摘要：现如今，随着当代社会科学技术的不断发展和进步，我国各个领域均得到了很好的发展。针对PLC控制系统存在现场调试难度大、组织投入大量人力物力、风险大等问题,提出了在计算机上实现基于组态软件的全真模拟PLC控制对象的方法。给出了仿真系统的结构框图,分析了用组态软件虚拟PLC被检对象的仿真原理,并详细介绍了仿真系统开发过程的实例。经分析,该仿真的实现为控制系统的现场调试提高了效率,节省了人力物力,降低了风险。
关键词：组态软件;PLC控制系统;仿真
引言
PLC控制系统开发过程中，需要控制软件进行现场调试，调试时间、成本都相对较高，想要克服这一问题，就要对PLC控制系统进行全面分析，让系统得到进一步完善。从当前发展现状来看，开发PLC控制系统仿真可以降低成本，并且利用仿真界面的形式对坡率控制系统进行全面的设计和调试，从根本上避免系统事故的出现。因此，加强对组态软件的利用，开发出基于组态软件的PLC控制系统仿真，具有现实意义。
1仿真系统的结构及工作原理
基于组态软件的PLC仿真系统组成的结构见图1。微型计算机与下位机PLC通过西门子标准PC\MPI电缆进行通信,通过编程软件把已完成的控制程序下载到PLC,在微型计算机中安装组态软件,并在组态软件环境中运行已开发的一个工程软件,同时使PLC进入运行状态,即进入计算机组态仿真过程,通过鼠标操作界面上的图形对象就可以进行系统的仿真控制。基于组态软件的仿真系统,实现的原理在于PLC内部各种继电器的状态与组态软件数据库中数据的链接以及该数据与计算机界面上图形对象的链接。因PLC控制系统实际输出控制时,是通过输出继电器Y和输出模块去驱动外部执行机构的,外界的控制信号和反馈信号通过输入继电器X进入PLC内部。而在仿真运行状态时,PLC的输出模块与外界是断开的,输出(继电器Y的)信号通过通信线只与组态软件数据库中的数据进行交换,而这些数据又与屏幕上显示的图形对象有关联。当PLC输出继电器Y的各点状态有变化时,改变了数据库中的数据值,继而使相应的图形对象发生变化,产生我们所要求的模拟实际对象动作的仿真效果。同时,PLC的输入信号也要与数据库的数据进行关联,通过对屏幕上图形对象的鼠标操作,改变与其链接的数据库中的数据,继而改变输入信号。但需注意,根据PLC的工作原理,输入继电器X的状态只能由外部的实际接线输入来改变,其它方法不能改变它的状态值,所以不能通过真正的输入继电器X与数据库的数据进行关联来输入控制信号,而需借用一部分中间继电器R来表示输入继电器X,将其与数据库的数据进行关联并接收输入的信号。因此写入到PLC中程序必须是已经用中间继电器R代替了输入继电器X的PLC控制程序。组态软件仿真对象不仅可以接受多种由PLC发出的如数字、模拟等控制信号,亦可向PLC反馈数字、模拟等各种信号,与PLC进行各种状态数据的交换,从而反映PLC运行与控制对象动作结果之间的关系。
2基于组态软件的仿真程序设计
2.1组态软件流程
通过上文分析，对PLC控制系统有了全面的了解，但是想要保证仿真工作稳定开展，还需要对基于组态软件仿真程序设计进行全面的分析，从而在系统实际运行前，确保PLC控制系统可以实现稳定运行。组态软件最常见的形式就是上位监控计算机，借助这一设备可以实现可视化监控，更好地开展仿真运行。现阶段，国内组态软件较多，且功能较为复杂。比如：北京某科技公式开发出来的组态软件可以为PLC控制系统提供多方面的硬件驱动程序以及组态方式方法，还有数据连接等功能。从目前市面上的组态软件控制系统的情况来看，一般可以而分为三个层次，包括：控制层、监控层、管理层。监控层是是三个层次的核心关键，对上可以连接控制层，对下连接管理层，从而有效完成管理控制，实现现场实时监测、控制，让组态软件工程的开发作用得到最大程度的发挥。根据实际经验可知，基于组态软件的PLC控制系统仿真流程可以划分成四个步骤：（1）图形界面设计；（2）数据库构造设计；（3）动画连接设计；（4）运行调试设计。根据实际情况来看，在实际应用过程中想要完全实现组态仿真，就要完成上述几个步骤。
2.2图形界面设计
在组态软件工程中，图形界面设计具有重要作用，在仿真系统工程中发挥着至关重要的作用。由上可知，基于组态软件的PLC控制系统仿真的原理就是在PLC控制系统中的继电器状态和组态工程软件数据库中的数据之间构建链接，同时让该数据和计算机界面上的图形对象构建链接。依旧是说，图形对象是实现仿真效果的主要载体。以电梯控制仿真模型设计为例，在进行图形界面设计的过程中，需要构建出电梯模型，包括轿厢、轿厢内部按钮、门厅召唤按钮、显示元件等，虚拟的电梯模型可以有效替代实际的电梯物理模型仿真运行。设计图形界面的过程中，先要建立一个完整的工程管理器窗口，同时建立电梯PLC控制系统工程，在窗口处启动画面开发系统程序，建立新画面，就可以利用组态工程软件提供的工具设备，构建具体的图形画面，建立相应的仿真模型。
2.3控制程序编写
控制程序也是整个仿真系统中必不可少的存在，在建立仿真图形画面，让书库和动画连接后，还要实现动态画面的仿真运行，编写相应的控制命令，包括;应用程序命令语言、热键命令语言、时间命令语言、数据改变命令语言、自定义函数命令语言、事件命令语言，组态王命令语言句法和传统的编程语言相似。只需要在工程浏览器中找到文件，进入命令语言编辑器，输入相应的编程语言，就可以完成控制命令编写，对电梯进行控制，包括启动、运行、停止等。比如：电梯门开关属于事件命令语言，需要建立事件现阶段的可执行程序，因此在编写过程中，要对事件进行详细的描述，包括发生、存在、消失等不同的极端，保证仿真图形界面动作的稳定性，让仿真界面得到全面的发展。
2.4仿真系统的运行
用通信电缆连接PLC和计算机,通过step7把已经编写完成的卧辊磨控制程序下载到PLC并使其运行,关闭step7。在MCGS运行环境中打开工程“卧辊磨仿真控制”,进入运行。通过鼠标操作图形界面上的各个按钮,观察卧辊磨的运行情况。如果卧辊磨运行完全正确,说明PLC程序的运行和控制功能已经没有问题,即实现了对PLC控制系统的仿真,接下去就可以进行实际的现场安装调试。
结束语
综上所述，基于组态软件的PLC控制系统具有丰富的控制算法，在实际应用中，具有灵活高效的控制特点，可以满足系统监控需求。如果想要控制一些较为复杂的对象，可以适当更改相应的控制算法，从而提高控制系统的开发设计价值，通过本文分析，对PLC控制系统的仿真进行了进一步羽化设计，不仅可以降低成本，同时也能够利用组态软件实现数据采集、监控画面绘制、完善数据库等方面的功能，实现创新。
参考文献
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论文作者:戴武刚
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第12期
论文发表时间:2019/10/30
标签：组态论文; 控制系统论文; 软件论文; 继电器论文; 图形论文; 数据论文; 对象论文; 《当代电力文化》2019年第12期论文;