基于Visual Basic 6.0与单片机的PLC仿真器设计

瞿选益,李　连（广东省南方高级技工学校,广东 韶关 512023）

基于Visual Basic 6.0与单片机的PLC仿真器设计

瞿选益,李连
（广东省南方高级技工学校,广东 韶关 512023）

三菱PLC编程软件GXDeveloper结合仿真软件GXSimulator6可以实现在电脑上模拟PLC的运行，实现PLC用户程序的仿真，但不能直观地看到外部机构动作的情况，本文设计中的PLC仿真器可以把软件仿真结果通过硬件输出，进而控制外部机构的动作。本文介绍了PLC仿真器软、硬件设计的方法和过程。

PLC仿真器；VisualBasic6.0；单片机；串口通讯

1　PLC仿真器概述

三菱PLC编程软件GXDeveloper结合仿真软件GXSimulator6可以实现在电脑上模拟PLC的运行，得到PLC程序执行后的结果，这对于PLC程序的调试具有莫大的帮助，但是它不能把运行结果输出，进而控制外部的执行机构，不到外部执行机构运行的情况，即不能进行硬件仿真。

PLC仿真器包含了PLC仿真器软件（计算机控制程序）和PLC仿真器硬件两部分，PLC仿真器实现仿真的过程如下图1所示：PLC仿真器实现仿真包含了如下两个过程：（1）PLC仿真器软件把PLC仿真器硬件采集到的外部开关量信号传输到三菱GXDeveloper软件，结合GXSimulator6对用户程序仿真模拟运行；（2）PLC仿真器软件采集用户程序仿真模拟运行后的结果（输出继电器Y的状态），并把它送到PLC仿真器硬件，通过PLC仿真器硬件控制外部执行机构动作，实现硬件仿真。

2　PLC仿真器软件设计

PLC仿真器软件的主要功能是实现信号的采集和传输，它需要建立两个链接：（1）与三菱GXDeveloper软件及GXSimulator6的链接；（2）与PLC硬件的链接。

这两个链接是利用VisualBasic6.0编程语言，结合三菱MXComponent通讯控件和MicrosoftCommControl6.0通讯控件编写的PLC仿真器软件来实现的。

2.1PLC仿真器软件与三菱GX Developer软件及GX Simulator 6通讯链接的设计

三菱MXComponent通讯控件是三菱公司为方便用户建立控制系统而专门开发的通讯控制程序，它支持三菱所有PLC（包括三菱simulator）与计算机的所有通讯路径，它不需要了解复杂的通讯协议，只需要进行简单的设置就可以实现；它支持VisualBasic、VisualC++、VBA、VBScript、C#等编程语言。

PLC仿真器软件基于VisualBasic6.0语言编写，利用MXComponent通讯控件下的MITSUBISHIActMultiControlsVer3.0部件中的ActEasyIF控件实现。主要用到了ActEasyIF控件下的open、close、getdevice、setdevice、getcputype等命令。

在VisualBasic6.0与MXComponent控件进行通信前，首先用open命令打开通讯线路，再利用setdevice命令把PLC仿真器硬件采集到外部开关信号送入到三菱GXDeveloper软件及GXSimulator6，待三菱仿真软件仿真运行用户程序后，PLC仿真器软件再利用getdevice命令把程序模拟运行结果取出，待取出数据完成后，完成一次通讯，利用close命令关闭通信线路，以便下一次的通讯。而利用getcputype命令可以获取当前建立链接的PLC的型号。

2.2PLC仿真器软件与PLC仿真器硬件通讯链接的设计

PLC仿真器软件是计算机侧应用程序，而PLC仿真器硬件是以单片机为核心的硬件电路。这两者要建立联系就需要单片机与计算机进行通讯，本设计利用计算机与单片机各自的串口，建立两者串口通讯的通道，通过计算机侧通讯程序与单片机侧的通讯程序进行两者通讯链接，实现数据交换。

为实现该通讯链接，PLC仿真器软件利用了MicrosoftCommControl6.0串口通讯控件。计算机与单片机进行串口通讯的原理是：当单片机作为数据发送端时，它把数据发送到计算机的串口通讯划定的专用接收数据缓冲区，当单片机发送数据完成后，计算机读取接收数据缓冲区内的数据，以获得单片机发送来的数据，此时，计算机作为数据接收端；当计算机需要向单片机发送数据时，计算机作为发送端，把数据发送到专用发送数据缓冲区，待所有数据都发送到发送数据缓冲区后，单片机侧读取该缓冲区，以获得计算机发送来的数据，此时，单片机作为接收端。

VisualBasic6.0编程语言进行串口通讯主要要进行串口号的选择，通讯的格式设置，计算机侧数据格式与单片机侧数据格式的匹配等内容。

2.3PLC仿真器软件程序界面设计

为了直观的显示出PLC输入、输出的状态，在PLC仿真器软件程序界面设计了与PLC对应的输入、输出指示灯，当PLC的输入、输出动作时，PLC仿真器软件程序界面上与之对应的指示灯变为红色，PLC运行情况更直观的模拟显示出来了。PLC仿真器软件程序界面如下图2所示。

3　PLC仿真器硬件设计

PLC仿真器硬件主要包含了硬件电路以及单片机程序两个主要部分。

3.1硬件电路设计

硬件电路核心是单片机，它主要包含了电源、串口通讯模块、输入模块、输出模块等部分。

为了保证电源的可靠性及稳定性，本电路板采用USB直接供电的方式。

串口通讯模块是PLC仿真器硬件与计算机实现通讯的电路连接部件，它利用MAX232芯片把单片机的单5V（TTL/CMOS）电源转换成计算机串口通讯标准的EIA/TIA-232-E（RS-232）电平，以实现单片机与计算机间通讯时电平的一致。单片机的发送端接MAX232的TTLInput端，单片机的接收端接MAX232的TTLOutput端，在PLC仿真器硬件与计算机通讯时，串口通讯模块的发送端连接计算机侧串口的接收端，串口通讯模块的接收端连接计算机侧串口的发送端。

输入模块主要作用是采集外部开关量输入信号，它由多为按钮及指示灯组成，按钮与单片机的I/O口连接，但相应的开关量动作时，单片机获取相应数据，同时表示相应按钮有动作的输入指示灯亮。为了方便进行外部电路的连接，可以选择外接开关作为输入信号，留有外接开关的接线端子。

输出模块主要由输出指示灯、输出继电器等组成。当PLC仿真器硬件从PLC仿真器软件处获得PLC仿真运行后输出继电器Y的状态，并通过单片机程序运行后通过I/O口输出，同时，表示该输出的指示灯亮，同时，相应输出继电器动作，利用输出继电器对外部执行机构进行控制。

PLC仿真器硬件主要原件布置图如下图3所示。

3.2单片机程序设计

单片机主要要进行的任务是单片机数据格式与计算机侧PLC仿真器软件的数据格式匹配，外部开关量的输入处理，对来自PLC仿真器软件的数据进行输出处理，以及进行串口通讯的设置等。

单片机程序框图如下图4所示。

4　结束语

本PLC仿真器结合三菱GXDeveloper及GXSimulator6可以仿真实现从用户程序到外围硬件的整个控制系统的仿真运行，对于PLC的学习以及PLC控制系统的调试都具有积极的作为，它可以缩小PLC系统开发、调试的周期，对于PLC使用的普及具有积极的作用。

[1]三菱电机自动化（上海）有限公司MXComponent版本3编程手册[S].

[2]张辉，李荣利，王和平.VisualBasic串口通信及编程实例[M].北京:化学工业出版社,2011:1.

[3]张树兵，戴红，陈哲.VisualBasic6.0入门与提高[M].北京:清华大学出版社,1999:6.

[4]郭天祥.新概念51单片机C语言教程——入门、提高、开发、拓展[M].北京:电子工业出版社,2009:1.

[5]李江全，聂晶，梁习卉子，刘新英.单片机串口通信及测控应用实战详解[M].北京:人民邮电出版社,2014:8.

[6]赵景波，张伟.电路设计与制板——Protel99SE高级应用(修订版)[M].北京:人民邮电出版社,2012:7.