基于易控組態軟件的全虛擬PLC在高職教學中的應用

任鳳娟 四川華新現代職業學院應用技術系，四川 成都 610107

基于易控組態軟件的全虛擬PLC在高職教學中的應用

任鳳娟 四川華新現代職業學院應用技術系，四川 成都 610107

在分析PLC課程特點的基礎上，結合我校PLC教學的現狀，提出基于易控組態軟件，構建全虛擬PLC實驗控制系統的方案。經教學嘗試，極大地改變了傳統的PLC實驗控制系統的局限，可廣泛地應用于實驗教學過程中。

全虛擬PLC；易控組態軟件；MX Compon軟ent件包；GX Simulator仿真軟件；GX Develop編er程軟件

引言

當前，PLC技術已在自動控制領域占有舉足輕重的地位。現在全國開設有電子、電氣以及工業自動化等專業的高職院校大都將PLC技術作為一門必修課程納入教學計劃。該課程具有極強的實踐性、綜合性、創造性，需要精講多練、開設與工業實際應用緊密結合的實驗課程、搭建良好的實驗平臺。

完整的PL C實驗控制系統由被控對象、執行機構、傳感器以及主令電器等組成。這種系統一經制作完成就是固定的，學生無法任意組合，不利于學生教學實驗中創新能力的培養。同時這種PLC控制過程實驗室實現成本高、體積大、容易損壞以及受到高校實驗室經費及場地等因素的限制，因而不適合廣泛應用于教學實驗中。

針對以上情況，本文提出借助于易控（INSPEC）組態軟件、MX Component軟件包、GX Si mu l a to r仿真軟件、G X Developer編程軟件，通過16彩燈的3種花樣自動循環的控制實例，構建一種全虛擬PLC實驗控制系統。

1 組態軟件和組態控制技術

組態軟件在國內是一個約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態式監控軟件”。“組態(Configure)”的含義是“配置”、“設定”、“設置”等意思，是指用戶通過類似“搭積木”的簡單方式來完成自己所需要的軟件功能，而不需要編寫計算機程序，也就是所謂的“組態”。它有時候也稱為“二次開發”，組態軟件就稱為“二次開發平臺”。“監控（Supervisory Control）”，即“監視和控制”，是指通過計算機信號對自動化設備或過程進行監視、控制和管理。

組態控制技術是一種計算機控制技術，采用組態技術構成的計算機系統在硬件設計上除采用工業PC機外，系統大量采用各種成熟通用的I／O接口設備和現場設備，基本不再需要單獨進行具體電路設計，這樣提高了工控系統的可靠性。

易控（INSPEC）軟件能夠實現對自動化過程和裝備的監視和控制。它能從自動化過程和裝備中采集各種信息，并將信息以圖形化等更易于理解的方式進行顯示，將重要的信息以各種手段傳送到相關人員，對信息執行必要分析處理和存儲，發出控制指令等等。易控（INSPEC）軟件提供了豐富的用于工業自動化監控的功能，用戶根據自己工程的需要進行選擇、配置等較為簡單的工作來建立自己所需要的監控系統。

作為通用的監控軟件，易控提供了對工業自動化系統進行監視、控制、管理和集成等一系列的功能。同時也為用戶實現這些功能的組態過程提供了豐富和易于使用的手段和工具。[1]

2 我校PLC教學的現狀

我校PLC課程以培養學生實際操作能力為重點，主要以模塊化方式開展教學活動，把實際工業生產的需要與相關知識模塊相結合，根據工作任務的要求，在項目化課程內容之上，以能力培養為目標，加強學生的技能訓練，促進學生職業能力的提高。項目教學法的實施流程如圖1所示。

圖1 項目教學法的實施流程

盡管采用了模塊化的教學組織模式,但是實驗教學還是缺乏直觀性，學生不能觀察到中間變量，不能體會實驗的變化過程，對實驗結果也就只能有感性的認識，被動地接受，從而導致學生的參與性不強。

3 構建基于易控組態軟件的全虛擬PLC控制系統的思路

基于易控組態軟件的全虛擬PLC控制系統，學生可以通過電腦動畫顯示，監控實驗的動態過程，動畫顯示直觀、設計靈活、學生易于上手。

采用GX Developer作為編程平臺，將編制好的梯形圖程序寫入GX Simulator進行仿真，GX Simulator作為一個模擬PLC運行的虛擬PLC控制器。

將GX Simulator和易控組態軟件通過MX Component進行通信連接，建立基于易控組態軟件的監控界面，通過信息的交互和上位機界面的監控實現虛擬控制過程。[2]虛擬通道實現方法如圖2所示。

圖2 虛擬通道實現方法

GX Simulator為一個軟件包，其基于Microsoft Windows 操作系統上運行。在安裝有GX Developer軟件的計算機上安裝GX Simulator后可實現離線調試。離線調試功能包括監視和測試本站/其他站的軟元件以及模擬外部設備I/O 的運行。只要滿足條件，GX Simulator就可以自動讓內部軟元件導通或斷開。

在安裝有GX Simulator的GX Developer編程平臺上完成梯形圖的編制后，啟動梯形圖邏輯測試工具，則梯形圖程序寫入虛擬PLC的虛擬CPU中，且虛擬PLC自動打到RUN狀態。

MX Component是三菱一款用于PC與PLC進行通信的軟件。在易控組態軟件中就是應用MX Component與GX Simulator進行通信的，從而實現上位機界面對于梯形圖程序的運行及監控。[3]

4 基于易控組態軟件的全虛擬PLC控制系統的實現

在安裝有GXDeveloper、G X Simulator、MX Component和易控組態軟件的計算機上，通過16彩燈的3種花樣自動循環的實例，完成PLC程序的編制，調試，組態界面的制作、通道的連接、畫面的監控等，實現全虛擬的PLC 實驗控制系統。具體步驟如下：

（1）進行PLC的輸入輸出變量分配，建立與易控組態軟件的變量對應關系，如表1所示。

表1 輸入輸出變量與易控變量的對應關系

（2）在GX Developer編程軟件上寫入16彩燈自動循環的程序，并進行編譯、調試。

（3）在易控組態軟件中開發工程

啟動易控組態軟件的開發環境，新建一個工程用于保存工程的所有配置信息，系統將其自動打開。對于工程樹中的各個部分按照工程的實際需要分別進行配置。在畫面中，從元件庫中調出2個按鈕和16個燈，并對其屬性和事件進行設置；在定義變量窗口中建立上述18個變量；在IO通信窗口中，新建一個通道，選擇串口的通信方式，進行參數設置，其中波特率為9600Kbps ，偶校驗，數據位7位，停止位1位。選擇三菱FX系列的PLC，注意要選擇使用模擬器進行調試，如圖3所示。在新建立好的FX編程口中建立通道連接。寄存器類型、數據庫變量的對應關系如表1。

圖3 I0通信的設置

（4）打開編制好的梯形圖程序，點擊GX Simulator進入仿真環境，同時運行易控組態好的工程。這樣就可以通過易控監控畫面監控16彩燈的運行狀況。如圖4所示。

圖416 彩燈監控運行畫面

5 結束語

基于易控組態軟件的全虛擬PLC實驗教學控制系統，不受實驗設備和實驗儀器的限制，可以直觀的顯現各個部分的運行狀況，是PLC實驗教學的一種探索、一種改革、一種進步。同時工業環境的模擬調試亦可借鑒應用。

[1]北京九思易自動化軟件有限公司.易控(INSPEC)組態軟件培訓教程[Z]. 2008

[2]葉力，鄭萍.基于GX與MCGS的全虛擬PLC控制系統研究.中國現代教育裝備.2007年12期

[3]日本三菱電機有限公司. MX Component 3Operation Manual[Z].2008

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.118

任鳳娟（1979-），女，遼寧朝陽人，工學碩士，助教，研究方向：工業控制。