基于易控组态软件全虚拟PLC的实现及应用

1、PLC 课程教学试验系统的发展

由于可编程逻辑控制器（PLC）应用广泛，目前从职业培训学院到工科大专院校都开设有PLC 课程。而PLC 是一门理论性、趣味性及实践性都很强的课程，需要精讲多练、开设与工业实际应用紧密结合的实验课程、搭建良好的实验平台。实验课程需要解决的关键在于PLC 的控制对象问题，目前存在不同形式的 PLC 教学实验系统，基本上可分为三大类：

1.1 全实物的 PLC 实验系统

完整的PLC控制系统是以实物PLC硬件及各种设备硬件（诸如继电器、电机驱动，电机、传感器）等按照工业实际连接方式进行组合，最后通过上位PC机与PLC的通信完成上位组态的实物模拟。实现这种实验系统，学校或机构需要购置足够应用于实验各环节的设备，要求相当高的资金投入。

1.2 以上位PC 机软件与下位PLC 硬件结合构成的实验系统

将组态技术应用于虚拟PLC装置的开发，运用组态软件在PC机上全真模拟PLC的控制对象，以动画形式演示PLC控制对象的工作过程。具有成本低、免维护、灵活多样、形象直观等优点，很好地解决了传统开设PLC实验方法遇到的各种困难。其实验系统构成只需上位监控PC机和下位的PLC硬件。但这种实验方法因其无法脱离PLC硬件 ，仍需要在实验室进行。

1.3 利用PLC仿真软件，实现脱离PLC硬件的仿真实验系统

此类初级实验仅仅是能进行编程后的仿真，如三菱GX Developer提供的GX Simulator运行仿真。为了能够如第二类方式一样可以实现上位监控和下位PLC的运行，国内外学者已提出一些有效的全虚拟方法，诸如对于三菱PLC，采用基于GX Simulator与昆仑通态的组态软件MCGS通过虚拟串口进行连接，实现全虚拟的上下位控制，但这种方法存在上下位控制速度慢的问题；另外对于西门子PLC, WinAC作为控制程序的运行引擎，VB语言编写上位监控界面程序，通过WinAC提供的“Computing”部件，采用Active控件第三方程序即可访问控制程序中的过程数据，但由于需要VB另外编程，很不方便，其实用、迁移性不强。

针对以上问题，本文提出借助于易控组态软件及MX Component，采用GX Developer作为编程平台，利用GX Simulator构建一种全虚拟PLC控制系统，实现一种贴近工业实际的、先进的、方便的PLC实验方法。以工业清洗机的控制系统为例，展现仅用一台PC机如何完整实现具有上下位控制的PLC清洗机控制实验。这种方法无需引入新的编程，只要掌握组态软件的设计方法和PLC的编程方法即可，其编程方法、监控模式、通道设置等与工业实际相同，使高水平PLC实验得以脱离PLC实验室而随处实现，尤其在成人教育的业余及函授形式中，给学生提供了一种脱离实验室全新的自学PLC控制系统的实验形式，解决了PLC实验的瓶颈问题，对PLC的普及教育具有良好的实际意义。并借助于易控组态软件提出了一种实现全虚拟PLC的新方法，且提出一种改进的PLC教学实验方法，该方法可使学生在学习PLC课程时更好的理解和运用PLC。最后通过对工业清洗机的应用，验证了该方法的可靠性和实用性。

2、基于易控组态软件的全虚拟PLC 教学实验系统构成

2.1 基于易控组态软件三菱PLC的全虚拟实验系统实现步骤

基于易控组态软件三菱PLC的全虚拟实验系统如图1所示。



图1 全虚拟实验系统

（1）首先安装三菱的编程平台GX Developer和GX Simulator仿真程序，安装MXComponent和易控组态软件（INSPEC）。（2） GX Developer是三菱的通用编程软件，可完成三菱全系列PLC的编程、监控、调试和维护工作，可支持梯形图、指令表、SFC、ST及FB编程。