PLC测控系统下计算机仿真论文

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1plc部分仿真实现

1．1梯形图指令解释实现

在特殊指令解释时，需要将起始和终止共两次的扫描状态进行对比，来最大限度地保证其正确性。具体操作时可选用两个虚拟内存条，并引入“备用堆栈”和“备用结果寄存器”来保存起始扫描的计算结果，以及“堆栈”和“结果寄存器”来保存结束扫描的算结果，以下进行具体说明:(1)常开(及常闭)触点的实现流程。取出触点内存地址→将结果寄存器中的现有数据放入堆栈→将地址值(常闭触点则取反)放入结果寄存器;(2)线圈作用的实现。将结果寄存器中的值输出至分别起输出、辅助、保持作用的“继电器”内存地址中。

1．2梯形图程序运行实现

仿真系统通过梯形图程序的运行并根据其转化后的指令语句，即可实现对真实PLC控制系统的模拟。各输入点的状态被依次扫描，并由系统软件中用户编制的程序进行逻辑解算进一步转化成指令进行执行，指令的执行结果可以被后续待扫描的指令所利用，然后依次对应向各输出点发出控制信号。梯形图程序运行的流程为:在梯形图编辑器中，用户点击“运行”按钮→触发系统定时器→系统初始化内存地址(常开触点置零，常闭触点的定时器及计数器清空)→逐一扫描各元器件并同时进行其指令解释→直至该条指令结束→自动进入下一条指令的扫描→直至用户点击“停止”按钮。

2电路搭建部分仿真实现

在仿真系统中，本文通过在软件中设置元素来模拟元器件，这里以设置通用继电器的模拟元件为例来进行分析。在元器件编辑器中，用户可以在两个菜单中分别选择元器件(如继电器、开关按钮、接触器、熔断器、电磁阀、限位开关、电铃、传感器以及声光指示装置)以及对应的元器件元素(如线圈、接线柱、触头、连接线以及保险丝等)。在通用继电器设计初始，用户须通过定义边框确定元器件大小，然后设置线圈及接线柱并用连接线连接，并设置一动一静两个触头以及若干开关，设置完成后即可点击生成一个通用继电器。在对电路进行仿真之前，还需要对电子元器件进行解释，这里仍以通用继电器为例来说明解释的原理和过程，由于电路解释时需要即时刷新，这会导致电路中元件的动作之间产生相互影响，本文这里引入“树”的概念来解释电路，通过将电路中的元器件作为单个节点加入到“树”中，用户在设置时，可首先新建“树”，接着清空“树节点(元器件)”的状态，然后对各节点进行循环检查，当发现控制电路不通时停止循环，最后遍历节点并给出各元器件输出值。

3应用实例分析

3．1实例情况说明

基于以上论述，本文这里选择水塔水位控制系统作为仿真实例，对仿真系统的建立过程进行说明，并通过在仿真环境中进行测试来论证仿真系统的实用性。水塔水位控制系统是通过PLC自动控制来实现水塔自动进、出水，系统中主要的元器件包括液面传感器、电磁阀、PLC控制器以及电动机。图4所示为水塔水位自动控制系统示意图，其动作流程为:当水池水位低于水池低水界时，液面传感器使S3开关接合(ON)，YV电磁阀门打开，水池开始蓄水。水位高于低水位界时，S3开关断开(OFF)。当水位升高到高于水池高水位界时，液面传感器使开关S4开关接合(ON)，YV阀门关闭，水池停止蓄水。水塔水位低于水塔低水位界，液面传感器使S2开关接合(ON)，若此时S3为断开状态，则电动机M运转，驱动水泵抽水。水塔水位上升到高于水塔高水界时，液面传感器使S1开关接合(ON)，电动机M停转，水泵停止工作。

3．2系统仿真实现

从以上分析可见该控制系统的工作原理，可以看出系统可通过相关元器件实现水塔和水池上、下限水位调节和水塔放水等功能。基于此，本文做以下仿真设计:

(1)将实例控制系统的PLC程序设计并下载到仿真电路设计的PLC中。

(2)以实时水位、水位上限及水位下限作为变量，根据上节所述的系统工作原理对应编制液位上升和下降函数，以模拟真实的水池和水塔液位变化。

(3)在仿真系统中设置6个可供用户自行定义和更改的控制单位，并将它们分别与水塔和水池的高、低液位传感器以及电动机和电磁阀的开关共6个元器件相对应。在仿真系统的对话框中，首先设置水塔和水池的水位标识，可分别用“L”、“M”、“H”对应表示实时水位“低于低液位传感器”、“高于低液位且低于高液位的传感器”、“高于高液位传感器”的三种状态，在另外一个对话框中，用户可在输入框中点击选择已经在电路编辑器中编辑好的输入、输出量与真实控制系统中的6个实际元器件相对应。在完成所有的设置之后，既可以运行仿真系统并通过观察模拟结果判断PLC的程序正确与否以及电路是否搭建正确。经过观察，在仿真系统运行期间各环节控制动作正确，基本能够实现水池水塔自动控制系统的实际功能。

4结语

为减少PLC产品的研发周期及成本，本文在对PLC的工作原理及流程进行分析的基础上，设计了PLC系统的计算机仿真平台软件。通过对PLC控制系统的工作原理进行分析，掌握了其各组成部分的特性以及仿真需注意的要点，并以此为基础对PLC的计算机仿真系统进行了总体布置，并分别确定了其各部分的组成及功能。文章以一个水塔水位自动控制系统为例进行了仿真分析，并以仿真所得结果论证了仿真系统的有效性。由于篇幅等各方面的原因，本文仅对PLC及其仿真系统中的几个重要环节进行了分析，在今后的研究中还需要进一步完善对PLC的功能仿真，并进一步实现仿真系统和真实系统的联接。

作者：马守东 马毓 单位：南京工程高等职业学校 辽源职业技术学院