組態(tài)軟件在PLC運料小車實驗系統(tǒng)中的應(yīng)用

◆劉 力

(遼寧廣播電視大學(xué)，遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院自控系)

組態(tài)軟件在PLC運料小車實驗系統(tǒng)中的應(yīng)用

◆劉 力

(遼寧廣播電視大學(xué)，遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院自控系)

通過對組態(tài)軟件技術(shù)特點的分析，提出將組態(tài)軟件用于PLC(可編程序控制器)的實驗及科研開發(fā)。以運料小車控制為例，給出了仿真運料小車的界面圖和運行圖。

組態(tài)軟件 PLC 運料小車

隨著計算機技術(shù)和工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展，人們對現(xiàn)代工業(yè)的要求越來越高。組態(tài)的概念也逐漸被廣大生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟知。目前應(yīng)用的組態(tài)軟件有很多種，其中北京亞控自動化軟件科技有限公司的組態(tài)軟件可靠性高、界面友好和開發(fā)簡潔等優(yōu)勢而得到了廣泛的應(yīng)用。

自PLC問世以來，廣泛用于工業(yè)現(xiàn)場控制，目前已成為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一。PLC的研究具有很強的實踐性，其真正的被控對象一般價格昂貴、體積大、份量重而且維護維修困難，因此很難在實驗室配備。即使實驗室配置了某些相對簡單的設(shè)備，也因其易損壞、種類少而遠遠不能滿足實驗和研究的需要。

為解決以上問題，我們用組態(tài)軟件來開發(fā)PLC的控制對象，仿真用實物制作的PLC控制對象，不但可以克服真實被控對象的缺點，而且可以用降低實驗成本，豐富實驗內(nèi)容，增強實驗效果。

1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1 系統(tǒng)基本功能

組態(tài)軟件可以通過串行接口與PLC通信，并監(jiān)控PLC的控制器、存儲器及I/O接口的狀態(tài)，以變量值的形式傳輸?shù)缴衔粰C上處理。

利用組態(tài)軟件，可以仿真多種PLC控制對象。仿真的被控對象可以通過組態(tài)軟件與平、PLC進行信號的收發(fā)和數(shù)據(jù)傳輸，從而反映出PLC與被控對象(軟件仿真的被控對象)和控制結(jié)果之間的關(guān)系。

仿真界面能夠直觀的反映PLC程序的運行結(jié)果。運行PLC程序時，組態(tài)軟件即可接受PLC發(fā)出的控制信號，并按照程序的算法以文字、數(shù)值、動畫、標尺等形式在計算機屏幕上，并觀察出PLC的控制結(jié)果正確與否。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由計算機為上位機，下位機為PLC，上位機運行組態(tài)軟件，實現(xiàn)采集信息的存儲、數(shù)據(jù)管理等功能，同時還能完成系統(tǒng)異常信息的診斷任務(wù)，如故障和報警;利用屏幕畫面及圖表，實時監(jiān)控系統(tǒng)各控制設(shè)備(組態(tài)軟件仿真的被控設(shè)備)等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 運料小車控制系統(tǒng)實例

小車初始位于A地，壓下后限位開關(guān)。當按下啟動按鈕，小車開始向前行駛，此時松開后限位開關(guān);當小車行駛到B地，壓下前限位開關(guān);自動打開位于上方的漏斗，物料落下，裝進小車;7秒后，關(guān)閉漏斗門;同時小車向后行駛，此時松開前限位開關(guān);當小車行駛到A地，壓下后限位開關(guān);打開底門，開始卸料;5秒后，關(guān)閉底門，小車又向前行駛，如此往復(fù)工作。

實現(xiàn)自動送料小車控制系統(tǒng)首先建立工程結(jié)構(gòu)框架，再按照下面步驟完成運料小車控制系統(tǒng)的設(shè)計。

2.1 組建系統(tǒng)工程

在工程管理器(ProjManager)窗口中點擊新建按鈕，設(shè)置新建工程的路徑、名稱，進行工程的基本描述等。

2.2 定義設(shè)備

下位機為設(shè)備西門子S7－200，邏輯名設(shè)為運料小車PLC，生產(chǎn)廠家選擇對應(yīng)型號，通訊方式為PPI，傳輸速率為9600bps，采用偶校驗的奇偶校驗位。

2.3 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫

組態(tài)王依據(jù)運料小車系統(tǒng)特點設(shè)置了9個變量，如圖2所示。I/O變量是組態(tài)王定義的設(shè)備中所對應(yīng)的寄存器地址，應(yīng)與PLC所編程序設(shè)置一致;內(nèi)存變量是組態(tài)王為實現(xiàn)裝料、卸料和小車前后行駛的仿真動畫所設(shè)置的，變量類型為內(nèi)存整型。

圖2 變量表

2.4 設(shè)計組態(tài)界面

構(gòu)建送料小車的組態(tài)界面需要小車，漏斗、行程開關(guān)、起停按鈕等元件，從元件庫中選擇或自己制作元件，組態(tài)圖如圖3所示。

圖3 工程組態(tài)界面

2.5 建立動畫連接

系統(tǒng)實現(xiàn)仿真需要制作三個動畫效果:運料小車的前后行駛、限位開關(guān)的松開和壓下以及裝卸料的動畫。其中，限位開關(guān)是利用組態(tài)王的隱含動畫實現(xiàn)的。運料小車的前后行駛和裝卸料的動畫是通過腳本編程，控制兩個內(nèi)存變量值的增減實現(xiàn)的。

2.6 編寫腳本程序

被控對象運料小車的每一次動作，都需要對應(yīng)的輸入信號觸發(fā)。此時，需要利用上位機的組態(tài)軟件編寫腳本程序，對運料小車各個輸入信號順序產(chǎn)生功能，實現(xiàn)仿真。它主要實現(xiàn)了小車的初始復(fù)位、啟動、停止、限位等輸入信號的產(chǎn)生，以及小車前進、后退、裝料、卸料的動畫變量的控制。

2.7 系統(tǒng)調(diào)試

圖4 工程運行界面

系統(tǒng)實現(xiàn)了上位機對下位機PLC的直接控制，能夠真實地仿真被控對象運料小車的運行情況，小車運行狀態(tài)能夠隨著PLC程序運行而改變，工程運行圖如圖4所示。

3 結(jié)論

用組態(tài)軟件開發(fā)的仿真控制系統(tǒng)應(yīng)用于PLC實訓(xùn)與研究，可以縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，節(jié)約經(jīng)費，提高試驗的安全性，以免影響工廠的效益。

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