基于易控組態(tài)軟件全虛擬PLC的實現(xiàn)及應(yīng)用

1、PLC 課程教學(xué)試驗系統(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)院到工科大專院校都開設(shè)有PLC 課程。而PLC 是一門理論性、趣味性及實踐性都很強的課程，需要精講多練、開設(shè)與工業(yè)實際應(yīng)用緊密結(jié)合的實驗課程、搭建良好的實驗平臺。實驗課程需要解決的關(guān)鍵在于PLC 的控制對象問題，目前存在不同形式的 PLC 教學(xué)實驗系統(tǒng)，基本上可分為三大類：

1.1 全實物的 PLC 實驗系統(tǒng)

完整的PLC控制系統(tǒng)是以實物PLC硬件及各種設(shè)備硬件（諸如繼電器、電機驅(qū)動，電機、傳感器）等按照工業(yè)實際連接方式進(jìn)行組合，最后通過上位PC機與PLC的通信完成上位組態(tài)的實物模擬。實現(xiàn)這種實驗系統(tǒng)，學(xué)校或機構(gòu)需要購置足夠應(yīng)用于實驗各環(huán)節(jié)的設(shè)備，要求相當(dāng)高的資金投入。

1.2 以上位PC 機軟件與下位PLC 硬件結(jié)合構(gòu)成的實驗系統(tǒng)

將組態(tài)技術(shù)應(yīng)用于虛擬PLC裝置的開發(fā)，運用組態(tài)軟件在PC機上全真模擬PLC的控制對象，以動畫形式演示PLC控制對象的工作過程。具有成本低、免維護(hù)、靈活多樣、形象直觀等優(yōu)點，很好地解決了傳統(tǒng)開設(shè)PLC實驗方法遇到的各種困難。其實驗系統(tǒng)構(gòu)成只需上位監(jiān)控PC機和下位的PLC硬件。但這種實驗方法因其無法脫離PLC硬件 ，仍需要在實驗室進(jìn)行。

1.3 利用PLC仿真軟件，實現(xiàn)脫離PLC硬件的仿真實驗系統(tǒng)

此類初級實驗僅僅是能進(jìn)行編程后的仿真，如三菱GX Developer提供的GX Simulator運行仿真。為了能夠如第二類方式一樣可以實現(xiàn)上位監(jiān)控和下位PLC的運行，國內(nèi)外學(xué)者已提出一些有效的全虛擬方法，諸如對于三菱PLC，采用基于GX Simulator與昆侖通態(tài)的組態(tài)軟件MCGS通過虛擬串口進(jìn)行連接，實現(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題；另外對于西門子PLC, WinAC作為控制程序的運行引擎，VB語言編寫上位監(jiān)控界面程序，通過WinAC提供的“Computing”部件，采用Active控件第三方程序即可訪問控制程序中的過程數(shù)據(jù)，但由于需要VB另外編程，很不方便，其實用、遷移性不強。

針對以上問題，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，利用GX Simulator構(gòu)建一種全虛擬PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)一種貼近工業(yè)實際的、先進(jìn)的、方便的PLC實驗方法。以工業(yè)清洗機的控制系統(tǒng)為例，展現(xiàn)僅用一臺PC機如何完整實現(xiàn)具有上下位控制的PLC清洗機控制實驗。這種方法無需引入新的編程，只要掌握組態(tài)軟件的設(shè)計方法和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)實際相同，使高水平PLC實驗得以脫離PLC實驗室而隨處實現(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驗室全新的自學(xué)PLC控制系統(tǒng)的實驗形式，解決了PLC實驗的瓶頸問題，對PLC的普及教育具有良好的實際意義。并借助于易控組態(tài)軟件提出了一種實現(xiàn)全虛擬PLC的新方法，且提出一種改進(jìn)的PLC教學(xué)實驗方法，該方法可使學(xué)生在學(xué)習(xí)PLC課程時更好的理解和運用PLC。最后通過對工業(yè)清洗機的應(yīng)用，驗證了該方法的可靠性和實用性。

2、基于易控組態(tài)軟件的全虛擬PLC 教學(xué)實驗系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 基于易控組態(tài)軟件三菱PLC的全虛擬實驗系統(tǒng)實現(xiàn)步驟

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



圖1 全虛擬實驗系統(tǒng)

（1）首先安裝三菱的編程平臺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。