组态软件应用于PLC实训教学的研究*

符亚杰

(乌海职业技术学院，内蒙古 乌海 016000)

一、PLC实训系统设计的主要内容

本文就乌海职业技术学院电气自动化专业的PLC实训教学存在的问题提出了可行的方案——组建基于组态王软件的PLC控制对象的仿真实训室，主要内容如下：

(一)在分析了课题研究的目的和意义的前提下，学习了组态王软件和PLC的基本原理和功能，并对PLC和组态软件的现状和发展趋势做了简单的介绍。

(二)阐述了应用组态王软件仿真实际生产现场设备的方法，应用PLC程序控制组态王界面内的仿真设备的动画运行过程，来模拟实际的PLC控制实际生产设备的过程。

(三)针对PLC课程对各类编程指令的教学要求，选择了运料小车这个典型的实训，详细论述了实验基于S7-200系列PLC和组态软件的仿真教学系统的实现方案。

(四)对该仿真模拟实训系统进行了调试，主要对微机与PLC的通信设置、组态软件动画界面设置以及PLC编程的仿真效果等方面进行了测试和评价。

二、PLC实训仿真系统的构成

PLC实训仿真系统的硬件主要由西门子200系列PLC、上位机(微型计算机)、组态王软件组成，采用上、下位机结构的系统，实现PLC程序对组态王软件仿真的动画界面的仿真控制。

组态软件是整个仿真系统的主要部分，上位机中运行的组态王软件通过通信端口接收PLC发出的控制信号，组态王中的动画仿真设备按照PLC程序输出的控制信号运行动作，实际上动画的动作受PLC的程序控制，我们可以编制很多模拟实际设备的动画来代替实际的设备，解决现有实训室实训设备单一的问题。

三、PLC实训仿真系统的功能

通过对企业生产现场控制需求的研究，在组态王软件中仿真了被控对象的外观界面和动作功能界面来仿真现场设备，用PLC的程序执行结果控制设备动画的动作过程，使PLC的程序设计及调试训练变的直观，因此设备仿真界面的设计是本仿真实训系统非常重要的部分，只有计算机上显示的设备画面越接近真实的现场设备，学生对现场的设备运行状态和控制过程的感受才越深刻，因此在组态软件中的实训设备界面设计上要求尽量表现被控对象的真实外观和其动作过程。

在PLC的课程学习中，要求学生要熟练掌握PLC的各种指令，本课题选择了物料小车往返运行的项目来组建PLC仿真教学实训平台：物料小车系统主要用于考察学生对PLC的顺序控制指令，位操作指令以及定时器指令的熟悉和掌握程度。

值得注意的是，不同的仿真项目要在组态软件不同窗口中进行界面设置和脚本编写，当选择不同项目时，不会产生项目混乱。

(一)物料小车仿真系统的设计

1.物料小车仿真系统的要求

企业生产线上有运送物料的小车，由一台三相异步动机拖动，当电机正转时，小车向前行，电机反转时，小车向后退，在生产线上有3个物料小车的停靠站点(A、B、C)，在每个站点进行装卸物料操作如图1-1。

A点是装料地点，上面有一个储料罐；B、C地点是粮库，A、B、C每个地点的对应位置都安有限位开关，来确定下车的位置。

图1-1 运料小车界面

具体工作过程要求如下：

(1)小车初始处于A地(粮仓)，当按下运行按钮后，系统如果发出装料的信号，小车在A地装料，装料完成后，小车向前移动，到B站点(存储粮库1)卸下料，卸完料小车回到A地，在A地再次装料，装料完成后，小车向前移动，到C站点(存储粮库2)卸下料，运料小车向后移动，回到起始位置A站点，完成一次运料任务，如此往复。

(2)当按下停止按键时，物料小车停止工作，当再次按下按钮时，物料小车接着停止之前的工作状态继续工作。

2.物料小车控制系统输入输出地址分配

根据物料小车控制系统的功能要求，现将I/O端口分配如下表1-1。

表1-1 物料小车I/O分配表

根据控制要求，物料运输小车车控制系统的输入控制量有5个，输出量有4个，在仿真实训中，采用的是西门子公司S7-200系列PLC，主机单元为CPU224，共有14输入/10输出，完全满足该实验的要求。

[1]封定国.组态软件在实验教学中的应用.教学研究，2007(8)：58-59.

[2]章丽芙.PLC自动控制综合实验系统设计.东南大学，电力电子与电力传动硕士论文，2006.

[3]崔琪，李晓波.PLC教学实验平台的设计与实现.漯河职业技术学院学报，2008(5)：56-57.