CN107515584A - 基于组态软件的plc教学系统、控制方法及应用 - Google Patents

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陈健斌
梁俊雄
王红梅
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Abstract

本发明公开了一种基于组态软件的PLC教学系统、控制方法及交通控制系统,包括可编程逻辑控制器、组态软件、数据库、通信服务单元，可编程逻辑控制器输出控制信号，通信服务单元根据控制信号修改数据库中对应的变量值，组态王显示界面上的模拟显示图像根据数据库变量值显示对应的图像，将此方法应用于交通控制系统的模拟中，可以在组态软件上直观的显示十字路口交通灯的变化情况，加强学生对实物的认识，使得学生在学习PLC理论知识的同时又能结合现场实践。

Description

基于组态软件的PLC教学系统、控制方法及应用
技术领域
本发明涉及一种PLC教学系统，特别是一种基于组态软件的PLC教学系统、控制方法及应用。
背景技术
PLC即可编程控制器(Programmable Logic Controller)，广泛应用于钢铁、石油、电力、汽车、交通运输及文化娱乐等各行业，从这些行业中可以看出PLC的应用领域属于高温高压、易燃易爆、高危生产等领域，而这些领域对作业人员的专业要求均比较高。目前，高校学习的过程仅通过课堂授课程序指令，学生很难听懂，更谈不上对编写程序、调试、接线等技能的培养，特别是在工业现场控制方面，学生没有任何机会去接触这方面的知识，所以对一些机械实物例如阀门、马达、泵、传感器等实物的认知很匮乏。
常用的组态软件主要应用于工业中，对一些大型设备的工作流程进行一个监控，很少应用于教学领域，例如对实际项目进行模拟等。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于组态软件的PLC教学系统、控制方法及应用，能够模拟交通运行情况，使得学生在学习PLC理论知识的同时又能结合实际现场实践。
本发明解决其问题所采用的技术方案是：一种基于组态软件的PLC教学系统，包括：
组态软件和数据库，所述组态软件包括显示界面，所述显示界面包括模拟显示图像，所述数据库包括与模拟显示图像对应的变量，所述模拟显示图像根据所对应的变量值显示对应的图像；
可编程逻辑控制器，包括用于输出控制信号的控制端口，显示界面包括与所述控制端口对应的模拟显示图像，数据库包括与所述控制端口对应的变量；
通信服务单元，用于可编程逻辑控制器与组态软件之间的通信，通信服务单元根据来自可编程逻辑控制器的控制信号修改数据库中对应变量的值。
进一步，所述可编程逻辑控制器包括寄存器，所述组态软件修改对应数据库的变量值，可编程逻辑控制器根据对应修改的变量值修改寄存器对应的数据。组态软件反馈修改数据库的值，通过修改数据库的值达到修改可编程逻辑控制器的寄存器中的值。
进一步，所述组态软件为组态王软件。组态王可以直观地模拟项目现场实际情况。
进一步，所述通信服务单元为OPC服务软件。OPC服务软件用于可编程逻辑控制器与组态软件之间的通信。
进一步，所述教学系统还包括PLC编程模块，所述PLC编程模块输出PLC控制程序到可编程逻辑控制器。PLC编程模块根据需要模拟的项目进行编程，可编程逻辑控制器运行的程序即为PLC编程模块编写的程序。
进一步，所述教学系统还包括用于验证PLC控制程序是否正确的仿真模块，所述PLC控制程序通过仿真模块的验证后，输出到可编程逻辑控制器。仿真模块的作用是防止程序出现错误、没有达到项目所需的效果而做的验证。
一种基于组态软件的PLC教学控制方法，包括以下步骤：
可编程逻辑控制器输出控制信号至通信服务单元，通信服务单元根据控制信号相应修改与该控制信号对应的数据库变量值；
模拟显示图像根据数据库变量值显示对应的图像。
进一步，所述组态软件修改数据库的变量值，通信服务单元将该变量值反馈至可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器相应修改其寄存器对应的数据。组态软件反馈修改数据库的变量值，通过修改数据库的变量值达到修改可编程逻辑控制器的寄存器中的值。
进一步，所述PLC编程模块输出PLC控制程序到可编程逻辑控制器，可编程逻辑控制器运行PLC控制程序输出控制信号。PLC编程模块根据实际项目编写程序，并将程序下载到可编程逻辑控制器，供可编程逻辑控制器运行。
进一步，所述PLC控制程序首先通过仿真模块的仿真验证后，输出到可编程逻辑控制器。仿真软件的作用是验证PLC控制程序是否正确，能否实现所需项目的功能。
一种基于所述PLC教学系统的应用，所述模拟显示图像为交通灯图像，所述数据库包括与交通灯图像对应的交通灯变量，交通灯图像根据所对应交通灯变量值显示对应的交通灯状态。
进一步，所述显示界面包括十字路口交通灯模拟图，十字路口交通灯模拟图包括多个所述的交通灯图像，所述可编程逻辑控制器包括交通灯控制程序，可编程逻辑控制器根据交通灯控制程序输出对应所述交通灯图像的交通灯控制信号，通信服务单元根据交通灯控制信号修改对应交通灯图像的交通灯变量，所述交通灯图像根据交通灯变量调节对应交通灯图像的点亮或熄灭。通过可编程逻辑控制器、通信服务单元以及显示界面上的十字路口交通灯模拟图来模拟交通控制系统，使得交通灯可以根据所编写的程序来点亮或者熄灭。
本发明的有益效果是：本发明采用的一种基于组态王的PLC教学系统、控制方法及应用，包括可编程逻辑控制器、组态软件、数据库、通信服务单元，可编程逻辑控制器输出控制信号，通信服务单元根据控制信号修改数据库中对应的变量值，模拟显示图像根据数据库变量值显示对应的图像，将此方法应用于交通控制系统的模拟中，可以在组态软件上直观的显示十字路口交通灯的变化情况，加强学生对实物的认识，使得学生在学习PLC理论知识的同时又能结合现场实践。
附图说明
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一种基于组态王的PLC教学系统的结构框图；
图2是本发明一种基于组态软件的PLC教学控制方法的工作框图；
图3是本发明一种应用在基于组态软件的PLC教学系统的交通控制系统的结构框图。
具体实施方式
参照图1，一种基于组态软件的PLC教学系统，包括可编程逻辑控制器5、通信服务单元7、组态软件1和数据库2，可编程逻辑控制器5上有用于输出控制信号的控制端口6，组态软件1包括显示界面3，显示界面3包括和可编程逻辑控制器5的控制端口6对应的模拟显示图像4，数据库2包括与模拟显示图像4对应的变量，也包括了与控制端口6对应的变量，通信服务单元7用于可编程逻辑控制器5与组态软件1之间的通信，组态软件1根据可编程逻辑控制器5输出的控制信号进行模拟项目实际运行情况，并且组态软件1根据可编程逻辑控制器5的控制信号修改数据库2中对应变量的值，以此来修改可编程逻辑控制器5中存储的值。
具体地，可编程逻辑控制器5还包括寄存器14，组态软件1修改对应数据库2的变量值，可编程逻辑控制器5根据对应修改的变量值修改寄存器14对应的数据，数据库2在为组态软件1提供变量的同时，组态软件1也在修改数据库2的值，通过修改数据库2的值去修改可编程逻辑控制器5的寄存器14中的值。
具体地，所述组态软件1为组态王8软件，组态王8可以直观地模拟项目现场实际情况，实际上组态软件1还有很多种类，例如国外的InTouch、IFix、WinCC，国内的紫金桥Realinfo、世纪星、三维力控等，都可以实现模拟项目实际运行情况的功能，本发明选择了国产软件市场占有率第一的组态王8，方便使用。
具体地，所述通信服务单元7为OPC服务软件9，用于可编程逻辑控制器5与组态软件1之间的通信，OPC服务软件9根据使用的可编程逻辑控制器5品牌、型号的不同而进行选择。
具体地，所述教学系统还包括PLC编程模块10，PLC编程模块10根据需要模拟的项目进行编程得到PLC控制程序，确保程序没有错误后便将PLC控制程序输出到可编程逻辑控制器5，可编程逻辑控制器5运行PLC控制程序，通过控制端口6输出控制信号到OPC服务软件9，PLC控制程序通过人为理解所需模拟的项目后在PLC编程模块10上进行编写。
具体地，所述教学系统还包括用于验证PLC控制程序是否正确的仿真模块11，仿真模块11的作用是防止程序出现错误、没有达到项目所需的效果而做的验证，PLC控制程序通过仿真模块11的验证后输出到可编程逻辑控制器5，仿真模块11为一个仿真软件，仿真软件根据使用的可编程逻辑控制器5品牌、型号的不同而进行选择，具体实施过程中也可以使用硬件设备来代替仿真，例如使用跑马灯，通过LED的颜色变化以及时间等来验证PLC控制程序是否正确。
参照图2，一种基于组态软件的PLC教学控制方法，包括以下步骤：可编程逻辑控制器5输出控制信号至通信服务单元7，通信服务单元7根据控制信号相应修改与该控制信号对应的数据库2变量值，模拟显示图像4根据数据库2变量值显示对应的图像，通信服务单元7为OPC服务软件9，OPC服务软件9根据使用的可编程逻辑控制器5的种类来进行选择。
具体地，所述组态软件1修改数据库2的变量值，OPC服务软件9将该变量值反馈至可编程逻辑控制器5，可编程逻辑控制器5相应修改其寄存器14对应的数据，组态软件1修改数据库2的变量值，通过修改数据库2的变量值达到修改可编程逻辑控制器5的寄存器14中的值。
具体地，PLC编程模块10根据实际项目编写PLC控制程序，并将PLC控制程序输出到可编程逻辑控制器5，可编程逻辑控制器5运行PLC控制程序并输出控制信号，PLC的编程在电脑上完成，程序确保无误后就下载到PLC中准备运行。
具体地，所述PLC控制程序首先通过仿真模块11的仿真验证后，才输出到可编程逻辑控制器5，仿真软件的作用是验证PLC控制程序是否正确，能否实现所需项目的功能，具体实施过程中也可以使用硬件来实现仿真，例如通过跑马灯上的LED灯来进行一个仿真，本发明采用仿真软件进行仿真较为准确，不会出现因为硬件问题造成的仿真失败等问题。
参照图3，一种应用在基于组态软件的PLC教学系统的交通控制系统，所述模拟显示图像4为交通灯图像12，所述数据库2包括与交通灯图像12对应的交通灯变量，交通灯图像12根据所对应交通灯变量值显示对应的交通灯状态。
具体地，所述显示界面3包括十字路口交通灯模拟图13，十字路口交通灯模拟图13包括多个所述的交通灯图像12，所述可编程逻辑控制器5包括交通灯控制程序，交通灯控制程序根据十字路口交通灯的变化规律进行编写，可编程逻辑控制器5根据交通灯控制程序输出对应所述交通灯图像12的交通灯控制信号，通信服务单元7根据交通灯控制信号修改对应交通灯图像12的交通灯变量，交通灯变量包括交通灯颜色、交通灯位置、交通灯点亮或熄灭的时间、交通灯闪烁的时间，所述交通灯图像12根据这些交通灯变量来调节对应交通灯图像12的点亮或熄灭，通过所述的控制过程来实现十字路口交通灯的点亮或熄灭，最终达到模拟项目实际运行情况的效果。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于组态软件的PLC教学系统，其特征在于，包括：
组态软件(1)和数据库(2)，所述组态软件(1)包括显示界面(3)，所述显示界面(3)包括模拟显示图像(4)，所述数据库(2)包括与模拟显示图像(4)对应的变量，所述模拟显示图像(4)根据所对应的变量值显示对应的图像；
可编程逻辑控制器(5)，包括用于输出控制信号的控制端口(6)，显示界面(3)包括与所述控制端口(6)对应的模拟显示图像(4)，数据库(2)包括与所述控制端口(6)对应的变量；
通信服务单元(7)，用于可编程逻辑控制器(5)与组态软件(1)之间的通信，通信服务单元(7)根据来自可编程逻辑控制器(5)的控制信号修改数据库(2)中对应变量的值。
2.根据权利要求1所述的一种基于组态软件的PLC教学系统，其特征在于：所述组态软件(1)为组态王(8)软件。
3.根据权利要求1所述的一种基于组态软件的PLC教学系统，其特征在于：所述通信服务单元(7)为OPC服务软件(9)。
4.根据权利要求1所述的一种基于组态软件的PLC教学系统，其特征在于：还包括PLC编程模块(10)，所述PLC编程模块(10)输出PLC控制程序到可编程逻辑控制器(5)。
5.根据权利要求4所述的一种基于组态软件的PLC教学系统，其特征在于：还包括用于验证PLC控制程序是否正确的仿真模块(11)，所述PLC控制程序通过仿真模块(11)的验证后，输出到可编程逻辑控制器(5)。
6.一种基于组态软件的PLC教学控制方法，其特征在于包括以下步骤：
可编程逻辑控制器(5)输出控制信号至通信服务单元(7)，通信服务单元(7)根据控制信号相应修改与该控制信号对应的数据库(2)变量值；
模拟显示图像(4)根据数据库(2)变量值显示对应的图像。
7.根据权利要求6所述的一种基于组态软件的PLC教学控制方法，其特征在于：所述PLC编程模块(10)输出PLC控制程序到可编程逻辑控制器(5)，可编程逻辑控制器(5)运行PLC控制程序输出控制信号。
8.根据权利要求6所述的一种基于组态软件的PLC教学控制方法，其特征在于：所述PLC控制程序首先通过仿真模块(11)的仿真验证后，输出到可编程逻辑控制器(5)。
9.一种基于权利要求1-5所述PLC教学系统的应用，其特征在于：所述模拟显示图像(4)为交通灯图像(12)，所述数据库(2)包括与交通灯图像(12)对应的交通灯变量，交通灯图像(12)根据所对应交通灯变量值显示对应的交通灯状态。
10.根据权利要求9所述的基于PLC教学系统的应用，其特征在于：所述显示界面(3)包括十字路口交通灯模拟图(13)，十字路口交通灯模拟图(13)包括多个所述的交通灯图像(12)，所述可编程逻辑控制器(5)包括交通灯控制程序，可编程逻辑控制器(5)根据交通灯控制程序输出对应所述交通灯图像(12)的交通灯控制信号，通信服务单元(7)根据交通灯控制信号修改对应交通灯图像(12)的交通灯变量，所述交通灯图像(12)根据交通灯变量调节对应交通灯图像(12)的点亮或熄灭。
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