PLC仿真软件在实验中的应用①

王振力 刘 洋

[摘要]本文对多家PLC公司的PLC仿真软件进行了介绍,探讨了仿真软件在PLC实验教学中的应用,利用仿真软件进行实验教学,可以克服传统实验教学中的一些不足,使实验更加方便、灵活、直观,能取得更好的教学效果。

[关键词]PLC 仿真软件 实验教学 应用

[中图分类号]TP[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2009)12-0055-04

1 引言

可编程控制器(Programable Logic Controller,以下简称PLC)是一种以微处理器为基础,综合了计算机技术、

自动化技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动化控制装置。目前,在PLC实验教学方面,国内多数高校仍主要采用实物PLC设备进行硬件连线和软件编程,大多数采用各种现成的实验箱。这种传统的实验方式存在两个弊端:一是实验线路大多固定,不具备灵活性。学生只能按部就班地完成验证性实验,无法调动学生学习的积极性。二是实验箱内PLC机型陈旧,无法扩展新的功能和学习其他型号PLC。而现在各个PLC公司的PLC种类不断更新换代,导致高校的实验设备与实际工程应用相比技术滞后。由于受实验室条件的限制,在给学生开设一些扩展型、设计型以及综合型实验时将会遇到困难。

随着计算机技术的发展,出现了用计算机仿真软件代替实际硬件设备进行实验教学的新方法。这种新型的虚拟实验技术最大的特点就是可以摆脱实验室硬件条件的限制,学生可以在自己的计算机上创建一个虚拟实验室。仿真实验教学的各类仿真软件提供了丰富功能,提升学生的学习兴趣,帮助学生更快、更好地掌握教学内容,加深学生对概念、原理的理解,进一步培养学生的综合能力和创新能力。

2PLC仿真软件简介

目前,各个PLC生产厂家为了方便PLC程序调试推出了各自的PLC仿真软件,如OMRON公司的CX-Simulator软件、Siemnes公司的S7-PLCSIM软件、三菱公司的GX-Simulator软件等。利用PLC仿真软件作为实验教学的工具,学生在实验的过程中就学会了多种PLC的使用方法。

各个PLC公司的配套软件都已经相当齐全,其中包括PLC编程软件、PLC仿真软件、网络组态软件、监控组态软件等,通过PLC编程软件和PLC仿真软件进行PLC学习已经成为了PLC入门的简单方式,这也使其更适合PLC实验教学应用。

各种PLC仿真软件的功能基本一致,那就是在没有PLC硬件设备的基础上进行PLC仿真,建立一个虚拟的PLC设备,通过PLC编程软件完成PLC程序下载、程序调试等功能。具体功能包括对PLC输入输出的模拟、变量的读写操作、程序运行的控制、变量状态监视等。

由于PLC仿真软件简单方便,学生就可以很快地完成从PLC机型学习到PLC程序设计再到程序功能分析和测试这样一个完整的综合设计流程。

3PLC仿真软件在实验教学中应用

PLC仿真软件在实验中主要起到仿真运行的作用,向学生提供交互的界面和平台,形象生动地完成程序设计、调试、分析和测试等功能。

3.1PLC仿真软件实验步骤

(1)根据实验内容明确控制要求;

(2)通过PLC编程软件编写PLC程序;

(3)通过PLC仿真软件建立一个虚拟的PLC设备;

(4)将PLC程序下载到虚拟PLC中进行仿真运行。

3.2仿真运行

程序下载完毕,点击“运行”按钮后,就可以从监控软件界面上读得虚拟PLC中变量的状态。整个仿真运行过程可分成以下几个步骤:

(1)数据输入:可以采用模拟I/O设备、变量值设定、变量值锁定等方式输入开关量和模拟量值;

(2)运行设置:可以通过调试面板对PLC运行参数进行设置,如运行、复位、单步运行等;

(3)状态监控:可以通过监控界面完成梯形图能流、变量数值、时序图等状态监视;

(4)数据输出:可以采用模拟I/O设备、输出变量表等方式测试输出值。

4PLC仿真软件应用实例

电动机启停控制是PLC课程教学中最常见的控制案例,我们就以它为例来介绍OMRON公司PLC仿真软件CX-Simulator在实验教学的应用。

电动机启停控制梯形图程序如图1所示。采用输出继电器的自保持触点完成自锁功能,采用定时器完成延时停机控制。控制程序实现下述功能:按下启动按钮I0.0,电动机Q100.0开始运行;按下停止按钮I0.1,电动机停止运行,冷却风扇被定时器Tl延迟10s后停止运行。

使用CX-Simulator仿真软件进行实验的步骤如下:

第一步,编写程序。用CX-Progarmmer软件编写图1所示梯形图程序。

第二步,建立仿真PLC。用CX-Simulator仿真软件建立一个仿真PLC并选择PLC的型号如图2。

第三步,设定PLC状态。点击“Connect”按钮将仿真PLC设置成连接状态;点击“运行”按钮将仿真PLC设置成运行状态。

第四步,程序下载。用CX-Progarmmer软件“在线模拟”命令将编写程序下载到仿真PLC中。

第五步,仿真运行。模拟PLC启动、停止按钮的功能,观察仿真PLC内部变量状态和最终输出结果是否满足控制要求,监控状态如图3所示。也可以调用时序图监视功能分析输入输出时序关系,仿真结果如图4所示。

这样我们就完成了这个电动机启停控制实验内容的仿真。

5结语

从以上列举的仿真实验中可以看出,用PLC仿真软件进行实验非常方便,现象直观,结果准确。这对PLC实验教学是一种很好的辅助手段。并且,还为学生进行综合性、创造性实验提供了一个广阔空间。它弥补了传统教学模式的不足,将现代化手段与传统实验有机地结合起来,更好地帮助学生理解、掌握基本知识,培养和提高了学生的创新精神和综合实践能力。

[参考文献]

[1] 霍罡,樊晓兵.欧姆龙CP1H PLC应用基础与编程实践[M].北京:机械工业出版社,2008年1月p190～213.

[2] 杨进.谈PLC仿真学习软件在PLC教学中的应用[J].职业教育研究,2007年第5期,p172～173.

[3] OMRON公司.CX-Programmer 6.1操作手册[M].

[4] OMRON公司.CX-Simulator 1.6操作手册[M].

[作者简介]

王振力,性别:男,出生年月:生于1982年,籍贯:辽宁省西丰县,学历:本科,工学学士,职称:助教,研究方向:自动化专业教学及其改革研究,现任职于哈工大华德应用技术学院计算机系.

刘洋,性别:男,出生年月:生于1982年,籍贯:黑龙江省五常市,学历:本科,职称:助教,研究方向:自动化专业教学及其改革研究,现任职于哈工大华德应用技术学院计算机系。