實現(xiàn)可編程控制器應(yīng)用程序的仿真

摘要：隨著技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)環(huán)境越來越趨于自動化，可編程控制器引起功能強、可靠性高、使用靈活方便被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，雖然現(xiàn)階段的可編程控制器使用情況良好，但仍未實現(xiàn)仿真運行。本文主要針對可編程控制器的特點及當(dāng)前環(huán)境對其要求進(jìn)行研究，探究可編程控制器應(yīng)用程序的仿真的實現(xiàn)途徑。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；應(yīng)用程序；仿真系統(tǒng)

生產(chǎn)自動化水平的提高要求可編程控制器不僅可以保證設(shè)備運行的穩(wěn)定可靠，還能夠做到應(yīng)對突發(fā)情況，給出及時準(zhǔn)確的反應(yīng)，這就需要可編程控制器能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用程序的仿真，模擬運行環(huán)境，對程序設(shè)計的正確性做出判斷，仿真運行功能就是通過離線仿真對可編程中控制器程序設(shè)計的完整性準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗，幫助設(shè)計人員完善可編程控制器應(yīng)用程序，保障數(shù)據(jù)和信息的安全傳輸。

一、可編程控制器的應(yīng)用及其特點

可編程控制器技術(shù)的發(fā)展非常迅速，可編程控制器作為綜合系統(tǒng)，已經(jīng)深入到人工智能控制領(lǐng)域，其輸入輸出功能更加完善，性能更加可靠，可以適用于各種形式和性質(zhì)的開關(guān)量和模擬量信號的輸入和輸出。其應(yīng)用特點具有以下特點：（1）在惡劣的環(huán)境中可以抗電磁干擾與電壓沖擊，適應(yīng)性更強。（2）可編程控制器的應(yīng)用程序的仿真程序更為簡單、使用簡潔，在編程過程中不需要高級語言。（3）可靠性強，故障發(fā)生的時間間隔可以達(dá)到2萬小時。（4）該程序的仿真系統(tǒng)體積小，成本低，系統(tǒng)化程度高，窗口模塊非常標(biāo)準(zhǔn)。（5）通訊功能非常強，在實現(xiàn)基本系統(tǒng)的擴展上，還可以與其他系統(tǒng)進(jìn)行配置，支持多種設(shè)備的連接。（6）在一種現(xiàn)場不需要時，仍然可以在另一種現(xiàn)場使用。

二、可編程控制器應(yīng)用中存在的問題及對策

在可編程控制器應(yīng)用程序系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)過程中，其主要作用的因素有產(chǎn)品的可靠性、適用性、可維護(hù)性和經(jīng)濟性。

（1）可靠性作為最重要的因素，是決定系統(tǒng)效果的重要因素，只有高的可靠性才能保證市場的穩(wěn)定性，建立起完整的質(zhì)量保證體系，實行嚴(yán)格的質(zhì)量管理制度，保證可編程控制器的應(yīng)用系統(tǒng)的仿真效果。

（2）適用性是指擴大產(chǎn)品及其覆蓋面，現(xiàn)階段，可編程控制器的應(yīng)用程序品種多、功能全、使用更為方面，一臺可編程控制器可以控制多臺單機設(shè)備，也可以聯(lián)合控制一臺復(fù)雜設(shè)備。

（3）可維護(hù)性是可編程控制器的優(yōu)勢，在結(jié)構(gòu)上是模塊化的，更換方便，服務(wù)良好，用戶可以放心使用，實現(xiàn)可編程控制器應(yīng)用程序的仿真是保證用戶利益的重要方式。

（4）經(jīng)濟性是客戶關(guān)注的重點，我國產(chǎn)品的價格只相當(dāng)于進(jìn)口產(chǎn)品的60%左右，將國產(chǎn)產(chǎn)品代替進(jìn)口產(chǎn)品可以節(jié)省200萬左右，質(zhì)量也可以得到保證，可以保證設(shè)備的長期運行。

三、實現(xiàn)可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)的仿真措施

（一）可編程控制器應(yīng)用程序的仿真系統(tǒng)

在進(jìn)行可編程控制器應(yīng)用程序的仿真系統(tǒng)的構(gòu)建時，應(yīng)該構(gòu)建三個模塊，包括計算機存貯可編程控制器程序的內(nèi)部表達(dá)、仿真策略以及用戶界面，仿真系統(tǒng)界面如下圖所示。

仿真系統(tǒng)運行時現(xiàn)將用戶設(shè)計的可編程控制器程序讀入系統(tǒng)，然后將其轉(zhuǎn)換為計算機存貯器內(nèi)的表達(dá)形式，然后將有輸入接點的數(shù)據(jù)文件讀入系統(tǒng)，啟動梯形圖，進(jìn)行子程序的推導(dǎo)，按順序求解其邏輯，將狀態(tài)圖輸出。

（二）可編程控制器應(yīng)用程序的仿真方法

仿真方法包括內(nèi)部表達(dá)和邏輯推導(dǎo)，要想實現(xiàn)可編程控制器的仿真，首先需要借助一個載體將可編程控制器內(nèi)部元件的信息進(jìn)行存貯，為了方便信息的存取，將梯形圖的有關(guān)信息用數(shù)據(jù)表來描述，以便記錄每一個元件的詳細(xì)信息。對于邏輯推導(dǎo)來說，可編程控制器應(yīng)用系統(tǒng)多以梯形圖來進(jìn)行控制程序的編制，基本元件是接點和負(fù)載，組成方式為將接點以串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行組合，然后再與負(fù)載相聯(lián)接，組成梯形圖。梯形之間的相互關(guān)系用可編程控制器的編程語言進(jìn)行說明，編程語言需要嚴(yán)格的格式來限定，編程要按照一個梯級從上到下的順序進(jìn)行編制，運行過程中也應(yīng)該遵循從上到下、從左到右的方向進(jìn)行運行。每一個梯級上的負(fù)載狀態(tài)都是由接點狀態(tài)決定的，這一過程也需要一定的邏輯推導(dǎo)，但是輸入接點不需要推導(dǎo)，直接由用戶的狀態(tài)決定。

（三）可編程控制器應(yīng)用程序的仿真功能

在實現(xiàn)了可編程控制器的應(yīng)用程序的仿真之后，需要實現(xiàn)以下功能：（1）可以實現(xiàn)常見可編程控制器的指令表編程，梯形圖編程以及他們之間的相互轉(zhuǎn)換。（2）可以提供更為形象的工具條，用戶可以通過鼠標(biāo)將梯形圖程序直觀地畫出來，在圖中所表達(dá)的拓?fù)潢P(guān)系可以正確的轉(zhuǎn)化成指令表，對各種方式的編輯的可編輯控制器用戶程序都可以實現(xiàn)正確的檢查，方便用戶進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢和處理。（3）可以實現(xiàn)可編程控制器的內(nèi)部元件的仿真，實現(xiàn)指令解釋器的仿真，實現(xiàn)運行過程的仿真，總而言之，可編程控制器應(yīng)用程序的仿真應(yīng)該基本實現(xiàn)硬件軟件的仿真，可以提供漢字界面以及隨即幫助，可以完成指令表和梯形圖的打印。

四、總結(jié)

現(xiàn)階段，計算機技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，使得工業(yè)發(fā)展進(jìn)入一個新的增長階段，可編程控制器就是使用最廣泛的器件，充分發(fā)揮其優(yōu)勢實現(xiàn)高效率的生產(chǎn)是現(xiàn)階段各大企業(yè)關(guān)注的重點，在熟悉其基本原理的基礎(chǔ)上，在實現(xiàn)應(yīng)用程序的仿真上做到了以下幾點，可以實現(xiàn)對大多數(shù)邏輯元件的模擬，用數(shù)據(jù)庫和數(shù)組作為數(shù)據(jù)的載體，可以將整個程序運行的相關(guān)參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實現(xiàn)對仿真過程和結(jié)果的多角度描述，還可以實現(xiàn)邏輯運算塊與模擬仿真器模塊之間的信息傳遞，使得可編程控制器應(yīng)用程序的仿真系統(tǒng)更加靈活高效。

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作者簡介：張玲（1990），女，陜西西安人，漢族，本科，助教，研究方向：電氣自動化/電力電子。