實現可編程控制器應用程序的仿真

摘要：隨著技術的發展，工業環境越來越趨于自動化，可編程控制器引起功能強、可靠性高、使用靈活方便被廣泛的應用于工業生產中，雖然現階段的可編程控制器使用情況良好，但仍未實現仿真運行。本文主要針對可編程控制器的特點及當前環境對其要求進行研究，探究可編程控制器應用程序的仿真的實現途徑。

關鍵詞：可編程控制器；應用程序；仿真系統

生產自動化水平的提高要求可編程控制器不僅可以保證設備運行的穩定可靠，還能夠做到應對突發情況，給出及時準確的反應，這就需要可編程控制器能夠實現應用程序的仿真，模擬運行環境，對程序設計的正確性做出判斷，仿真運行功能就是通過離線仿真對可編程中控制器程序設計的完整性準確性進行檢驗，幫助設計人員完善可編程控制器應用程序，保障數據和信息的安全傳輸。

一、可編程控制器的應用及其特點

可編程控制器技術的發展非常迅速，可編程控制器作為綜合系統，已經深入到人工智能控制領域，其輸入輸出功能更加完善，性能更加可靠，可以適用于各種形式和性質的開關量和模擬量信號的輸入和輸出。其應用特點具有以下特點：（1）在惡劣的環境中可以抗電磁干擾與電壓沖擊，適應性更強。（2）可編程控制器的應用程序的仿真程序更為簡單、使用簡潔，在編程過程中不需要高級語言。（3）可靠性強，故障發生的時間間隔可以達到2萬小時。（4）該程序的仿真系統體積小，成本低，系統化程度高，窗口模塊非常標準。（5）通訊功能非常強，在實現基本系統的擴展上，還可以與其他系統進行配置，支持多種設備的連接。（6）在一種現場不需要時，仍然可以在另一種現場使用。

二、可編程控制器應用中存在的問題及對策

在可編程控制器應用程序系統的仿真實現過程中，其主要作用的因素有產品的可靠性、適用性、可維護性和經濟性。

（1）可靠性作為最重要的因素，是決定系統效果的重要因素，只有高的可靠性才能保證市場的穩定性，建立起完整的質量保證體系，實行嚴格的質量管理制度，保證可編程控制器的應用系統的仿真效果。

（2）適用性是指擴大產品及其覆蓋面，現階段，可編程控制器的應用程序品種多、功能全、使用更為方面，一臺可編程控制器可以控制多臺單機設備，也可以聯合控制一臺復雜設備。

（3）可維護性是可編程控制器的優勢，在結構上是模塊化的，更換方便，服務良好，用戶可以放心使用，實現可編程控制器應用程序的仿真是保證用戶利益的重要方式。

（4）經濟性是客戶關注的重點，我國產品的價格只相當于進口產品的60%左右，將國產產品代替進口產品可以節省200萬左右，質量也可以得到保證，可以保證設備的長期運行。

三、實現可編程控制器應用系統的仿真措施

（一）可編程控制器應用程序的仿真系統

在進行可編程控制器應用程序的仿真系統的構建時，應該構建三個模塊，包括計算機存貯可編程控制器程序的內部表達、仿真策略以及用戶界面，仿真系統界面如下圖所示。

仿真系統運行時現將用戶設計的可編程控制器程序讀入系統，然后將其轉換為計算機存貯器內的表達形式，然后將有輸入接點的數據文件讀入系統，啟動梯形圖，進行子程序的推導，按順序求解其邏輯，將狀態圖輸出。

（二）可編程控制器應用程序的仿真方法

仿真方法包括內部表達和邏輯推導，要想實現可編程控制器的仿真，首先需要借助一個載體將可編程控制器內部元件的信息進行存貯，為了方便信息的存取，將梯形圖的有關信息用數據表來描述，以便記錄每一個元件的詳細信息。對于邏輯推導來說，可編程控制器應用系統多以梯形圖來進行控制程序的編制，基本元件是接點和負載，組成方式為將接點以串聯或并聯的方式進行組合，然后再與負載相聯接，組成梯形圖。梯形之間的相互關系用可編程控制器的編程語言進行說明，編程語言需要嚴格的格式來限定，編程要按照一個梯級從上到下的順序進行編制，運行過程中也應該遵循從上到下、從左到右的方向進行運行。每一個梯級上的負載狀態都是由接點狀態決定的，這一過程也需要一定的邏輯推導，但是輸入接點不需要推導，直接由用戶的狀態決定。

（三）可編程控制器應用程序的仿真功能

在實現了可編程控制器的應用程序的仿真之后，需要實現以下功能：（1）可以實現常見可編程控制器的指令表編程，梯形圖編程以及他們之間的相互轉換。（2）可以提供更為形象的工具條，用戶可以通過鼠標將梯形圖程序直觀地畫出來，在圖中所表達的拓撲關系可以正確的轉化成指令表，對各種方式的編輯的可編輯控制器用戶程序都可以實現正確的檢查，方便用戶進行數據查詢和處理。（3）可以實現可編程控制器的內部元件的仿真，實現指令解釋器的仿真，實現運行過程的仿真，總而言之，可編程控制器應用程序的仿真應該基本實現硬件軟件的仿真，可以提供漢字界面以及隨即幫助，可以完成指令表和梯形圖的打印。

四、總結

現階段，計算機技術的快速發展及廣泛應用，使得工業發展進入一個新的增長階段，可編程控制器就是使用最廣泛的器件，充分發揮其優勢實現高效率的生產是現階段各大企業關注的重點，在熟悉其基本原理的基礎上，在實現應用程序的仿真上做到了以下幾點，可以實現對大多數邏輯元件的模擬，用數據庫和數組作為數據的載體，可以將整個程序運行的相關參數和數據進行記錄，可以對數據進行分析，實現對仿真過程和結果的多角度描述，還可以實現邏輯運算塊與模擬仿真器模塊之間的信息傳遞，使得可編程控制器應用程序的仿真系統更加靈活高效。

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作者簡介：張玲（1990），女，陜西西安人，漢族，本科，助教，研究方向：電氣自動化/電力電子。