PLC測控系統下計算機仿真論文
1PLC部分仿真實(shí)現
1.1梯形圖指令解釋實(shí)現
在特殊指令解釋時(shí),需要將起始和終止共兩次的掃描狀態(tài)進(jìn)行對比,來(lái)最大限度地保證其正確性。具體操作時(shí)可選用兩個(gè)虛擬內存條,并引入“備用堆!焙汀皞溆媒Y果寄存器”來(lái)保存起始掃描的計算結果,以及“堆!焙汀敖Y果寄存器”來(lái)保存結束掃描的算結果,以下進(jìn)行具體說(shuō)明:(1)常開(kāi)(及常閉)觸點(diǎn)的實(shí)現流程。取出觸點(diǎn)內存地址→將結果寄存器中的現有數據放入堆!鷮⒌刂分(常閉觸點(diǎn)則取反)放入結果寄存器;(2)線(xiàn)圈作用的實(shí)現。將結果寄存器中的值輸出至分別起輸出、輔助、保持作用的“繼電器”內存地址中。
1.2梯形圖程序運行實(shí)現
仿真系統通過(guò)梯形圖程序的運行并根據其轉化后的指令語(yǔ)句,即可實(shí)現對真實(shí)PLC控制系統的模擬。各輸入點(diǎn)的狀態(tài)被依次掃描,并由系統軟件中用戶(hù)編制的程序進(jìn)行邏輯解算進(jìn)一步轉化成指令進(jìn)行執行,指令的執行結果可以被后續待掃描的指令所利用,然后依次對應向各輸出點(diǎn)發(fā)出控制信號。梯形圖程序運行的流程為:在梯形圖編輯器中,用戶(hù)點(diǎn)擊“運行”按鈕→觸發(fā)系統定時(shí)器→系統初始化內存地址(常開(kāi)觸點(diǎn)置零,常閉觸點(diǎn)的定時(shí)器及計數器清空)→逐一掃描各元器件并同時(shí)進(jìn)行其指令解釋→直至該條指令結束→自動(dòng)進(jìn)入下一條指令的掃描→直至用戶(hù)點(diǎn)擊“停止”按鈕。
2電路搭建部分仿真實(shí)現
在仿真系統中,本文通過(guò)在軟件中設置元素來(lái)模擬元器件,這里以設置通用繼電器的模擬元件為例來(lái)進(jìn)行分析。在元器件編輯器中,用戶(hù)可以在兩個(gè)菜單中分別選擇元器件(如繼電器、開(kāi)關(guān)按鈕、接觸器、熔斷器、電磁閥、限位開(kāi)關(guān)、電鈴、傳感器以及聲光指示裝置)以及對應的元器件元素(如線(xiàn)圈、接線(xiàn)柱、觸頭、連接線(xiàn)以及保險絲等)。在通用繼電器設計初始,用戶(hù)須通過(guò)定義邊框確定元器件大小,然后設置線(xiàn)圈及接線(xiàn)柱并用連接線(xiàn)連接,并設置一動(dòng)一靜兩個(gè)觸頭以及若干開(kāi)關(guān),設置完成后即可點(diǎn)擊生成一個(gè)通用繼電器。在對電路進(jìn)行仿真之前,還需要對電子元器件進(jìn)行解釋?zhuān)@里仍以通用繼電器為例來(lái)說(shuō)明解釋的原理和過(guò)程,由于電路解釋時(shí)需要即時(shí)刷新,這會(huì )導致電路中元件的動(dòng)作之間產(chǎn)生相互影響,本文這里引入“樹(shù)”的概念來(lái)解釋電路,通過(guò)將電路中的元器件作為單個(gè)節點(diǎn)加入到“樹(shù)”中,用戶(hù)在設置時(shí),可首先新建“樹(shù)”,接著(zhù)清空“樹(shù)節點(diǎn)(元器件)”的狀態(tài),然后對各節點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)檢查,當發(fā)現控制電路不通時(shí)停止循環(huán),最后遍歷節點(diǎn)并給出各元器件輸出值。
3應用實(shí)例分析
3.1實(shí)例情況說(shuō)明
基于以上論述,本文這里選擇水塔水位控制系統作為仿真實(shí)例,對仿真系統的建立過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明,并通過(guò)在仿真環(huán)境中進(jìn)行測試來(lái)論證仿真系統的實(shí)用性。水塔水位控制系統是通過(guò)PLC自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現水塔自動(dòng)進(jìn)、出水,系統中主要的元器件包括液面傳感器、電磁閥、PLC控制器以及電動(dòng)機。圖4所示為水塔水位自動(dòng)控制系統示意圖,其動(dòng)作流程為:當水池水位低于水池低水界時(shí),液面傳感器使S3開(kāi)關(guān)接合(ON),YV電磁閥門(mén)打開(kāi),水池開(kāi)始蓄水。水位高于低水位界時(shí),S3開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(OFF)。當水位升高到高于水池高水位界時(shí),液面傳感器使開(kāi)關(guān)S4開(kāi)關(guān)接合(ON),YV閥門(mén)關(guān)閉,水池停止蓄水。水塔水位低于水塔低水位界,液面傳感器使S2開(kāi)關(guān)接合(ON),若此時(shí)S3為斷開(kāi)狀態(tài),則電動(dòng)機M運轉,驅動(dòng)水泵抽水。水塔水位上升到高于水塔高水界時(shí),液面傳感器使S1開(kāi)關(guān)接合(ON),電動(dòng)機M停轉,水泵停止工作。
3.2系統仿真實(shí)現
從以上分析可見(jiàn)該控制系統的工作原理,可以看出系統可通過(guò)相關(guān)元器件實(shí)現水塔和水池上、下限水位調節和水塔放水等功能;诖,本文做以下仿真設計:
(1)將實(shí)例控制系統的PLC程序設計并下載到仿真電路設計的PLC中。
(2)以實(shí)時(shí)水位、水位上限及水位下限作為變量,根據上節所述的系統工作原理對應編制液位上升和下降函數,以模擬真實(shí)的水池和水塔液位變化。
(3)在仿真系統中設置6個(gè)可供用戶(hù)自行定義和更改的控制單位,并將它們分別與水塔和水池的高、低液位傳感器以及電動(dòng)機和電磁閥的開(kāi)關(guān)共6個(gè)元器件相對應。在仿真系統的對話(huà)框中,首先設置水塔和水池的水位標識,可分別用“L”、“M”、“H”對應表示實(shí)時(shí)水位“低于低液位傳感器”、“高于低液位且低于高液位的傳感器”、“高于高液位傳感器”的三種狀態(tài),在另外一個(gè)對話(huà)框中,用戶(hù)可在輸入框中點(diǎn)擊選擇已經(jīng)在電路編輯器中編輯好的輸入、輸出量與真實(shí)控制系統中的6個(gè)實(shí)際元器件相對應。在完成所有的設置之后,既可以運行仿真系統并通過(guò)觀(guān)察模擬結果判斷PLC的程序正確與否以及電路是否搭建正確。經(jīng)過(guò)觀(guān)察,在仿真系統運行期間各環(huán)節控制動(dòng)作正確,基本能夠實(shí)現水池水塔自動(dòng)控制系統的實(shí)際功能。
4結語(yǔ)
為減少PLC產(chǎn)品的研發(fā)周期及成本,本文在對PLC的工作原理及流程進(jìn)行分析的基礎上,設計了PLC系統的計算機仿真平臺軟件。通過(guò)對PLC控制系統的工作原理進(jìn)行分析,掌握了其各組成部分的特性以及仿真需注意的要點(diǎn),并以此為基礎對PLC的計算機仿真系統進(jìn)行了總體布置,并分別確定了其各部分的組成及功能。文章以一個(gè)水塔水位自動(dòng)控制系統為例進(jìn)行了仿真分析,并以仿真所得結果論證了仿真系統的有效性。由于篇幅等各方面的原因,本文僅對PLC及其仿真系統中的幾個(gè)重要環(huán)節進(jìn)行了分析,在今后的研究中還需要進(jìn)一步完善對PLC的功能仿真,并進(jìn)一步實(shí)現仿真系統和真實(shí)系統的聯(lián)接。
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