PLC仿真系統軟件設計的應用
概述了PLC仿真系統軟件設計的開發(fā)與應用，說明了組態(tài)軟件和PLC的-f,’L點和組成實現工業(yè)生產過程仿真的可行性，以McGs組態(tài)軟件組成的人機監(jiān)控界面和PLC的硬件編程邏輯的模擬仿真控靠，系統可以較真實地反映現場實際情景，有適應性廣，便于開發(fā)、維護和延展等特點，并具有較好的推廣應用價值。
PLC是“Programmable Logic Controller”的英文縮寫，意為“可編程序邏輯控制器”，它是采用微電腦技術制造的電氣自動控制設備。它以順序控制為主，回路調節(jié)為輔，能完成邏輯判斷、定時、記憶和算術運算等功能。與傳統的繼電器控制相比j PLC控制具有控制速度快、可靠性高、靈活性強、硬件接線簡單、改變生產工藝十分方便等優(yōu)點。
一、PLC仿真軟件的概述
PLC指令仿真模塊的功能是根據已經讀人的語法和語義結構賦予一定的意義，使其具有PIE的CPU的功能，對于指令仿真模塊來說，其輸入是語法分析模塊生成的語法樹所包含的各種信息。這一部分要根據不同的PLC的功能具體實現PLC程序可看作由專用的編程語言(梯形圖、語句表等)所編寫的源程序。不能夠直接被計算機執(zhí)行而必須翻譯成機器語言PLC程序仿真執(zhí)行就是一個PLC語言的翻譯過程，主要有編譯和解釋兩種方法實現。這里采用解釋法，即逐句解釋并執(zhí)行。每當逐句解釋執(zhí)行完畢后，相當于一個掃描周期結束。雖然這種方式執(zhí)行的速度比編譯法慢。但是一般情況下仍在允許的范圍之內，而且采用解釋法能夠更接近實際PLC循環(huán)掃描的工作過程，在模擬仿真過程中更方便觀察、調試程序。
二、PLC仿真軟件的設計
仿真技術伴隨計算機應用技術的發(fā)展而來.是對工業(yè)生產系統進行分析、診斷和優(yōu)化的有力工具之一。有效的設計控制仿真系統，應用于各類實踐?？梢云鸬酵顿Y少、效果好、效率高的作用。在工業(yè)控制系統領域。由于工業(yè)生產向著高速、大型化及自動化方向發(fā)展。大量重大生產設備或過程控制設備的應用，成本日益增高，對運行操作人員素質要求愈來愈高，仿真系統可以基本真實貼近現場控制實際。
對控制對象的仿真設計包括兩大部分，即仿真對象的設計以及控制仿真對象動畫的腳本程序的設計。仿真界面(虛擬被控對象)可以通過“組態(tài)王”軟件中的子圖連接、窗口連接或利用圖片處理的方法按照制定樣式的功能設計出來，并根據系統要求在軟件基礎上對系統進行二次開發(fā)，采用動畫、聲音連接技術，使設計的人機界面友好、生動。
三、梯形圖向指令表的轉換
梯形圖是由很多個梯級構成的，在梯形圖的人工轉換過程中，遵循著自上而下、從左往右的原則，逐個梯級進行轉換。因此，梯形圖本質上就是一個有向圖，梯形圖在繪制過程中，通過梯形圖鏈表，表明了各個元件所在的行和列。梯形圖的轉換過程就是根據了元件所在的行、列坐標，仿照人工轉換思維，把梯形圖先轉換為一棵二叉樹，然后根據二叉樹來識別相應的指令。1幅梯形圖可以看成是觸點或者電路塊之間串聯與并聯。而電路塊實質上就是2個或2個以上觸點構成的。所以本質上還是觸點的串聯與并聯.串聯用“”號表示，并聯用。+”表示。如圖1所示。
按照自上而下、從左往右的原則，該梯形圖可轉換為二叉樹。二叉樹是梯形圖向指令表轉換的關鍵，每個梯級均對應1棵二又樹。二叉樹清晰地表達了觸點之間的關系，通過對二叉樹進行遍.歷。結合對應的觸點類型，進行指令表的書寫。
四、PLC仿真軟件的工作原理
基于組態(tài)軟件的仿真系統實現的原理，在于PLC內部各種繼電器的狀態(tài)與組態(tài)軟件數據庫中數據的鏈接以及該數據與計算機界面上圖形對象的鏈接。因PLC控制系統實際輸出控制時，是通過輸出繼電器Y和輸出模塊去驅動外部執(zhí)行機構的.外界的控制信號和反饋信號通過輸入繼電器X進入PLC內部。而在仿真運行狀態(tài)時PLC的輸出模塊與外界是斷開的，輸出(繼電器Y的)信號通過通信線只與組態(tài)軟件數據庫中的數據進行交換，而這些數據又與屏幕(界面)上顯示的圖形對象有關聯。
當PLC輸出繼電器Y的各點狀態(tài)有變化時，改變了數據庫中的數據值。繼而使相應的圖形對象發(fā)生變化，產生我們所要求的模擬實際對象動作的仿真效果。同時，PLC的輸入信號也要與數據庫的數據進行關聯，通過對屏幕上圖形對象的鼠標操作.或組態(tài)軟件內部變量事件觸發(fā)而改變與其鏈接的數據庫中的數據，繼而改變輸入信號。在編寫PLC程序時要注意通過對屏幕上圖形對象的鼠標操作，或組態(tài)軟件內部變量事件觸發(fā)給PLC的輸入信號只是～個脈沖信號。組態(tài)軟件仿真對象不僅可以接受多種由PLC發(fā)出的如數字、模擬等控制信號，亦可向PLC反饋數字、模擬等各種信號。與PLC進行各種狀態(tài)數據的交換，從而反映PLC運行與控制對象動作結果之間的關系。
五、結束語
可編程控制器(PLC)廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。因PLC用于工業(yè)現場控制，且PLC不同于微機，無法通過顯示器觀察程序的執(zhí)行結果.PLC程序的驗證只有與被控對象結合才能實現。因此實驗環(huán)節(jié)非常重要。由于現行PLC的操作系統(系統管理軟件)是建立在邏輯運算的基礎上，不具備系統管理能力.沒有良好的人機聯系界面，可視性差。如果采用組態(tài)軟件和PLC控制系統相結合。以組態(tài)王”軟件為基礎.進行二次開發(fā)，利用“組態(tài)王”對PLC進行動畫組態(tài)、硬件組態(tài)和控制組態(tài)。通過計算機全真模擬PLC的實驗過程。對PLC的實驗狀態(tài)進行模擬，PLC仿真軟件系統必將得到大力的發(fā)展。
PLC是“Programmable Logic Controller”的英文縮寫，意為“可編程序邏輯控制器”，它是采用微電腦技術制造的電氣自動控制設備。它以順序控制為主，回路調節(jié)為輔，能完成邏輯判斷、定時、記憶和算術運算等功能。與傳統的繼電器控制相比j PLC控制具有控制速度快、可靠性高、靈活性強、硬件接線簡單、改變生產工藝十分方便等優(yōu)點。
一、PLC仿真軟件的概述
PLC指令仿真模塊的功能是根據已經讀人的語法和語義結構賦予一定的意義，使其具有PIE的CPU的功能，對于指令仿真模塊來說，其輸入是語法分析模塊生成的語法樹所包含的各種信息。這一部分要根據不同的PLC的功能具體實現PLC程序可看作由專用的編程語言(梯形圖、語句表等)所編寫的源程序。不能夠直接被計算機執(zhí)行而必須翻譯成機器語言PLC程序仿真執(zhí)行就是一個PLC語言的翻譯過程，主要有編譯和解釋兩種方法實現。這里采用解釋法，即逐句解釋并執(zhí)行。每當逐句解釋執(zhí)行完畢后，相當于一個掃描周期結束。雖然這種方式執(zhí)行的速度比編譯法慢。但是一般情況下仍在允許的范圍之內，而且采用解釋法能夠更接近實際PLC循環(huán)掃描的工作過程，在模擬仿真過程中更方便觀察、調試程序。
二、PLC仿真軟件的設計
仿真技術伴隨計算機應用技術的發(fā)展而來.是對工業(yè)生產系統進行分析、診斷和優(yōu)化的有力工具之一。有效的設計控制仿真系統，應用于各類實踐?？梢云鸬酵顿Y少、效果好、效率高的作用。在工業(yè)控制系統領域。由于工業(yè)生產向著高速、大型化及自動化方向發(fā)展。大量重大生產設備或過程控制設備的應用，成本日益增高，對運行操作人員素質要求愈來愈高，仿真系統可以基本真實貼近現場控制實際。
對控制對象的仿真設計包括兩大部分，即仿真對象的設計以及控制仿真對象動畫的腳本程序的設計。仿真界面(虛擬被控對象)可以通過“組態(tài)王”軟件中的子圖連接、窗口連接或利用圖片處理的方法按照制定樣式的功能設計出來，并根據系統要求在軟件基礎上對系統進行二次開發(fā)，采用動畫、聲音連接技術，使設計的人機界面友好、生動。
三、梯形圖向指令表的轉換
梯形圖是由很多個梯級構成的，在梯形圖的人工轉換過程中，遵循著自上而下、從左往右的原則，逐個梯級進行轉換。因此，梯形圖本質上就是一個有向圖，梯形圖在繪制過程中，通過梯形圖鏈表，表明了各個元件所在的行和列。梯形圖的轉換過程就是根據了元件所在的行、列坐標，仿照人工轉換思維，把梯形圖先轉換為一棵二叉樹，然后根據二叉樹來識別相應的指令。1幅梯形圖可以看成是觸點或者電路塊之間串聯與并聯。而電路塊實質上就是2個或2個以上觸點構成的。所以本質上還是觸點的串聯與并聯.串聯用“”號表示，并聯用。+”表示。如圖1所示。
按照自上而下、從左往右的原則，該梯形圖可轉換為二叉樹。二叉樹是梯形圖向指令表轉換的關鍵，每個梯級均對應1棵二又樹。二叉樹清晰地表達了觸點之間的關系，通過對二叉樹進行遍.歷。結合對應的觸點類型，進行指令表的書寫。
四、PLC仿真軟件的工作原理
基于組態(tài)軟件的仿真系統實現的原理，在于PLC內部各種繼電器的狀態(tài)與組態(tài)軟件數據庫中數據的鏈接以及該數據與計算機界面上圖形對象的鏈接。因PLC控制系統實際輸出控制時，是通過輸出繼電器Y和輸出模塊去驅動外部執(zhí)行機構的.外界的控制信號和反饋信號通過輸入繼電器X進入PLC內部。而在仿真運行狀態(tài)時PLC的輸出模塊與外界是斷開的，輸出(繼電器Y的)信號通過通信線只與組態(tài)軟件數據庫中的數據進行交換，而這些數據又與屏幕(界面)上顯示的圖形對象有關聯。
當PLC輸出繼電器Y的各點狀態(tài)有變化時，改變了數據庫中的數據值。繼而使相應的圖形對象發(fā)生變化，產生我們所要求的模擬實際對象動作的仿真效果。同時，PLC的輸入信號也要與數據庫的數據進行關聯，通過對屏幕上圖形對象的鼠標操作.或組態(tài)軟件內部變量事件觸發(fā)而改變與其鏈接的數據庫中的數據，繼而改變輸入信號。在編寫PLC程序時要注意通過對屏幕上圖形對象的鼠標操作，或組態(tài)軟件內部變量事件觸發(fā)給PLC的輸入信號只是～個脈沖信號。組態(tài)軟件仿真對象不僅可以接受多種由PLC發(fā)出的如數字、模擬等控制信號，亦可向PLC反饋數字、模擬等各種信號。與PLC進行各種狀態(tài)數據的交換，從而反映PLC運行與控制對象動作結果之間的關系。
五、結束語
可編程控制器(PLC)廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域。因PLC用于工業(yè)現場控制，且PLC不同于微機，無法通過顯示器觀察程序的執(zhí)行結果.PLC程序的驗證只有與被控對象結合才能實現。因此實驗環(huán)節(jié)非常重要。由于現行PLC的操作系統(系統管理軟件)是建立在邏輯運算的基礎上，不具備系統管理能力.沒有良好的人機聯系界面，可視性差。如果采用組態(tài)軟件和PLC控制系統相結合。以組態(tài)王”軟件為基礎.進行二次開發(fā)，利用“組態(tài)王”對PLC進行動畫組態(tài)、硬件組態(tài)和控制組態(tài)。通過計算機全真模擬PLC的實驗過程。對PLC的實驗狀態(tài)進行模擬，PLC仿真軟件系統必將得到大力的發(fā)展。
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