基于易控组态软件的全虚拟PLC在高职教学中的应用

2011-10-26任凤娟四川华新现代职业学院应用技术系四川成都610107

中国科技信息 2011年12期

关键词：梯形图彩灯组态

任凤娟四川华新现代职业学院应用技术系，四川成都 610107

任凤娟四川华新现代职业学院应用技术系，四川成都 610107

在分析PLC课程特点的基础上，结合我校PLC教学的现状，提出基于易控组态软件，构建全虚拟PLC实验控制系统的方案。经教学尝试，极大地改变了传统的PLC实验控制系统的局限，可广泛地应用于实验教学过程中。

全虚拟PLC；易控组态软件；MX Compon软ent件包；GX Simulator仿真软件；GX Develop编er程软件

引言

当前，PLC技术已在自动控制领域占有举足轻重的地位。现在全国开设有电子、电气以及工业自动化等专业的高职院校大都将PLC技术作为一门必修课程纳入教学计划。该课程具有极强的实践性、综合性、创造性，需要精讲多练、开设与工业实际应用紧密结合的实验课程、搭建良好的实验平台。

完整的PL C实验控制系统由被控对象、执行机构、传感器以及主令电器等组成。这种系统一经制作完成就是固定的，学生无法任意组合，不利于学生教学实验中创新能力的培养。同时这种PLC控制过程实验室实现成本高、体积大、容易损坏以及受到高校实验室经费及场地等因素的限制，因而不适合广泛应用于教学实验中。

针对以上情况，本文提出借助于易控（INSPEC）组态软件、MX Component软件包、GX Si mu l a to r仿真软件、G X Developer编程软件，通过16彩灯的3种花样自动循环的控制实例，构建一种全虚拟PLC实验控制系统。

1 组态软件和组态控制技术

组态软件在国内是一个约定俗成的概念，并没有明确的定义，它可以理解为“组态式监控软件”。“组态(Configure)”的含义是“配置”、“设定”、“设置”等意思，是指用户通过类似“搭积木”的简单方式来完成自己所需要的软件功能，而不需要编写计算机程序，也就是所谓的“组态”。它有时候也称为“二次开发”，组态软件就称为“二次开发平台”。“监控（Supervisory Control）”，即“监视和控制”，是指通过计算机信号对自动化设备或过程进行监视、控制和管理。

组态控制技术是一种计算机控制技术，采用组态技术构成的计算机系统在硬件设计上除采用工业PC机外，系统大量采用各种成熟通用的I／O接口设备和现场设备，基本不再需要单独进行具体电路设计，这样提高了工控系统的可靠性。

易控（INSPEC）软件能够实现对自动化过程和装备的监视和控制。它能从自动化过程和装备中采集各种信息，并将信息以图形化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储，发出控制指令等等。易控（INSPEC）软件提供了丰富的用于工业自动化监控的功能，用户根据自己工程的需要进行选择、配置等较为简单的工作来建立自己所需要的监控系统。

作为通用的监控软件，易控提供了对工业自动化系统进行监视、控制、管理和集成等一系列的功能。同时也为用户实现这些功能的组态过程提供了丰富和易于使用的手段和工具。[1]

2 我校PLC教学的现状

我校PLC课程以培养学生实际操作能力为重点，主要以模块化方式开展教学活动，把实际工业生产的需要与相关知识模块相结合，根据工作任务的要求，在项目化课程内容之上，以能力培养为目标，加强学生的技能训练，促进学生职业能力的提高。项目教学法的实施流程如图1所示。

图1 项目教学法的实施流程

尽管采用了模块化的教学组织模式,但是实验教学还是缺乏直观性，学生不能观察到中间变量，不能体会实验的变化过程，对实验结果也就只能有感性的认识，被动地接受，从而导致学生的参与性不强。

3 构建基于易控组态软件的全虚拟PLC控制系统的思路

基于易控组态软件的全虚拟PLC控制系统，学生可以通过电脑动画显示，监控实验的动态过程，动画显示直观、设计灵活、学生易于上手。

采用GX Developer作为编程平台，将编制好的梯形图程序写入GX Simulator进行仿真，GX Simulator作为一个模拟PLC运行的虚拟PLC控制器。

将GX Simulator和易控组态软件通过MX Component进行通信连接，建立基于易控组态软件的监控界面，通过信息的交互和上位机界面的监控实现虚拟控制过程。[2]虚拟通道实现方法如图2所示。

图2 虚拟通道实现方法

GX Simulator为一个软件包，其基于Microsoft Windows 操作系统上运行。在安装有GX Developer软件的计算机上安装GX Simulator后可实现离线调试。离线调试功能包括监视和测试本站/其他站的软元件以及模拟外部设备I/O 的运行。只要满足条件，GX Simulator就可以自动让内部软元件导通或断开。

在安装有GX Simulator的GX Developer编程平台上完成梯形图的编制后，启动梯形图逻辑测试工具，则梯形图程序写入虚拟PLC的虚拟CPU中，且虚拟PLC自动打到RUN状态。

MX Component是三菱一款用于PC与PLC进行通信的软件。在易控组态软件中就是应用MX Component与GX Simulator进行通信的，从而实现上位机界面对于梯形图程序的运行及监控。[3]

4 基于易控组态软件的全虚拟PLC控制系统的实现

在安装有GXDeveloper、G X Simulator、MX Component和易控组态软件的计算机上，通过16彩灯的3种花样自动循环的实例，完成PLC程序的编制，调试，组态界面的制作、通道的连接、画面的监控等，实现全虚拟的PLC 实验控制系统。具体步骤如下：

（1）进行PLC的输入输出变量分配，建立与易控组态软件的变量对应关系，如表1所示。

表1 输入输出变量与易控变量的对应关系

（2）在GX Developer编程软件上写入16彩灯自动循环的程序，并进行编译、调试。

（3）在易控组态软件中开发工程

启动易控组态软件的开发环境，新建一个工程用于保存工程的所有配置信息，系统将其自动打开。对于工程树中的各个部分按照工程的实际需要分别进行配置。在画面中，从元件库中调出2个按钮和16个灯，并对其属性和事件进行设置；在定义变量窗口中建立上述18个变量；在IO通信窗口中，新建一个通道，选择串口的通信方式，进行参数设置，其中波特率为9600Kbps ，偶校验，数据位7位，停止位1位。选择三菱FX系列的PLC，注意要选择使用模拟器进行调试，如图3所示。在新建立好的FX编程口中建立通道连接。寄存器类型、数据库变量的对应关系如表1。