專利名稱：開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程的智能化模擬仿真方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，主要提出一種開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程的智能化模擬仿真方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程，諸如自動(dòng)生產(chǎn)線、組合機(jī)床等自動(dòng)化設(shè)備的控制過(guò)程等，不論是采用PLC控制系統(tǒng)，還是采用繼電器控制系統(tǒng)，在進(jìn)行新型設(shè)計(jì)(包括更換產(chǎn)品設(shè)計(jì))或技術(shù)改造中，令電氣技術(shù)人員關(guān)注的核心問(wèn)題是他們所設(shè)計(jì)的控制程序(即PLC梯形圖程序或繼電器邏輯線路)能否滿足實(shí)際加工中控制過(guò)程的工藝要求。運(yùn)用模擬仿真技術(shù)，能夠在早期(可在設(shè)計(jì)的同時(shí))、離線狀態(tài)(可在設(shè)計(jì)室里)對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程進(jìn)行模擬仿真，檢驗(yàn)并修訂控制程序的設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)方面的問(wèn)題被發(fā)現(xiàn)并解決在設(shè)備制造藍(lán)圖之前。
目前已公開(kāi)的模擬仿真系統(tǒng)和方法，主要包括由PLC(可編程控制器)和輸入信號(hào)模擬板構(gòu)成，PLC的輸入端與輸入信號(hào)模擬板上的扭子開(kāi)關(guān)相連接，輸入端接點(diǎn)的LED顯示所模擬的各種開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)狀態(tài)；其輸出端設(shè)置的LED顯示用以表示輸出部分。其模擬仿真的方法是按照實(shí)際設(shè)備順序控制過(guò)程的輸入和輸出的工藝要求，依照其工步順序，在每個(gè)工步中逐一考察輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在輸入信號(hào)模擬板上對(duì)代表開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)的相應(yīng)扭子開(kāi)關(guān)進(jìn)行置通或置斷；PLC的輸入端LED信號(hào)燈用以表示輸入動(dòng)作的完成狀態(tài)；PLC的中央處理器根據(jù)內(nèi)部的控制程序，執(zhí)行相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)，并由其輸出端的LED信號(hào)燈表示輸出控制的動(dòng)作完成狀態(tài)；如此按照工步順序循進(jìn)，將每一工步中模擬仿真系統(tǒng)的輸入對(duì)應(yīng)于輸出的關(guān)系，與控制過(guò)程工藝要求進(jìn)行對(duì)照，若相一致，則表明PLC控制程序滿足該順序控制過(guò)程的要求。由此存在的問(wèn)題是(1)輸入信號(hào)模擬板僅采用扭子開(kāi)關(guān)一種元件，對(duì)多種開(kāi)關(guān)量元器件來(lái)說(shuō)模擬不夠直觀；(2)不具備智能化，其方法上采用人工操作輸入過(guò)程、人工觀察輸出驅(qū)動(dòng)結(jié)果、人工判斷對(duì)錯(cuò)等，仍然沒(méi)有擺脫人工模式；(3)系統(tǒng)硬件連接方式是將輸入信號(hào)模擬板上的元器件與PLC的輸入端一一對(duì)應(yīng)的接線，較為煩瑣。(4)模擬仿真時(shí)對(duì)PLC的兩種開(kāi)關(guān)量輸入——人工操作輸入和控制過(guò)程輸入不加區(qū)分，一律由人工操作進(jìn)行仿真，不能真實(shí)反映控制現(xiàn)場(chǎng)情況。(PLC的兩種開(kāi)關(guān)量輸入包括a、人工操作輸入，即由人在控制盤(pán)上操縱的按鈕、旋鈕等主令元件而產(chǎn)生的輸入；b、控制過(guò)程輸入，即由機(jī)械體的位移觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)等產(chǎn)生的輸入。)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的即是提出一種開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程的智能化模擬仿真方法，使其對(duì)人工輸入的主令元器件具有逼真的視覺(jué)和觸控仿真效果；使其對(duì)控制過(guò)程輸入的開(kāi)關(guān)量能自動(dòng)按實(shí)際情況設(shè)定，無(wú)須在仿真時(shí)人為干預(yù)，具有對(duì)控制程序的運(yùn)行結(jié)果具有自動(dòng)檢驗(yàn)、自動(dòng)判斷的智能化功能。在硬件上采用計(jì)算機(jī)、觸摸屏、PLC和編程器等，它們之間通過(guò)專用電纜插接互連，使配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化。
本發(fā)明完成其發(fā)明目的所采取的技術(shù)方案是按照實(shí)際設(shè)備順序控制過(guò)程的輸入和輸出關(guān)系繪制邏輯展開(kāi)圖，它是編制模擬仿真組態(tài)程序的“腳本”；依照邏輯展開(kāi)圖的各工步中輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，區(qū)別PLC的兩種開(kāi)關(guān)量輸入用計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件分別進(jìn)行編程(1)對(duì)人工操作輸入，即由人在控制盤(pán)上操縱的按鈕、旋鈕及其它主令元件而產(chǎn)生的輸入，利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)觸摸屏的用戶窗口界面，編寫(xiě)組態(tài)程序?qū)⒂脩舸翱诘能浽?按鈕等主令元器件)與PLC控制器的輸入通道相連接，通過(guò)人工觸控觸摸屏窗口的軟元件即可改變PLC的相對(duì)應(yīng)的輸入通道的狀態(tài)；(2)對(duì)控制過(guò)程輸入，即由機(jī)械體的位移觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)等產(chǎn)生的輸入，用組態(tài)軟件的運(yùn)行策略編寫(xiě)腳本程序，根據(jù)所采集的PLC輸出狀態(tài)，依照邏輯展開(kāi)圖確定該工步中由此輸出作用產(chǎn)生的輸入狀態(tài)，用組態(tài)程序?qū)LC該輸入通道設(shè)定為邏輯展開(kāi)圖中所要求的狀態(tài)。PLC的中央處理器根據(jù)輸入通道的狀態(tài)，執(zhí)行其內(nèi)部的梯形圖控制程序，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)；對(duì)上述仿真的結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)判斷依據(jù)控制過(guò)程的邏輯展開(kāi)圖中各工步區(qū)間輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在組態(tài)的設(shè)備窗口配置PLC輸入和輸出的數(shù)據(jù)采集，用組態(tài)程序編寫(xiě)腳本程序?qū)⒃诟骺刂乒げ街胁杉妮斎牒洼敵鲩_(kāi)關(guān)量，與邏輯展開(kāi)圖的輸入和輸出進(jìn)行比較、判斷，并在人機(jī)界面上給出相應(yīng)的提示。
上述的邏輯展開(kāi)圖是根據(jù)控制過(guò)程的具體輸入/輸出要求繪制的，它嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤从沉隧樞蚩刂七^(guò)程各工步的開(kāi)關(guān)量邏輯關(guān)系。在邏輯展開(kāi)圖中，將兩種輸入加以區(qū)分將人工操作的開(kāi)關(guān)量輸入標(biāo)示在邏輯展開(kāi)圖的頂部的區(qū)間界線處；將控制過(guò)程的開(kāi)關(guān)量輸入標(biāo)示在邏輯展開(kāi)圖的上半部分，作用點(diǎn)或作用區(qū)間，標(biāo)定在區(qū)間的界線或其間；開(kāi)關(guān)量輸出則在邏輯展開(kāi)圖的下半部分。邏輯展開(kāi)圖真實(shí)地反映出順序控制過(guò)程中的輸入/輸出狀態(tài)實(shí)際變化情況，它是用組態(tài)軟件編制模擬仿真程序的“腳本”。在上述的邏輯展開(kāi)圖中，將兩種輸入加以區(qū)分將人工操作的開(kāi)關(guān)量輸入標(biāo)示在邏輯展開(kāi)圖的頂部的區(qū)間界線處；將控制過(guò)程的開(kāi)關(guān)量輸入標(biāo)示在邏輯展開(kāi)圖的上半部分，作用點(diǎn)或作用區(qū)間，標(biāo)定在區(qū)間的界線或其間。
上述的方法主要在由計(jì)算機(jī)、觸摸屏、PLC可編程控制器構(gòu)成的模擬仿真系統(tǒng)(如附圖1所示)上進(jìn)行。計(jì)算機(jī)為已有成熟技術(shù)，作為上位機(jī)，采用工控組態(tài)軟件。組態(tài)軟件是用于工業(yè)自動(dòng)控制過(guò)程測(cè)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件，可穩(wěn)定運(yùn)行于WINDOWS等多種操作系統(tǒng)，集動(dòng)畫(huà)顯示、流程控制、數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制與輸出、工程報(bào)表及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)戎T多強(qiáng)大功能于一身。組態(tài)軟件系統(tǒng)包括兩部分1.組態(tài)環(huán)境，是一套完整的工具軟件，設(shè)計(jì)和構(gòu)造用戶自定的應(yīng)用系統(tǒng)；2.運(yùn)行環(huán)境，按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。計(jì)算機(jī)通過(guò)其(一個(gè)串行口可掛接多個(gè)通訊設(shè)備)，采用通用的RS232/485轉(zhuǎn)換口，方便地與PLC、觸摸屏等通訊。
觸摸屏為已有成熟技術(shù)，它作為一種新型的人機(jī)界面，是在操作人員和機(jī)器設(shè)備之間作雙向溝通的橋梁，用戶可以自由的組合文字、按鈕、圖形、數(shù)字等來(lái)處理或監(jiān)控管理及應(yīng)付隨時(shí)可能變化信息的多功能顯示屏幕。觸摸屏通過(guò)不同的COM口和專用電纜線可分別與計(jì)算機(jī)、PLC相連接，使得配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化。
計(jì)算機(jī)和觸摸屏的軟件是組態(tài)程序，計(jì)算機(jī)和觸摸屏之間可通過(guò)專用電纜線連接并進(jìn)行組態(tài)程序的下載和上傳；組態(tài)軟件是在計(jì)算機(jī)上編制、測(cè)試，計(jì)算機(jī)可直接與PLC通過(guò)專用電纜線連接并進(jìn)行通訊、監(jiān)控，用組態(tài)程序進(jìn)行模擬仿真。還可對(duì)PLC中用的梯形圖程序進(jìn)行編輯、修改，并傳輸?shù)絇LC中；組態(tài)程序經(jīng)計(jì)算機(jī)編輯、測(cè)試后，可從計(jì)算機(jī)下載到觸摸屏，由觸摸屏和PLC通過(guò)專用電纜線連接并進(jìn)行通訊、監(jiān)控，用組態(tài)程序進(jìn)行模擬仿真。
組態(tài)程序是模擬仿真的工具，PLC中的梯形圖程序是模擬仿真的對(duì)象。通過(guò)組態(tài)編程實(shí)現(xiàn)1、對(duì)人工操作的輸入，通過(guò)人工觸控觸摸屏窗口的軟元件即可改變PLC的相對(duì)應(yīng)的輸入通道的狀態(tài)；2、對(duì)控制過(guò)程的輸入(由機(jī)械體的位移觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)等產(chǎn)生的輸入)，根據(jù)所采集的PLC輸出狀態(tài)，依照控制過(guò)程的工藝要求，用組態(tài)程序?qū)LC的由控制過(guò)程產(chǎn)生輸入的對(duì)應(yīng)通道改變相應(yīng)的狀態(tài)。3、程序能自動(dòng)判斷正誤，并在人機(jī)界面上給出相應(yīng)提示，將每一工步中PLC的輸入對(duì)應(yīng)于輸出的關(guān)系，與控制過(guò)程的工藝要求進(jìn)行對(duì)照，若相一致，則表明PLC控制程序滿足該順序控制過(guò)程的要求，則為正確(OK)；否則為錯(cuò)誤(NO)，并在屏幕窗口上給出相應(yīng)的提示。
PLC中的梯形圖程序作為驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化設(shè)備的控制程序，是模擬仿真的對(duì)象。它主要是根據(jù)組態(tài)程序在其輸入通道設(shè)置的輸入狀態(tài)(人工操作的輸入和控制過(guò)程的輸入)，通過(guò)梯形圖程序，執(zhí)行相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)，并由其輸出端的LED信號(hào)燈表示輸出控制的動(dòng)作完成狀態(tài)。
PLC(可編程控制器)作為模擬仿真系統(tǒng)的設(shè)備對(duì)象，PLC為已有成熟技術(shù)。它是一種以微處理機(jī)為主體，用作數(shù)字控制的工業(yè)控制裝置。它以梯形圖或語(yǔ)句表編程語(yǔ)言作為其軟件的輸入形式。PLC的主要組成部件有中央處理器(CPU)、輸入與輸出(I/O)和編程口。(1)中央處理器(CPU)是PLC的大腦，它根據(jù)控制程序作出決定；(2)輸入與輸出(I/O)是系統(tǒng)的控制點(diǎn)。輸入通道從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(例如按鈕或行程開(kāi)關(guān))中采集信號(hào)；輸出通道則控制電機(jī)、電磁閥等驅(qū)動(dòng)裝置及設(shè)備。其I/O接點(diǎn)均帶有LED狀態(tài)顯示。在模擬仿真系統(tǒng)中，PLC的輸入端和輸出端是不連接任何實(shí)際器件。其輸入分為兩種第一種是人工操作的輸入，即由人在控制盤(pán)上操縱的按鈕、旋鈕等主令元件而產(chǎn)生的輸入，利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)好觸摸屏的界面窗口，并編寫(xiě)程序?qū)⒂|摸屏窗口的軟元件(按鈕等主令元器件)與PLC控制器的輸入通道相連接，即通過(guò)人工觸控觸摸屏窗口的軟元件即可改變PLC的相對(duì)應(yīng)的輸入通道的狀態(tài)；第二種是控制過(guò)程的輸入，即由機(jī)械體的位移觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)等產(chǎn)生的輸入，可根據(jù)所采集的PLC輸出狀態(tài)，依照控制過(guò)程的工藝要求，用組態(tài)程序?qū)LC的由控制過(guò)程輸入的對(duì)應(yīng)通道改變相應(yīng)的狀態(tài)。PLC的中央處理器根據(jù)內(nèi)部的梯形圖控制程序，執(zhí)行相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)，其輸出端設(shè)置的LED指示燈用以表示輸出部分所控制電機(jī)、電磁閥等驅(qū)動(dòng)裝置及設(shè)備完成工作的狀態(tài)。
液晶顯示(LCD)編程器為已有成熟技術(shù)?？赏ㄟ^(guò)編程口與PLC主機(jī)聯(lián)接，完成人-機(jī)對(duì)話連接。LCD編程器用作PLC程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視，也可通過(guò)編程器的鍵盤(pán)進(jìn)行調(diào)用，以顯示PLC的一些內(nèi)部狀態(tài)和參數(shù)。它帶有液晶顯示屏，具有輸入、修改、監(jiān)控程序的功能。它在模擬系統(tǒng)中的主要任務(wù)是監(jiān)控PLC程序的運(yùn)行狀況，即時(shí)診斷并修改PLC程序中的錯(cuò)誤。
總之，對(duì)人工操作的輸入，通過(guò)人工觸控觸摸屏窗口的軟元件即可改變PLC的相對(duì)應(yīng)的輸入點(diǎn)的狀態(tài)；對(duì)控制過(guò)程的輸入(由機(jī)械體的位移觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)等產(chǎn)生的輸入)，根據(jù)所采集的PLC輸出狀態(tài)，依照控制過(guò)程的工藝要求，用組態(tài)程序?qū)LC的由控制過(guò)程產(chǎn)生輸入的對(duì)應(yīng)通道改變相應(yīng)的狀態(tài)。PLC的中央處理器根據(jù)內(nèi)部的控制程序，執(zhí)行相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)，并由其輸出端的LED信號(hào)燈表示輸出控制的動(dòng)作完成狀態(tài)，如此按照工步順序循進(jìn)。并用程序自動(dòng)判斷正誤，將每一工步中模擬仿真系統(tǒng)的輸入對(duì)應(yīng)于輸出的關(guān)系，與邏輯展開(kāi)圖進(jìn)行對(duì)照，若相一致，則表明PLC控制程序滿足該順序控制過(guò)程的要求，則為正確(OK)；否則為錯(cuò)誤(NO)，并在屏幕上給出相應(yīng)的提示。
在計(jì)算機(jī)中用組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)編程，即構(gòu)造觸摸屏觸控軟元件的窗口界面和編制腳本程序，可直接對(duì)PLC進(jìn)行在線測(cè)試、模擬仿真；組態(tài)程序經(jīng)計(jì)算機(jī)編輯、測(cè)試后，可從計(jì)算機(jī)下載到觸摸屏，單獨(dú)由觸摸屏和PLC進(jìn)行模擬仿真。計(jì)算機(jī)與觸摸屏之間可進(jìn)行組態(tài)程序的下載和上傳。
本發(fā)明的模擬仿真方法，比現(xiàn)有技術(shù)在仿真的效果上更加逼近實(shí)際系統(tǒng)狀態(tài)，并具有一定的智能化效果。對(duì)人工操作的輸入，通過(guò)人工觸控觸摸屏窗口的軟元件來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬仿真，具有逼真的視覺(jué)和觸控仿真效果；對(duì)過(guò)程引發(fā)的輸入，通過(guò)組態(tài)編程使其能自動(dòng)按實(shí)際情況設(shè)定，無(wú)須在仿真時(shí)人為干預(yù)；對(duì)PLC控制程序的運(yùn)行結(jié)果具有自動(dòng)檢驗(yàn)和判斷的功能；在硬件上采用計(jì)算機(jī)、觸摸屏、PLC和編程器等，它們之間通過(guò)專用電纜插接互連，使配線標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化。


附圖1為本發(fā)明模擬仿真系統(tǒng)構(gòu)成示意圖。
附圖2為本發(fā)明實(shí)施例控制過(guò)程的工藝要求示意圖。
附圖3為本發(fā)明實(shí)施例控制過(guò)程的邏輯展開(kāi)圖。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例加以說(shuō)明如附圖1所示，本發(fā)明是由計(jì)算機(jī)、觸摸屏、PLC可編程控制器構(gòu)成的模擬仿真系統(tǒng)上進(jìn)行。本實(shí)施例控制系統(tǒng)采用西門(mén)子S7-200 PLC。通過(guò)LCD編程器或計(jì)算機(jī)，將所設(shè)計(jì)的PLC梯形圖控制程序輸入到PLC主機(jī)。S7-200 PLC用于編程的軟件是STEP7-Micro/DOS，它提供兩種編程語(yǔ)言選項(xiàng)梯形圖語(yǔ)言和語(yǔ)句表語(yǔ)言。
如附圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的模擬仿真對(duì)象是一臺(tái)組合機(jī)床，其控制過(guò)程的工藝要求為1.加工狀態(tài) 上述，完成一次正常加工。
2.調(diào)整狀態(tài)分為拉料機(jī)構(gòu)的“拉入—拉出”，定位機(jī)構(gòu)的“定位—拔銷”，夾緊機(jī)構(gòu)的“夾緊—放松”，滑臺(tái)機(jī)構(gòu)的“向前—向后”等相對(duì)獨(dú)立的動(dòng)作環(huán)節(jié)。
根據(jù)圖2所示的工藝要求，本實(shí)施例所述的開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程模擬仿真方法為確定如表1所示PLC輸入/輸出地址表；按照?qǐng)D2給出的實(shí)際設(shè)備順序控制過(guò)程的輸入和輸出關(guān)系和PLC輸入/輸出地址表繪制如圖3所示邏輯展開(kāi)圖；依照邏輯展開(kāi)圖的各工步中輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，區(qū)別PLC的兩種開(kāi)關(guān)量輸入用計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件分別進(jìn)行編程(1)對(duì)人工操作輸入，即由人在控制盤(pán)上操縱的按鈕、旋鈕及其它主令元件而產(chǎn)生的輸入，利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)觸摸屏的用戶窗口界面，編寫(xiě)組態(tài)程序?qū)⒂脩舸翱诘能浽?按鈕等主令元器件)與PLC控制器的輸入通道相連接，即通過(guò)人工觸控觸摸屏窗口的軟元件即可改變PLC的相對(duì)應(yīng)的輸入通道的狀態(tài)；(2)對(duì)控制過(guò)程輸入，即由機(jī)械體的位移觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)等產(chǎn)生的輸入，用組態(tài)軟件的運(yùn)行策略編寫(xiě)腳本程序，根據(jù)所采集的PLC輸出狀態(tài)，依照邏輯展開(kāi)圖確定該工步中由此輸出作用產(chǎn)生的輸入狀態(tài)，用組態(tài)程序?qū)LC該輸入通道設(shè)定為邏輯展開(kāi)圖中所要求的狀態(tài)。對(duì)上述仿真的結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)判斷依據(jù)控制過(guò)程的邏輯展開(kāi)圖中各工步區(qū)間輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在組態(tài)的設(shè)備窗口配置PLC輸入和輸出的數(shù)據(jù)采集，用組態(tài)程序編寫(xiě)腳本程序?qū)⒃诟骺刂乒げ街胁杉妮斎牒洼敵鲩_(kāi)關(guān)量，與邏輯展開(kāi)圖的輸入和輸出進(jìn)行比較、判斷，并在人機(jī)界面上給出相應(yīng)的提示。
關(guān)于確定I/O信號(hào)地址表本發(fā)明實(shí)施例控制系統(tǒng)的PLC共需18個(gè)輸入點(diǎn)，9個(gè)輸出點(diǎn)?？蛇x用S7-200 PLC的一個(gè)24點(diǎn)基本單元(CPU214 I/O:14/10)和一個(gè)8點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入的擴(kuò)展單元(EM221 I:8)。編排PLC輸入/輸出地址表，見(jiàn)表1。
表1 PLC輸入/輸出地址表

其中，輸出通道Q0.0-Q1.0設(shè)定為驅(qū)動(dòng)1YV-9YV電磁鐵的輸出地址。輸入通道I0.0-I2.1設(shè)定為兩種輸入的地址(人工操作的輸入和控制過(guò)程的輸入)，I0.0-I1.0為人工操作的輸入地址，是由旋鈕SA、按鈕SB1-SB8作用輸入；I1.1-I2.1為控制過(guò)程的輸入地址，是由行程開(kāi)關(guān)SQ1-SQ7、壓力繼電器1SP-2SP作用輸入。
在模擬仿真系統(tǒng)中，PLC的輸入端和輸出端不連接任何實(shí)際器件。PLC的輸入端(輸入通道)的狀態(tài)，是通過(guò)計(jì)算機(jī)或觸摸屏的組態(tài)程序按模擬仿真的要求設(shè)置其狀態(tài)的，PLC的輸出端(輸出通道)的狀態(tài)，是由PLC根據(jù)輸入端(輸入通道)的狀態(tài)，執(zhí)行其內(nèi)部的梯形圖控制程序，而相應(yīng)產(chǎn)生的輸出驅(qū)動(dòng)。PLC的I/O接點(diǎn)均帶有LED狀態(tài)顯示。
關(guān)于繪制如圖3所示的邏輯展開(kāi)圖邏輯展開(kāi)圖是根據(jù)控制過(guò)程的具體輸入/輸出要求繪制的，它嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤从沉隧樞蚩刂七^(guò)程各工步的開(kāi)關(guān)量邏輯關(guān)系。其繪制方法是，根據(jù)控制對(duì)象的順序控制過(guò)程的工藝要求示意圖，以及PLC輸入/輸出地址表(I/O地址表)，將整個(gè)控制過(guò)程按工步劃分成若干個(gè)區(qū)間，在各個(gè)區(qū)間上方注明該工步的名稱。在區(qū)間的界線或其間，標(biāo)定相應(yīng)輸入/輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)的作用點(diǎn)或作用區(qū)間，展開(kāi)一個(gè)工作周期的輸入/輸出的邏輯關(guān)系。對(duì)輸入短信號(hào)在各區(qū)間的界線上用“○”表示，對(duì)跨區(qū)間的輸入長(zhǎng)信號(hào)，用 表示。輸出信號(hào)用 表示其作用區(qū)間。計(jì)時(shí)器用 表示，實(shí)線段表示計(jì)時(shí)時(shí)間，后接虛線段表示時(shí)間到后計(jì)時(shí)器尚未清零。
在邏輯展開(kāi)圖中，將兩種輸入加以區(qū)分將人工操作的開(kāi)關(guān)量輸入標(biāo)示在邏輯展開(kāi)圖的頂部的區(qū)間界線處；將控制過(guò)程的開(kāi)關(guān)量輸入標(biāo)示在邏輯展開(kāi)圖的上半部分，作用點(diǎn)或作用區(qū)間，標(biāo)定在區(qū)間的界線或其間；開(kāi)關(guān)量輸出則在邏輯展開(kāi)圖的下半部分。邏輯展開(kāi)圖真實(shí)地反映出順序控制過(guò)程中的輸入/輸出狀態(tài)實(shí)際變化情況，它是用組態(tài)軟件編制模擬仿真程序的“腳本”。
編制組態(tài)程序進(jìn)行模擬仿真本發(fā)明實(shí)施例采用MCGS組態(tài)軟件，其主要包括用戶窗口、設(shè)備窗口和運(yùn)行策略等部分組成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作完成不同的工作，具有不同的特性。其中(1)用戶窗口——主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如生成動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面、操作控制面板、報(bào)表等。(2)設(shè)備窗口——是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在該窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。(3)運(yùn)行策略——該窗口主要完成工程流程的控制，包括(控制程序)，選用各種功能構(gòu)件。
結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，采用MCGS組態(tài)軟件編制組態(tài)程序進(jìn)行模擬仿真的主要方法是(1)對(duì)人工操作輸入及其輸出的組態(tài)方法正常加工狀態(tài)下，在每一個(gè)控制過(guò)程的循環(huán)中，操作人員需在人機(jī)界面分別按動(dòng)五個(gè)按鈕，即有五個(gè)人工操作的輸入，其順序?yàn)镮0.1(拉入按鈕SB1)→I0.3(定位按鈕SB3)→I0.5(夾緊按鈕SB5)→I0.7(向前按鈕SB7)→I0.2(拉出按鈕SB2)利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)觸摸屏的用戶窗口界面，其中包含所有按鈕SB1-8和旋鈕SA的組態(tài)元件，并編寫(xiě)組態(tài)程序?qū)⒂|摸屏用戶窗口的軟元件(按鈕等主令元器件)與設(shè)備窗口的PLC控制器的輸入通道相連接，通過(guò)人工觸控觸摸屏窗口的軟元件即可改變PLC的相對(duì)應(yīng)的輸入通道的狀態(tài)。PLC的中央處理器根據(jù)內(nèi)部的控制程序，執(zhí)行相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)，并由其輸出端的LED信號(hào)燈表示輸出控制的動(dòng)作完成狀態(tài)。
(2)對(duì)控制過(guò)程產(chǎn)生輸入及其輸出的組態(tài)方法正常加工狀態(tài)下，在每一個(gè)控制過(guò)程的循環(huán)中，由機(jī)械體的位移觸動(dòng)行程開(kāi)關(guān)等產(chǎn)生的輸入共有9個(gè)，按作用順序分別為I1.1(拉入到位壓力繼電器1SP)→I2.0(定位行程開(kāi)關(guān)SQ6)→I1.7(夾緊行程開(kāi)關(guān)SQ5)→I1.2(夾緊壓力繼電器2SP)→I1.4(工進(jìn)位行程開(kāi)關(guān)SQ2)→I1.5(終點(diǎn)行程開(kāi)關(guān)SQ3)→I1.3(原位行程開(kāi)關(guān)SQ1)→I2.1(拔銷行程開(kāi)關(guān)SQ7)→I1.6(拉出位行程開(kāi)關(guān)SQ4)用組態(tài)軟件的運(yùn)行策略，編寫(xiě)腳本程序，根據(jù)所采集的PLC輸出狀態(tài)，依照邏輯展開(kāi)圖確定該控制過(guò)程產(chǎn)生的輸入狀態(tài)，并用組態(tài)程序?qū)⒃O(shè)備窗口的PLC該輸入通道設(shè)定為相應(yīng)的狀態(tài)。
同樣，PLC的中央處理器根據(jù)輸入端(輸入通道)的狀態(tài)，執(zhí)行其內(nèi)部的梯形圖控制程序，而相應(yīng)產(chǎn)生的輸出驅(qū)動(dòng)。PLC的I/O接點(diǎn)均帶有LED狀態(tài)顯示。
(3)自動(dòng)判斷正誤的組態(tài)方法依據(jù)控制過(guò)程的工藝要求(即邏輯展開(kāi)圖)中各工步區(qū)間輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在組態(tài)的設(shè)備窗口配置PLC輸入和輸出的數(shù)據(jù)采集，用組態(tài)程序編寫(xiě)腳本程序?qū)⒃诟骺刂乒げ街胁杉妮斎牒洼敵鲩_(kāi)關(guān)量，與邏輯展開(kāi)圖(工藝要求)的輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行比較、判斷。若相一致，則表明PLC梯形圖控制程序滿足該控制過(guò)程的要求，則為正確(OK)；否則為錯(cuò)誤(NO)，并在人機(jī)界面上給出相應(yīng)的提示或彈出相應(yīng)提示窗口。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程的智能化模擬仿真方法，其特征是依照邏輯展開(kāi)圖的各工步中輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，區(qū)別PLC的兩種開(kāi)關(guān)量輸入用計(jì)算機(jī)組態(tài)軟件分別進(jìn)行編程對(duì)人工操作輸入，利用組態(tài)軟件設(shè)計(jì)觸摸屏的用戶窗口界面，編寫(xiě)組態(tài)程序?qū)⒂脩舸翱诘能浽cPLC的輸入通道相連接，通過(guò)人工觸控觸摸屏窗口的軟元件即可改變PLC的相對(duì)應(yīng)的輸入通道的狀態(tài)；對(duì)控制過(guò)程輸入，用組態(tài)軟件的運(yùn)行策略編寫(xiě)腳本程序，根據(jù)所采集的PLC輸出狀態(tài)，依照邏輯展開(kāi)圖確定該工步中由此輸出作用產(chǎn)生的輸入狀態(tài)，用組態(tài)程序?qū)LC該輸入通道設(shè)定為邏輯展開(kāi)圖中所要求的狀態(tài)；對(duì)上述仿真的結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)判斷依據(jù)控制過(guò)程的邏輯展開(kāi)圖中各工步區(qū)間輸入和輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在組態(tài)的設(shè)備窗口配置PLC輸入和輸出的數(shù)據(jù)采集，用組態(tài)程序編寫(xiě)腳本程序?qū)⒃诟骺刂乒げ街胁杉妮斎牒洼敵鲩_(kāi)關(guān)量，與邏輯展開(kāi)圖的輸入和輸出進(jìn)行比較、判斷，并在人機(jī)界面上給出相應(yīng)的提示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程的智能化模擬仿真方法，其特征是在邏輯展開(kāi)圖中，將兩種開(kāi)關(guān)量輸入加以區(qū)分將人工操作的開(kāi)關(guān)量輸入標(biāo)示在邏輯展開(kāi)圖的頂部的區(qū)間界線處；將控制過(guò)程的開(kāi)關(guān)量輸入標(biāo)示在邏輯展開(kāi)圖的上半部分，作用點(diǎn)或作用區(qū)間，標(biāo)定在區(qū)間的界線或其間。
全文摘要
本發(fā)明主要提出一種開(kāi)關(guān)量控制過(guò)程的智能化模擬仿真方法以邏輯展開(kāi)圖作為編制模擬仿真組態(tài)程序的“腳本”；區(qū)別兩種開(kāi)關(guān)量輸入用組態(tài)軟件分別編程對(duì)人工操作輸入，編寫(xiě)組態(tài)程序?qū)⒂脩舸翱诘能浽cPLC輸入通道相連接，觸控觸摸屏窗口的軟元件改變PLC對(duì)應(yīng)輸入通道狀態(tài)；對(duì)控制過(guò)程輸入，用組態(tài)軟件的運(yùn)行策略編寫(xiě)腳本程序，根據(jù)所采集的PLC輸出狀態(tài)，依照邏輯展開(kāi)圖確定由此輸出作用產(chǎn)生的輸入狀態(tài)，用組態(tài)程序?qū)LC該輸入通道設(shè)定為邏輯展開(kāi)圖中所要求的狀態(tài)。PLC中央處理器根據(jù)輸入通道狀態(tài)，執(zhí)行梯形圖程序，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出驅(qū)動(dòng)；對(duì)上述仿真的結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)判斷，并在人機(jī)界面上給出相應(yīng)的提示。
文檔編號(hào)G05B23/02GK1588258SQ20041006049
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者姜信建, 姜宏, 郅曉, 姜信章 申請(qǐng)人:中國(guó)洛陽(yáng)浮法玻璃集團(tuán)有限責(zé)任公司