组态软件在电气控制与PLC教学中的应用.pdf
462009年第13期(总第83期)E-mail:组态软件在电气控制与PLC教学中的应用张顺星 张玉洁陕西工业职业技术学院 陕西咸阳 712000摘 要：本文把组态软件图库中丰富的图形设备及动画效果引进到电气控制与PLC教学中，并可以结合相应的PLC程序，使学生对控制线路的认识更直观，理解更深刻，结合相应PLC设备还可以提高学生动手能力，实现电气控制与PLC技术及组态软件在教学中的融合及相互促进。关键词：组态软件 电气控制PLC 组态王6.53 仿真收稿日期：2009-04-21作者简介：张顺星,在读硕士生,教师。张玉洁,高级实验师。随着对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程监控装置之间的通讯的需要，“监控和数据采集系统(Supervisory Control and Data Acquisition)”越来越受到用户的重视，从而导致组态软件的大量使用。“组态王6.53”(KingView)由北京亚控公司开发,以Microsoft Windows 2000/Windows XP为工作平台的通用组态软件。它充分利用了Windows图形功能完备，界面一致性好，易学易用的特点。“组态王”软件包由工程管理器(组态王)、工程浏览器(TouchExplorer)、画面运行系统(TouchVew)和信息窗口等4部分组成，其中工程浏览器内嵌画面开发系统。图库是系统预先建立好的组合图形对象。组态王系统提供十几个图形库几百个元件，包括控制按钮、电机、泵、开关和其它标准工业元件。设计者可以简单地从图库中取出元件加到自己的应用中，并按照需要的大小缩放，图库单元任意缩放不会失真。图库单元还包含动画连接，可以方便地实现动画效果。电气控制与PLC是电气工程及其自动化专业的主干专业课程之一,是一门知识覆盖面广、涉及内容多、更新发展快、强调理论而又偏重实践应用的课程,与生产实际和工程应用结合紧密且应用广泛。但在实际教学中，讲述典型的控制线路的设计时，对于电气元件动作过程及线路接通顺序，学生没有直观概念，因此，我们可以考虑把组态软件丰富的图库及动画效果引进到教学中，并可以结合相应的PLC程序，使学生对控制线路的认识更直观，理解更深刻，结合相应PLC设备还可以提高学生动手能力，实现电气控制与PLC的技术在教学中的融合及相互促进。一、系统概述XK-2005型电气智能综合实验台，是专为职业技术教育而开发的，适用于机电一体化、工业电气自动化等专业的教学系统。该系统集低压电气控制器件、PLC、组态软件于一体，通过操作、模拟、仿真三个层面对学生进行训练，具有很强的综合性。1.硬件系统在硬件系统方面，该装置配备了施奈德Neza 系472009年第13期(总第83期)E-mail:列小型PLC(TSX 08CD 12F8A)、上位PC机以及相关的时间继电器、中间继电器，接触器，形成开关、按钮、风机等电气控制单元。施奈德Neza小型PLC具备高速计数、脉冲输出、开关/模拟量输入输出、网络通讯等功能，其中开关量模块：12路DC24开关量输入，8路继电器输出。PLC的通信接口采用RS-485通信协议，通过通信线缆与上位PC机采用RS-232通信协议的COM1 串行端口连接。其中通信线缆上有一个RS-485RS-232转换盒，盒内有两个拨码开关。2.软件系统该系统安装了PLC编程软件(PL707 for neza)和组态王(Kingview 6.53)。由于编程软件和组态软件要共用一条通信线缆与PLC通信，所以要分时通信,当PL707与PLC通讯,开关应拨到1为OFF、2为ON的状态(方式一)；若是组态王与PLC通讯，开关应拨到1为ON、2为ON的状态(方式二)。编程软件动态显示与组态软件仿真不能同时运行(见图1)。图1 RS-485-RS-232转换盒拨码开关的两种状态二、设计方案Y-减压起动法是大容量笼式三相交流异步电动机进行起动最常用的方法之一，适用于电动机的空载或轻载起动，就是电动机起动时，定子绕组先连成丫形，接人三相交流电源，待转速接近额定转速时，将电动机定子绕组连成形，电动机进入正常运行。接下来以Y-减压起动法为例，探讨组态王在电气控制与PLC教学中的应用1.建立工程双击打开组态王，按要求建立名为“三相异步电机星/三角启动”工程，并进行说明。2.建立通信连接MODBUS协议支持与莫迪康系列PLC之间的通讯。该协议采用串行通讯，使用计算机中的串口。I/O设备地址范围1-32，在系统配置中，当支持本地I/O时，它仅由一个站构成，并总是被指定为1号站。在本地站，控制器限制使用相应系列的I/O模块(见图2)。RTU通讯模式：设置项 设置值波特率：9600bps数据位：8位校验位：1位(偶校验)停止位：1位图2 组态王与PLC通信设置在设备菜单中选中“C O M1端口，新建通讯连接。具体设置为：“PLC莫迪康Modbus(RTU)串行”，与设备联机的串行端口为“COM1”，为设备指定的地址为“1”，其它设置为默认。3.定义数据库数据库是“组态王6.53”最核心的部分,用来存放制作应用系统时定义的变量。组态王实现对PLC的监控及操作，都是通过数据库来实现的。482009年第13期(总第83期)E-mail:由于组态王通过PLC的I/O端口控制实际的低压电气元件，变量类型为“I/O离散”，具体寄存器地址由梯形图决定。梯形图中中间继电器M与上位PC机寄存器以一对一应，寄存器地址应为中间继电器地址加1，格式为0dddd。例如：%M0对应寄存器地址00001。打开数据辞典，按要求新建如下变量：起动按钮，停止按钮，接触器1，接触器2，接触器3，送电按钮。具体变量类型及对应寄存器如图3所示，组态下的PLC程序如图4所示。变量名 变量类型 序号 连接设备 寄存器地址 图3 变量类型及对应寄存器 图4 组态下的PLC程序4.制作画面按要求建立主画面，绘制电气控制原理图。组态王图库有丰富的设备图形，具体所用设备在图库中相应找出，并建立动画连接。其中通电与否用“线性”动画效果表示，线路颜色变红表示相应线路得电，如：“Q S=1”时，主画面如图5所示，开关通断，使用“隐含”动画效果表示，如：“KM=1”，常开隐含，常闭显示。图5三相异步电机星/三角启动画面5.调试运行向P L C中输入相应梯形图，并切换至运行状态，改变计算机通信方式，使其处于RTU通讯模式(方式二)，打开组态王，调出相应工程，并切换到“VIEW”状态。进行监控及操作。三、结束语通过以上实例，把组态软件引进到教学中，可以充分发挥丰富的图库及动画效果，使学生对控制线路的认识更直观，理解更深刻，并可以结合相应的PLC程序，结合相应PLC设备还可以提高学生动手能力及模拟工业现场和大型设备的仿真能力，改善电气控制与PLC课程教学效果。参考文献1吴丽.电气控制与PLC应用技术M.北京：机械工业出版社,2008 2阮友德.电气控制与PLC实训教程M.北京：人民邮电出版社，20083吕以全,康大伟,郑玉洁.PLC与上位机应用组态软件的通信设计J.计算机应用,2005.54艾红,厉虹,曹荣敏.PLC与组态软件的动画连接及命令语言设计J.北京机械工业学院学报，2005.1
