基于易控組態(tài)軟件全虛擬PLC的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

1、PLC 課程教學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)展

由于可編程邏輯控制器（PLC）應(yīng)用廣泛，目前從職業(yè)培訓(xùn)學(xué)院到工科大專(zhuān)院校都開(kāi)設(shè)有PLC 課程。而PLC 是一門(mén)理論性、趣味性及實(shí)踐性都很強(qiáng)的課程，需要精講多練、開(kāi)設(shè)與工業(yè)實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合的實(shí)驗(yàn)課程、搭建良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)課程需要解決的關(guān)鍵在于PLC 的控制對(duì)象問(wèn)題，目前存在不同形式的 PLC 教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，基本上可分為三大類(lèi)：

1.1 全實(shí)物的 PLC 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

完整的PLC控制系統(tǒng)是以實(shí)物PLC硬件及各種設(shè)備硬件（諸如繼電器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)、傳感器）等按照工業(yè)實(shí)際連接方式進(jìn)行組合，最后通過(guò)上位PC機(jī)與PLC的通信完成上位組態(tài)的實(shí)物模擬。實(shí)現(xiàn)這種實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)校或機(jī)構(gòu)需要購(gòu)置足夠應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)各環(huán)節(jié)的設(shè)備，要求相當(dāng)高的資金投入。

1.2 以上位PC 機(jī)軟件與下位PLC 硬件結(jié)合構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

將組態(tài)技術(shù)應(yīng)用于虛擬PLC裝置的開(kāi)發(fā)，運(yùn)用組態(tài)軟件在PC機(jī)上全真模擬PLC的控制對(duì)象，以動(dòng)畫(huà)形式演示PLC控制對(duì)象的工作過(guò)程。具有成本低、免維護(hù)、靈活多樣、形象直觀等優(yōu)點(diǎn)，很好地解決了傳統(tǒng)開(kāi)設(shè)PLC實(shí)驗(yàn)方法遇到的各種困難。其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成只需上位監(jiān)控PC機(jī)和下位的PLC硬件。但這種實(shí)驗(yàn)方法因其無(wú)法脫離PLC硬件 ，仍需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.3 利用PLC仿真軟件，實(shí)現(xiàn)脫離PLC硬件的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

此類(lèi)初級(jí)實(shí)驗(yàn)僅僅是能進(jìn)行編程后的仿真，如三菱GX Developer提供的GX Simulator運(yùn)行仿真。為了能夠如第二類(lèi)方式一樣可以實(shí)現(xiàn)上位監(jiān)控和下位PLC的運(yùn)行，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已提出一些有效的全虛擬方法，諸如對(duì)于三菱PLC，采用基于GX Simulator與昆侖通態(tài)的組態(tài)軟件MCGS通過(guò)虛擬串口進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)全虛擬的上下位控制，但這種方法存在上下位控制速度慢的問(wèn)題；另外對(duì)于西門(mén)子PLC, WinAC作為控制程序的運(yùn)行引擎，VB語(yǔ)言編寫(xiě)上位監(jiān)控界面程序，通過(guò)WinAC提供的“Computing”部件，采用Active控件第三方程序即可訪(fǎng)問(wèn)控制程序中的過(guò)程數(shù)據(jù)，但由于需要VB另外編程，很不方便，其實(shí)用、遷移性不強(qiáng)。

針對(duì)以上問(wèn)題，本文提出借助于易控組態(tài)軟件及MX Component，采用GX Developer作為編程平臺(tái)，利用GX Simulator構(gòu)建一種全虛擬PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一種貼近工業(yè)實(shí)際的、先進(jìn)的、方便的PLC實(shí)驗(yàn)方法。以工業(yè)清洗機(jī)的控制系統(tǒng)為例，展現(xiàn)僅用一臺(tái)PC機(jī)如何完整實(shí)現(xiàn)具有上下位控制的PLC清洗機(jī)控制實(shí)驗(yàn)。這種方法無(wú)需引入新的編程，只要掌握組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)方法和PLC的編程方法即可，其編程方法、監(jiān)控模式、通道設(shè)置等與工業(yè)實(shí)際相同，使高水平PLC實(shí)驗(yàn)得以脫離PLC實(shí)驗(yàn)室而隨處實(shí)現(xiàn)，尤其在成人教育的業(yè)余及函授形式中，給學(xué)生提供了一種脫離實(shí)驗(yàn)室全新的自學(xué)PLC控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)形式，解決了PLC實(shí)驗(yàn)的瓶頸問(wèn)題，對(duì)PLC的普及教育具有良好的實(shí)際意義。并借助于易控組態(tài)軟件提出了一種實(shí)現(xiàn)全虛擬PLC的新方法，且提出一種改進(jìn)的PLC教學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，該方法可使學(xué)生在學(xué)習(xí)PLC課程時(shí)更好的理解和運(yùn)用PLC。最后通過(guò)對(duì)工業(yè)清洗機(jī)的應(yīng)用，驗(yàn)證了該方法的可靠性和實(shí)用性。

2、基于易控組態(tài)軟件的全虛擬PLC 教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 基于易控組態(tài)軟件三菱PLC的全虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟

基于易控組態(tài)軟件三菱PLC的全虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示。



圖1 全虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

（1）首先安裝三菱的編程平臺(tái)GX Developer和GX Simulator仿真程序，安裝MXComponent和易控組態(tài)軟件（INSPEC）。（2） GX Developer是三菱的通用編程軟件，可完成三菱全系列PLC的編程、監(jiān)控、調(diào)試和維護(hù)工作，可支持梯形圖、指令表、SFC、ST及FB編程。