基于PLC的控制系统仿真平台的应用

基于PLC的控制系统仿真平台的应用

作者：罗卫东

来源：《卷宗》2012年第02期

摘要：仿真软件在PLC设计中占有举足轻重的地位，因为对于PLC系统的新编程序来说实际操作会有很大的风险，PLC的一个错误指令就会造成设备和操作人员不可预计的伤害。在网络上，用户可以安装这种软件，从开放式的资料库中获取所需要的各种功能部件。本文就从仿真软件在网络以及PLC设计中的应用方面来进行探索。

关键词：仿真软件；网络应用；PLC设计

仿真软件是通过建立网络设备和网络链路达到网络应用的标准，这是种通过模拟网络流量就可以获取到网络设计中所需要的相关数据的仿真软件。现阶段，我国工业发展都朝着高速大型化和自动化的方向发展，重大生产设备的运用使得成本日益增高，对运行操作人员素质要求也日益提高。由于仿真系统可以近乎真实的贴近现场实际，同时因为不需要到现场实际节省了很大的操作空间，而快速提高了现场的调试效率，降低了用于调试系统的费用和风险。

一、仿真软件的功能

1、控制程序运行

在PLC设计中仿真软件可以仿真其过程映像的输入输出，在仿真窗口改变运行程序的输入变量的ON/OFF状态进行控制程序，观察输出的变量状态能否符合要求、程序运行能否达到正确运行的目标，起到监视程序运行结果的作用。

2、防止程序出错

在程序运行过程中，仿真软件会通过对程序的检测修改定时器、计数器等。也可以通过程序自动运行或手动复位定时器。这样的检测不仅能够发现程序中的错误和缺陷，还可以使PLC 设计更加的完美。也可以在PLC设计过程中使用软件来改变它的控制过程，而PLC使用者对程序的编写和调试是必不可少的。

3、拥有储存记忆功能

仿真软件模拟是针对软元件、缓冲存储器、外设输入/出的读写。它的这项功能既可以存储PLC内的软元件、存储器的缓冲存储器的数据，并可以将这种数据使用到以后的调试工作中。如果用户想要收集相关网络设备中的某些特殊代码时，可以通过层次上的编程来收集自己感兴趣的网络代码。但在网络信息相对复杂的环境下，使用者的程序必须进行现场调试，而在这个过程中往往会出现一些差错，使用者直接将程序应用到实际操作系统中进行控制调试的话，会被设备带来一定的未知风险。

4、更好的验证程序是否正确

仿真软件可以对外部机器的通信串行进行高度的相似模拟通信功能。这项功能会代替外部机器的串行通信的职能，进行对可编程控制器与外部机器的串行通信模块之间的传输通讯格式的传输资源是否正常工作的验证。就像这样的一台计算机上利用仿真软件来完成对程序运行的检测，实现对企业生产中的流程绘制和监控组态界面的设计。同时对采集系统现场的实时运行数据进行完整的动态显示。有一些PLC生产厂家提供了可以模拟硬件调试的仿真软件，这一软件还可以对PLC进行离线仿真和测试。

二、仿真软件在网络中的应用探索

在网络上PLC是一种通用的工业设备，有体积小、组装维护方便、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等优点。这些都使它成为了未来我国现代工业设备的三大支柱之一。可以模拟网络流量的常熟从而得到需要的数据。仿真软件在网络中的应用有以下几种：（1）更真实的模拟使其具有即使在高度密集资料的网络环境下也可以得到真实的实验数据和结果。（2）仿真软件在网络中的检测功能是其他软件无法达到的，对系统程序的运行是否流畅起到了很大的作用。（3）因为仿真软件的便利与容易操作等优点，它的使用范围很广而且适用于各种网络环境。（4）造价成本低，一旦建立了完善的网络基础就可以一直延续使用。

三、仿真软件在PLC设计中的应用探索

1、系统控制要求

设计四台电机分别按顺序控制系统，启动时按同样的顺序启动。时间间隔分别为2、4、6S，按从后到前的顺序停止，停止时时间间隔为6、4、2S。如果在启动时就发现了某台电机出现故障时，则要马上停止运行，那么这台电机会立即停止。其他台也会按事先设置的反顺序停止。这样可以减少损害，因为对新设计的PLC系统，直接在现实中启动使用的话有很大的风险。对于控制程序来说也是一次很好的完善。因为PLC设计中控制系统是要实际输出控制的，是要靠输出继电器Y和输出模块去驱动来执行的.那么外界的控制信号和反馈信号同样会输入继电器X进入PLC内部。而仿真软件在运行状态时PLC输出模块就在这时是与外界断开的，输出的信号也只有利用通信线与数据库中的数据进行交换。

2、编制梯形图

编制梯形图就是根据设计需要从而绘制出的步进流程图，首先确定L/O分配和编程元件的编号，然后启动编程调试软件按指令完成PLC梯形图程序。因为不可能直接被软件所执行，所以就必须要通过翻译为运行语言。而PLC程序仿真执行就是这样一个PLC语言的翻译过程：有编译和解释两种方法。现在采用的解释方法是逐字逐句解释并执行。也就是说当系统解释执行完毕后，同时相当于一个扫描周期的结束。这样可以确定程序是否符合我们需要的设计要求，在这一过程中不需要PLC硬件。如果在调试后程序出现差错或不符合设计时，就可以

让程序离线的同时对程序进行修改，最后重新下传程序、运行程序、检查运行结果或观察具体程序的执行情况。这样就可以保证系统在发生故障后能在短时间内完全恢复服务，达到消除硬件和软件的单点故障的目的。

3、仿真调试分析

进入到仿真界面中，用户可以通过“组态王”软件中的子图、窗口连接或利用图片的处理方式去制定出合适的样式功能，根据系统的要求基于软件的基础上进行二次开发系统，并采用动画、声音连接技术，使设计的人机界面呈现出友好的界面。首先要在编程软件中的梯形图逻辑测试启动，建立PLC与仿真CPU的连接将自动进行程序转换使调测的程序和运行参数可以写入程序中。其次在“继电器内存监视”中可以软元件储存器监视画面的软元件，进行软元件测试时可以通过双击要测试的元件改变其开关的状态，检测运行的变化是否正确。再次要启动“时序图”功能来监视软元件输出时的时序和菜单中采样周期选择的仿真数据收集周期。最后从软件中选择仿真然后停止，结束仿真组态画面结束仿真调试。通过以上步骤查看程序是否符合仿真软件在PLC设计中的应用探索。若不能正常运行的话，要重新对程序进行修改使其更加完善。

综上所述，可以充分的认识到仿真软件在网络和PLC设计中的应用，全新的模拟环境具有在高度复杂的网络环境下得到高可信度结果。而且这样的仿真软件在人们的生活中使用范围广泛，既可以使用于网络的系统优化也可以用于新网络中的设计。特别适用于中大型网络系统的设计和优化。最重要的是可以在程序开发阶段就发现设计中的纰漏和错误，继而不断的对这个程序进行修改和填充，直到符合设计中想要的效果为止。

参考文献

[1]李建兴；可编程控制器应用技术[M]；机械工业出版社

[2]史国生；电气控制与可编程控制器技术[M]；化学工业出版社

[3]王立勇，姚贵宇；仿真PLC技术在PLC程序调试中的应用[J]；工业控制计算机；2007年20期

[4]袁云龙；基于组态软件的PLC控制系统仿真实现[J]；自动化仪表；2008年27期