基于PLC的控制系統仿真平臺的應用

羅衛東

摘要：仿真軟件在PLC設計中占有舉足輕重的地位，因為對于PLC系統的新編程序來說實際操作會有很大的風險，PLC的一個錯誤指令就會造成設備和操作人員不可預計的傷害。在網絡上，用戶可以安裝這種軟件，從開放式的資料庫中獲取所需要的各種功能部件。本文就從仿真軟件在網絡以及PLC設計中的應用方面來進行探索。

關鍵詞：仿真軟件；網絡應用；PLC設計

仿真軟件是通過建立網絡設備和網絡鏈路達到網絡應用的標準，這是種通過模擬網絡流量就可以獲取到網絡設計中所需要的相關數據的仿真軟件。現階段，我國工業發展都朝著高速大型化和自動化的方向發展，重大生產設備的運用使得成本日益增高，對運行操作人員素質要求也日益提高。由于仿真系統可以近乎真實的貼近現場實際，同時因為不需要到現場實際節省了很大的操作空間，而快速提高了現場的調試效率，降低了用于調試系統的費用和風險。

一、仿真軟件的功能

1、控制程序運行

在PLC設計中仿真軟件可以仿真其過程映像的輸入輸出，在仿真窗口改變運行程序的輸入變量的ON/OFF狀態進行控制程序，觀察輸出的變量狀態能否符合要求、程序運行能否達到正確運行的目標，起到監視程序運行結果的作用。

2、防止程序出錯

在程序運行過程中，仿真軟件會通過對程序的檢測修改定時器、計數器等。也可以通過程序自動運行或手動復位定時器。這樣的檢測不僅能夠發現程序中的錯誤和缺陷，還可以使PLC設計更加的完美。也可以在PLC設計過程中使用軟件來改變它的控制過程，而PLC使用者對程序的編寫和調試是必不可少的。

3、擁有儲存記憶功能

仿真軟件模擬是針對軟元件、緩沖存儲器、外設輸入/出的讀寫。它的這項功能既可以存儲PLC內的軟元件、存儲器的緩沖存儲器的數據，并可以將這種數據使用到以后的調試工作中。如果用戶想要收集相關網絡設備中的某些特殊代碼時，可以通過層次上的編程來收集自己感興趣的網絡代碼。但在網絡信息相對復雜的環境下，使用者的程序必須進行現場調試，而在這個過程中往往會出現一些差錯，使用者直接將程序應用到實際操作系統中進行控制調試的話，會被設備帶來一定的未知風險。

4、更好的驗證程序是否正確

仿真軟件可以對外部機器的通信串行進行高度的相似模擬通信功能。這項功能會代替外部機器的串行通信的職能，進行對可編程控制器與外部機器的串行通信模塊之間的傳輸通訊格式的傳輸資源是否正常工作的驗證。就像這樣的一臺計算機上利用仿真軟件來完成對程序運行的檢測，實現對企業生產中的流程繪制和監控組態界面的設計。同時對采集系統現場的實時運行數據進行完整的動態顯示。有一些PLC生產廠家提供了可以模擬硬件調試的仿真軟件，這一軟件還可以對PLC進行離線仿真和測試。

二、仿真軟件在網絡中的應用探索

在網絡上PLC是一種通用的工業設備，有體積小、組裝維護方便、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等優點。這些都使它成為了未來我國現代工業設備的三大支柱之一。可以模擬網絡流量的常熟從而得到需要的數據。仿真軟件在網絡中的應用有以下幾種：（1）更真實的模擬使其具有即使在高度密集資料的網絡環境下也可以得到真實的實驗數據和結果。（2）仿真軟件在網絡中的檢測功能是其他軟件無法達到的，對系統程序的運行是否流暢起到了很大的作用。（3）因為仿真軟件的便利與容易操作等優點，它的使用范圍很廣而且適用于各種網絡環境。（4）造價成本低，一旦建立了完善的網絡基礎就可以一直延續使用。

三、仿真軟件在PLC設計中的應用探索

1、系統控制要求

設計四臺電機分別按順序控制系統，啟動時按同樣的順序啟動。時間間隔分別為2、4、6S，按從后到前的順序停止，停止時時間間隔為6、4、2S。如果在啟動時就發現了某臺電機出現故障時，則要馬上停止運行，那么這臺電機會立即停止。其他臺也會按事先設置的反順序停止。這樣可以減少損害，因為對新設計的PLC系統，直接在現實中啟動使用的話有很大的風險。對于控制程序來說也是一次很好的完善。因為PLC設計中控制系統是要實際輸出控制的，是要靠輸出繼電器Y和輸出模塊去驅動來執行的.那么外界的控制信號和反饋信號同樣會輸入繼電器X進入PLC內部。而仿真軟件在運行狀態時PLC輸出模塊就在這時是與外界斷開的，輸出的信號也只有利用通信線與數據庫中的數據進行交換。

2、編制梯形圖

編制梯形圖就是根據設計需要從而繪制出的步進流程圖，首先確定L/O分配和編程元件的編號，然后啟動編程調試軟件按指令完成PLC梯形圖程序。因為不可能直接被軟件所執行，所以就必須要通過翻譯為運行語言。而PLC程序仿真執行就是這樣一個PLC語言的翻譯過程：有編譯和解釋兩種方法。現在采用的解釋方法是逐字逐句解釋并執行。也就是說當系統解釋執行完畢后，同時相當于一個掃描周期的結束。這樣可以確定程序是否符合我們需要的設計要求，在這一過程中不需要PLC硬件。如果在調試后程序出現差錯或不符合設計時，就可以讓程序離線的同時對程序進行修改，最后重新下傳程序、運行程序、檢查運行結果或觀察具體程序的執行情況。這樣就可以保證系統在發生故障后能在短時間內完全恢復服務，達到消除硬件和軟件的單點故障的目的。

3、仿真調試分析

進入到仿真界面中，用戶可以通過“組態王”軟件中的子圖、窗口連接或利用圖片的處理方式去制定出合適的樣式功能，根據系統的要求基于軟件的基礎上進行二次開發系統，并采用動畫、聲音連接技術，使設計的人機界面呈現出友好的界面。首先要在編程軟件中的梯形圖邏輯測試啟動，建立PLC與仿真CPU的連接將自動進行程序轉換使調測的程序和運行參數可以寫入程序中。其次在“繼電器內存監視”中可以軟元件儲存器監視畫面的軟元件，進行軟元件測試時可以通過雙擊要測試的元件改變其開關的狀態，檢測運行的變化是否正確。再次要啟動“時序圖”功能來監視軟元件輸出時的時序和菜單中采樣周期選擇的仿真數據收集周期。最后從軟件中選擇仿真然后停止，結束仿真組態畫面結束仿真調試。通過以上步驟查看程序是否符合仿真軟件在PLC設計中的應用探索。若不能正常運行的話，要重新對程序進行修改使其更加完善。

綜上所述，可以充分的認識到仿真軟件在網絡和PLC設計中的應用，全新的模擬環境具有在高度復雜的網絡環境下得到高可信度結果。而且這樣的仿真軟件在人們的生活中使用范圍廣泛，既可以使用于網絡的系統優化也可以用于新網絡中的設計。特別適用于中大型網絡系統的設計和優化。最重要的是可以在程序開發階段就發現設計中的紕漏和錯誤，繼而不斷的對這個程序進行修改和填充，直到符合設計中想要的效果為止。

參考文獻

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