组态软件在PLC运料小车实验系统中的应用

[摘要]：通过对组态软件技术特点的分析，提出将组态软件用于PLC（可编程序控制器）的实验及科研开发。以运料小车控制为例，给出了仿真运料小车的界面图和运行图。

[关键词]：组态软件 PLC 运料小车

随着计算机技术和工业自动化技术的发展，人们对现代工业的要求越来越高。组态的概念也逐渐被广大生产过程自动化技术人员所熟知。目前应用的组态软件有很多种，其中北京亚控自动化软件科技有限公司的组态软件可靠性高、界面友好和开发简洁等优势而得到了广泛的应用。

自PLC问世以来，广泛用于工业现场控制，目前已成为现代工业的三大支柱之一。PLC的研究具有很强的实践性，其真正的被控对象一般价格昂贵、体积大、份量重而且维护维修困难，因此很难在实验室配备。即使实验室配置了某些相对简单的设备，也因其易损坏、种类少而远远不能满足实验和研究的需要。

为解决以上问题，我们用组态软件来开发PLC的控制对象，仿真用实物制作的PLC控制对象，不但可以克服真实被控对象的缺点，而且可以用降低实验成本，丰富实验内容，增强实验效果。

1 系统设计

1.1系统基本功能

组态软件可以通过串行接口与PLC通信，并监控PLC的控制器、存储器及I/O接口的状态，以变量值的形式传输到上位机上处理。

利用组态软件，可以仿真多种PLC控制对象。仿真的被控对象可以通过组态软件与平、PLC进行信号的收发和数据传输，从而反映出PLC与被控对象(软件仿真的被控对象)和控制结果之间的关系。

仿真界面能够直观的反映PLC程序的运行结果。运行PLC程序时，组态软件即可接受PLC发出的控制信号，并按照程序的算法以文字、数值、动画、标尺等形式在计算机屏幕上，并观察出PLC的控制结果正确与否。

1.2系统结构

系统由计算机为上位机，下位机为PLC，上位机运行组态软件，实现采集信息的存储、数据管理等功能，同时还能完成系统异常信息的诊断任务，如故障和报警；利用屏幕画面及图表，实时监控系统各控制设备（组态软件仿真的被控设备）等。系统结构如图1所示。

小车初始位于A地，压下后限位开关。当按下启动按钮，小车开始向前行驶，此时松开后限位开关；当小车行驶到B地，压下前限位开关；自动打开位于上方的漏斗，物料落下，装进小车；7秒后，关闭漏斗门；同时小车向后行驶，此时松开前限位开关；当小车行驶到A地，压下后限位开关；打开底门，开始卸料；5秒后，关闭底门，小车又向前行驶，如此往复工作。

实现自动送料小车控制系统首先建立工程结构框架，再按照下面步骤完成运料小车控制系统的设计。

2.1组建系统工程

在工程管理器（ProjManager）窗口中点击新建按钮，设置新建工程的路径、名称，进行工程的基本描述等。

2.2定义设备

下位机为设备西门子S7-200，逻辑名设为运料小车PLC，生产厂家选择对应型号，通讯方式为PPI，传输速率为9600bps，采用偶校验的奇偶校验位。

2.3构造数据库

组态王依据运料小车系统特点设置了9个变量，如图2所示。I/O变量是组态王定义的设备中所对应的寄存器地址，应与PLC所编程序设置一致；内存变量是组态王为实现装料、卸料和小车前后行驶的仿真动画所设置的，变量类型为内存整型。

2.4设计组态界面

构建送料小车的组态界面需要小车，漏斗、行程开关、起停按钮等元件，从元件库中选择或自己制作元件，组态图如图3所示。

2.5建立动画连接

系统实现仿真需要制作三个动画效果：运料小车的前后行驶、限位开关的松开和压下以及装卸料的动画。其中，限位开关是利用组态王的隐含动画实现的。运料小车的前后行驶和装卸料的动画是通过脚本编程，控制两个内存变量值的增减实现的。

2.6编写脚本程序

被控对象运料小车的每一次动作，都需要对应的输入信号触发。此时，需要利用上位机的组态软件编写脚本程序，对运料小车各个输入信号顺序产生功能，实现仿真。它主要实现了小车的初始复位、启动、停止、限位等输入信号的产生，以及小车前进、后退、装料、卸料的动画变量的控制。

2.7系统调试

系统实现了上位机对下位机PLC的直接控制，能够真实地仿真被控对象运料小车的运行情况，小车运行状态能够随着PLC程序运行而改变，工程运行图如图4所示。

3 结论

用组态软件开发的仿真控制系统应用于PLC实训与研究，可以缩短系统开发时间，节约经费，提高试验的安全性，以免影响工厂的效益。

参考文献：

[1]覃贵礼.组态软件控制技术[M].北京:北京理工大学出版社，2007.

[2]杨广才，张丹.组态软件在PLC试验系统中的应用[J].苏盐科技，2006.

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