［摘要］：摘 要：本文论述了满足多种PLC的智能实验平台的设计过程。针对现阶段普遍应用的PLC的实验平台的缺点，利用软件编程的方法，开发出一个具有良好人机界面的智能软件实验平台。该实验平台具有很好的实用价值。［关键词］：满足多种PLC的智能实验平台 谢宇山，陈立定 华南理工大学自动化科学与工程学院，广东广州 510641 关键词：PLC；现场模拟；实验平台
中图分类号：TP23 文献标识码：A
Intelligent Experiment Worktable which can Adapt to Various PLC
XIE Yu-shan, CHEN Li-ding
(College of Automation Science and Engineering, South China Univ. of Tech,Guangzhou 510641 ,China)
Abstract: The thesis discuss the design of intelligent experiment worktable which can adapt to various PLC. The aim of this paper is that by using program language, to design an intelligent with a fine human- pc interface and without the disadvantages subsist in most experiment worktable applied present. This experiment worktable has great actual value.
Key words: PLC; field - simulation; experiment worktable
1 引 言
当前PLC控制系统应用十分普遍，已经成为实现工业自动化的主要手段。目前，PLC实验平台装置在各大专院校、研究所的自动化相关专业里得到普遍应用。这些实验平台装置大多用硬件整合了常用的实验模型，基本上可以满足高校的一般的实验要求。但是，现在所能够购买到的PLC实验平台装置基本上都是以硬件为主体构建而成的硕大的实验台，这些装置的体积、重量大，成本高，难以维护和检修。而更重要的是：现在得到普遍应用的实验台的适应面太窄，大部分只能够满足单一厂家，个别型号的要求，对其他厂商的PLC产品则无能为力；由于硬件实验模型是整合的，若要扩充模型，需要重新设计。这将大大限制了这些实验台的应用范围。
本文的目的就是要针对以上提出的现今PLC实验装置的缺点，试图开发出具有便携性，适应面宽和易于检修、维护的满足多种PLC的智能实验平台装置。
2 系统设计
2．1 设计目标
作为PLC实验平台，首先应可以对PLC的输出进行监视，并能通过相应的运算输出至PLC作为PLC的输入。
能适应不同厂家、不同型号的PLC及其扩展模块，提供相应的接口方式供选择。
对PLC数据进行统计，建立数据库，并生成各种报表。
根据PLC控制对象，能按实际要求模拟现场环境，以动画等方式显示。
2．2 系统结构框图
系统结构主要由PLC接口装置和基于微型计算机的基本系统组成。如图1所示：
3 硬件设计
PLC实验平台的硬件部分主要作用为采集信号和输出信号，是PLC与PC之间的接口。硬件部分采用MCS51芯片，对PLC信号做初步处理，再通过串口与PC相连。为使系统满足多种型号 PLC及其扩展需要，硬件设计采用扩展模块方式。
PLC的信号初步处理包括：
(1)根据PLC的信号规范采用相应的接口方式。
(2)获取PLC输出端口数据，转换成机器码存储在主模块的RAM内。
(3)用串口通讯与微型计算机进行数据交换。
(4)将RAM内数据按接口方式转换并输出到 PLC输入端口。
硬件部分的设计是实现多种PLC实验平台的关键。不同厂家、不同型号PLC的输入输出信号都有各自的规范，还有数字信号和模拟信号之分，硬件部分首先要解决的问题是如何将这些不同规范的信号转换成统一的信号，以便与PC进行数据交换。此外，PLC的点数会因为工程需要而增加或减少，硬件部分采用扩展模块方式以适应PLC点数的变化。芯片采用MCS51系列产品，具有64KB的存储器寻址范围，采用地址编码后足以应付大多数情况下的PLC使用点数。
PLC实验平台硬件部分的主模块功能图如图
2所示。除了主模块采用的芯片MCS - 51和模块接口(采用25针数据线连接)外，可以分成三部分：初始化、读写控制、输入输出通道。实验平台启动时，初始化部分为每一个模块分配相应的模块号，并读取各模块的信息。输入输出通道可以将不同厂家、型号PLC的输入信号转换成统一的MCS - 51信号，或者将MCS - 51信号按照模块的设定输出到相应的PLC。读写控制读取MCS - 51(或者上一级模块)的控制信号和模块号，判断数据传输的内容和方向以及是否对本模块进行读写操作。例如PLC信号的读写、模块信息的读写。
4 软件设计
软件部分的设计根据PLC实验平台的设计目标可分为两部分：一是PLC监控，二是现场环境的模拟。
采集PLC输出数据和输出指定数据至PLC是通过串口通讯与硬件部分做数据交换，再通过硬件部分实现实验平台对PLC的监控。记录PLC输入输出数据以及建立数据库链接，为数据的进一步处理做好准备。
工程设计为操作者提供编写模拟现场的人机对话界面。为缩短工程设计的周期，该界面以将工业控制中常用的设备封装，如流水线、电机、泵等等。当然，设计人员可以将自己常用的工业设备封装，建立自己的设备库，减少重复劳动，提高工程设计效率。
联机运行及动画显示是一个互动的人机接口。操作者在软件平台内给出或改变PLC的输入给定信号；PLC程序的输出结果则通过PC软件平台的内部算法转换成数据报表和图象信息，呈现在操作者面前。操作者通过对给定输入的预测结果和实际数据的比较，就可以判断PLC程序的编写正确与否。软件平台对应多厂商的PLC产品，操作者只需在运行画面修改PLC设定即可将当前工程与指定PLC联机运行。
现场环境模拟和PLC监控的数据都是由数据库进行管理。建立数据库，可以使编程简化，并方便以后本实验平台的功能扩展、后续开发。
报警系统主要包括变量报警和操作报警。通过这些报警，操作者可以方便地监视和查看系统的变量和操作。当报警发生时，实验平台将这些报警存于内存中的缓冲区中，报警在缓冲区中是以先进先出的队列形式存储，所以只有最近的报警在内存中。当缓冲区达到一定数目或记录定时时间到时，系统自动将报警信息写到报警存储文件、打印机或数据库中并在报警窗中会按照设置的过滤条件实时显示出来。
5 结束语
满足多种PLC的智能实验平台普遍应用于大专院校、研究所的自动化相关专业实验室。本实验平台所附带的几个范例已能取代各院校实验室内现有的PLC实验装置，并让学生了解到PLC在工业控制中所起到的作用；本实验平台由于其便携性和宽适应性，为研究所在工程项目的设计上提供了便利。
本文关键字：智能 PLC入门，plc技术 - PLC入门
