基于组态王的PLC仿真实验教学平台设计

刘雪梅　李建勇　宋孟华

摘 要：针对传统实验箱进行可编程控制器实验时的缺点，提出了利用组态软件c的动画设计、运行策略等功能设计仿真实验平台。通过组态软件设计的仿真平台，可以直观、形象地显示PLC动态控制过程，从而改善教学条件，提高PLC实验教学水平。

关键词：Kingview 6.53；实验教学；PLC；立体车库

中图分类号：G64 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2017）08-0144-02

Abstract：In view of the shortcoming of the traditional programmable controller experiment， This paper presents a simulation experiment platform of animation design and operation strategy of configuration software， The simulation platform was designed by configuration software， and the dynamic control process of PLC can be shown visually and visually. This method can improve the teaching condition and improve the experiment teaching level of PLC.

Key Words：Kingview 6.53； teaching experiment； PLC； stereo garage

实验教学是高校学习的重要组成部分，承担着实践教学的任务，传统PLC实验教学是基于实验机箱结合指示灯、开关来演示完成的，存在直观性差，受设备条件限制，不同学生实验同等力度要求等问题，远不能满足为实践教学服务的需要。从实验教学意义上来说，希望用有限的设备、多样化的程序丰富学生的实践课程，因此在此基础上，设计了基于组态软件的PLC实验仿真教学平台，该仿真平台是根据真实的控制对，通过组态软件对被控对象进行模拟，将PLC程序执行结果动态直接演示出来，通过仿真界面，可以展示实验中被控对象的动态变化过程。

1实验教学系统的总体结构

该PLC实验教学系统有两个模块，分别是装有组态王Kingview 6.53组态软件的PC上位机和欧姆龙CP1H系列PLC下位机两部分组成，在上位机中设计仿真界面后，编写辅助脚本程序，与PLC通讯调试，实现对控制系统的模拟控制。

本文所研究的实验教学系统只包含了4个基本的实验，分别是：5层电梯控制系统，自动售货机控制系统，立体车库控制系统及水箱水位控制系统。其中，每个实验中包括实验目的、I/O分配表、组态界面及梯形图程序。立体车库控制系统是实验中典型事例之一，本文以该实验为例说明利用组态王Kingview 6.53軟件进行PLC仿真实验平台设计的基本方法。

2组态监控界面设计

立体车库的外形结构是N×M的矩阵模式，这里我们选择2×3的六位车库，分别是1、3、5号车位，二层分别是2、4、6号车位。通过PLC对载车板的升降、移动控制来完成存取车过程，由载车板载着汽车停到指定的空车位，然后载车板复位到起点等待下一个汽车的到来，当整个系统里车位停满系统会停止运行，停止指示灯就会亮。显示车位已满。

2.1 工程建立

在组态王Kingview 6.53界面中选择新建工程，在建立一个新的工程后，保存于指定的目录，然后在进入组态王的主界面。

新的工程建立以后，就需要对外部设备进行定义，组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或者软件程序都作为外部设备端口去使用。常见的比如PLC、仪表、模块、变频器、板卡等。该监控系统需要的是建立PLC和组态之间的通信，需要定义的外部设备它是在组态王软件里的“设备配置向导”引导对话框里。

2.2 数据词典建立

在数据库建立时应该注意与程序中所需使用的数据变量数量、类型相对应，定义好之后，只要把I/O口变量连接到前面定义的外部设备上就可以和组态软件设计的仿真系统交换数据。

2.3仿真界面设计及动画连接

仿真界面设计主要为对立体车库的运行状态进行模拟，在工程浏览器中添加一个新的画面命名为“立体车库检测界面”。再设置界面基本属性、参数、所需变量等，在工具箱里选择所需要的工具搭建一个静态的立体车库监控界面。

仿真界面静态画面与数据变量之间建立相互对应关系，让静态的画面能够动起来。在没有动画连接之前，数据词典和静态画面是独立的模块，若想它们之间建立联系需要以下步骤：

1）必须将静态画面的每个图素与相应的数据变量建立联系；

2）编写命令语言，也就是运行策略。

组态王Kingview 6.53中包含了很多的运行策略构件，如脚本程序、定时器操作等。存车按钮的脚本命令语言如下：

IF （运行==0）

{

IF（ 车位号==1 && 车位灯1 ==0 ）

存车=1；

IF（ 车位号==2 && 车位灯2 ==0 ）

存车=1；

IF（ 车位号==3 && 车位灯3 ==0 ）

存车=1；

IF（ 车位号==4 && 车位灯4 ==0 ）

存车=1；

IF（ 车位号==5 && 车位灯5 ==0 ）

存车=1；

IF（ 车位号==6 && 车位灯6 ==0 ）

存车=1；

}

3下位机编程

本次设计使用的是OMRON公司CP1H系列CP1H-XA40-DR-A型PLC，编程软件为CX-Programmer，立体车库的系统流程图是以存取车为准则，准确的对要每个汽车进行存放和取走。存取汽车时，这个控制系统中PLC程序接收和感应控制元件输入的命令语言，根据相应的指令做出一系列的动作，并判断各运行装置此刻的动向，读取当前车库各个车位的存放实时情况，然后将状态信息反馈给系统执行装置，带动载车盘实现升降、左右移动，去完成车辆的存/取的指令和相关的指示灯情况。整个运行过程的流程图如图1所示，这个停车系统用故障和急停装置保护系统的安全，一旦发生意外情况，按下停止按钮系统就会停止运行，并且故障指示灯会亮。

PLC具体的I＼O地址分配如下表1所示。

4组态仿真结果

下图中运行指示灯会根据系统的运行和停止而变化，运行时是红色，停止时是绿色，同样存车、取车、每个车位灯的设置和运行指示灯一样，下图中看到的车号选择显示可以选没有车的车位进行操作。按下2号车按钮载车板就会把车放到2号车位，同样3号车、6号车也是如此（见图2）。

5 总结

本文搭建了基于组态软件的PLC仿真实验教学系统，体现了组态软件应用在PLC实验教学中的优势，为实际被控对象进行进一步扩展、补充，丰富了学生的工程实战经验。

参考文献

[1] 刘屹巍.基于PLC的立体车库控制系统设计[J]. 科学技术与工程，2011（27）：231-233.

[2] 杨丽英.升降横移式智能化立体车库设计与研究[D]. 山东大学，2010.

[3] 魏丽.基于巷道堆垛式立体车库的车辆存取策略算法研究[D]. 重庆交通大学， 2015.

[4] 谭仁人.基于PLC控制的升降横移式自动化立体车库系统研究与设计[D]. 电子科技大学，2012.