基于组态软件的全虚拟plc教学系统实现及应用

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1、基于组态软件的全虚拟PLC教学系统实现及应用　　摘要提出基于Kingview组态软件及GXSimulator、MXOPCsever的全虚拟仿真教学系统方案。教学实践表明，全虚拟仿真教学系统的应用，拓展了学生学习的时间与空间，对提高学生的PLC应用水平起到积极的作用。　　关键词PLC；组态王软件；全虚拟模式；OPC；教学系统　　中图分类号：TP315文献标识码：B　　文章编号：1671-489X（2014）08-0042-04　　1利用组态软件开发的PLC仿真教学系统　　PLC课程教学现状可编程逻辑控制

2、器（PLC）应用广泛，是职业院校机电类专业的一门核心主干课程。PLC编程知识的巩固需要精讲多练，需要搭建良好的实训平台，多开设与工业实际应用紧密结合的实训项目。而实际情况却因为受到场所、设备、资金等诸多客观条件的限制，各学校难以在实训室配备大量的实物工控设备，导致PLC教学实训设备在种类和数量上难以满足教学要求，影响了PLC教学的效果。　　基于组态软件的PLC仿真教学系统组态控制技术（SupervisionControlandDataAcquisition）常用于工业控制系统的监控，它为用户提供设备驱

3、动、数据采集、数据处理、流程控制、动画显示、报警处理、报表输出等操作工具，常用于生成上位机监控系统。组态软件具有成熟的I/O接口设备驱动，可以与各类型PLC进行通讯，PLC内部各种继电器的状态可以与组态软件数据库中的数据链接，这些数据又与界面上显示的图形对象有关联。这样在PLC编程调试过程中，可以利用组态软件的组态动画代替PLC控制对象，在计算机屏幕上观察PLC控制系统的控制过程和结果[1]。　　用组态软件制作的仿真被控对象，可以像实物被控对象一样，既可以向PLC发出如开关控制信号、传感器信号、中断信

4、号等各种命令信号，也可以接受PLC发出的输出信号、脉冲信号和各种数值信号等控制信号，并且能与PLC进行各种数据的传输，从而反映出PLC与组态虚拟对象及控制结果之间的关系。利用组态软件的这些功能，可以开发出各种虚拟的工业控制模型，用于PLC课程教学的编程调试。　　组态软件教学系统优势利用组态软件三维虚拟空间进行设计，可以模拟出多种真实场景，如立体仓库控制系统、传输计件控制系统、售货机系统、机械手控制系统、电梯控制系统等。组态虚拟对象能以按扭、滑动标尺、数值输入等方式向PLC发出各种命令及输入各种参数，也

5、可以通过界面输出显示PLC各个变量的值以及状态[2]。所以用组态软件构建的教学系统还可以仿真触摸屏控制，学生可以在组态软件开发环境下进行触摸屏界面开发，利用组态软件丰富的图形库对象，可以构建出比真实触摸屏更直观生动的控制画面。　　如图1所示，用组态软件构建的步进电机控制系统，达到与真实触摸屏一样的控制效果，其中包括对步进电机的速度、运行步数设置（设置PLC数据寄存器值），对已运行的步数进行显示（输出PLC数据寄存器值），同时步进电机模型可以动态地展示步进电机运行状态，教学效果非常好。　　基于组态软件的

6、PLC教学系统，可以很方便地仿真出各种工业控制效果，给编程和调试带来很大方便。在没有增加硬件成本的情况下，解决了PLC编程控制对象的问题，提供了足够的工位给予学生编程学习。相比较于真实工控设备的PLC教学系统，虚拟的仿真系统控制对象更加丰富，教学内容也更丰富，扩展了学生的工程应用经验。　　连接真实PLC硬件仿真系统的不足基于组态软件的实物PLC仿真教学系统，虽然虚拟出了PLC被控对象，但仍需要真实的PLC与组态软件连接。这样，PLC课程的编程实验常局限于实训室，时间局限于正常上课时间。本文提出一种基于

7、组态王（Kingview）组态软件和GXSimulator的全虚拟仿真系统方案，虚拟PLC、虚拟被控对象的全虚拟教学系统的实现，达到了更少硬件投入、应用更方便的目的。　　2全虚拟的PLC教学系统的构成　　全虚拟仿真系统连接框图如图2所示，采用GXDeveloper作为编程平台，将编制好的梯形图程序写入GXSimulator，GXSimulator作为一个模拟PLC运行的虚拟控制器[3]。通过三菱的OPC服务软件与组态王OPC服务器组成虚拟的通信接口，实现PLC程序控制组态实训画面运行，完成控制对象的控

8、制，从而实现全虚拟方式的运行。　　GXSimulator和组态王软件通过MXOPCserver进行通信连接，建立基于组态王软件的监控界面和GXSimulator的对应信息交互，实现PLC仿真运行与虚拟控制设备的对应关系，在PC机上实现PLC编程调试功能。　　1）GXSimulator。GXSimulator是三菱公司开发的一款梯形图仿真调试工具软件，在安装有GXDeveloper的计算机内追加安装GXSimulator，能够实现程序的仿真调试。GXSim