀得虛擬PLC中變量的狀態(tài)。整個仿真運(yùn)行過程可分成以下幾個步驟:

(1)數(shù)據(jù)輸入:可以采用模擬I/O設(shè)備、變量值設(shè)定、變量值鎖定等方式輸入開關(guān)量和模擬量值;

(2)運(yùn)行設(shè)置:可以通過調(diào)試面板對PLC運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,如運(yùn)行、復(fù)位、單步運(yùn)行等;

(3)狀態(tài)監(jiān)控:可以通過監(jiān)控界面完成梯形圖能流、變量數(shù)值、時序圖等狀態(tài)監(jiān)視;

(4)數(shù)據(jù)輸出:可以采用模擬I/O設(shè)備、輸出變量表等方式測試輸出值。

4PLC仿真軟件應(yīng)用實例

電動機(jī)啟停控制是PLC課程教學(xué)中最常見的控制案例,我們就以它為例來介紹OMRON公司PLC仿真軟件CX-Simulator在實驗教學(xué)的應(yīng)用。

電動機(jī)啟?？刂铺菪螆D程序如圖1所示。采用輸出繼電器的自保持觸點完成自鎖功能,采用定時器完成延時停機(jī)控制?？刂瞥绦?qū)崿F(xiàn)下述功能:按下啟動按鈕I0.0,電動機(jī)Q100.0開始運(yùn)行;按下停止按鈕I0.1,電動機(jī)停止運(yùn)行,冷卻風(fēng)扇被定時器Tl延遲10s后停止運(yùn)行。

使用CX-Simulator仿真軟件進(jìn)行實驗的步驟如下:

第一步,編寫程序。用CX-Progarmmer軟件編寫圖1所示梯形圖程序。

第二步,建立仿真PLC。用CX-Simulator仿真軟件建立一個仿真PLC并選擇PLC的型號如圖2。

第三步,設(shè)定PLC狀態(tài)。點擊“Connect”按鈕將仿真PLC設(shè)置成連接狀態(tài);點擊“運(yùn)行”按鈕將仿真PLC設(shè)置成運(yùn)行狀態(tài)。

第四步,程序下載。用CX-Progarmmer軟件“在線模擬”命令將編寫程序下載到仿真PLC中。

第五步,仿真運(yùn)行。模擬PLC啟動、停止按鈕的功能,觀察仿真PLC內(nèi)部變量狀態(tài)和最終輸出結(jié)果是否滿足控制要求,監(jiān)控狀態(tài)如圖3所示。也可以調(diào)用時序圖監(jiān)視功能分析輸入輸出時序關(guān)系,仿真結(jié)果如圖4所示。

這樣我們就完成了這個電動機(jī)啟?？刂茖嶒瀮?nèi)容的仿真。

5結(jié)語

從以上列舉的仿真實驗中可以看出,用PLC仿真軟件進(jìn)行實驗非常方便,現(xiàn)象直觀,結(jié)果準(zhǔn)確。這對PLC實驗教學(xué)是一種很好的輔助手段。并且,還為學(xué)生進(jìn)行綜合性、創(chuàng)造性實驗提供了一個廣闊空間。它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足,將現(xiàn)代化手段與傳統(tǒng)實驗有機(jī)地結(jié)合起來,更好地幫助學(xué)生理解、掌握基本知識,培養(yǎng)和提高了學(xué)生的創(chuàng)新精神和綜合實踐能力。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 霍罡,樊曉兵.歐姆龍CP1H PLC應(yīng)用基礎(chǔ)與編程實踐[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2008年1月p190～213.

[2] 楊進(jìn).談PLC仿真學(xué)習(xí)軟件在PLC教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究,2007年第5期,p172～173.

[3] OMRON公司.CX-Programmer 6.1操作手冊[M].

[4] OMRON公司.CX-Simulator 1.6操作手冊[M].

[作者簡介]

王振力,性別:男,出生年月:生于1982年,籍貫:遼寧省西豐縣,學(xué)歷:本科,工學(xué)學(xué)士,職稱:助教,研究方向:自動化專業(yè)教學(xué)及其改革研究,現(xiàn)任職于哈工大華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院計算機(jī)系.

劉洋,性別:男,出生年月:生于1982年,籍貫:黑龍江省五常市,學(xué)歷:本科,職稱:助教,研究方向:自動化專業(yè)教學(xué)及其改革研究,現(xiàn)任職于哈工大華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院計算機(jī)系。