第11章可编程控制器的的软件仿真.doc

第11章 可编程控制器的软件仿真 本章介绍一个PLC仿真软件，如果手头没有PLC，可以到一些和PLC相关的网站下载一个PLC仿真软件，这样就可以在没有PLC的情况下，练习梯形图程序设计。11.1 软件的下载与安装11.1.1 下载软件 1. 网站TRiLOGI软件的教育版是Triangle Research International (TRi), Inc.公司的产品，该软件免费提供学生使用，可以到网站下载。首先连接网站，为下载PLC仿真软件需要进行简单注册，注册中除需要填写一些基本信息外，特别注意要正确填写电子邮件地址。需要注册的内容：Name 姓名Company/College 公司/学院Job Description 何种职业State 省/市Country 国家Telephone 电话号码Email 电子邮件地址Re-enter Email 重输入电子邮件地址Submit 提交注册内容 注册完毕后，该公司会很快发出一个具有下载软件网址、用户名和密码的电子邮件，只有得到这个邮件才能进行下载。电子邮件内容不多，主要是感谢注册使用TRiLOGI 5.0软件，随后就是给出下载网址： /iTrilogiEdu （下载软件的网址） 然后是给出的用户名和密码： Username: *（用户名）password: *（密码）注意用户名和密码是大小写敏感的，最好使用拷贝的方法将用户名和密码拷贝到文本框中。 2. 下载软件 （1）下载JAVA运行环境TRiLOGI软件是用JAVA 2写的软件，所以需要安装JAVA 2虚拟机（JVM），Sun Microsystems, Inc公司提供这个运行环境（JRE），可以在网站/j2se/1.3/jre/download-windows.html免费得到这个软件。注意下载英文版的JRE 1.3.1或以上版本的软件。该软件的名称是：j2re-1_3_1_02-win。（2）下载TRiLOGI软件TRiLOGI软件包括两个文件，只要把它们下载下来就可以了。这两个软件是：SetupTL5Edu.exe (1.2 Mbytes) trilogihelp.pdf (900K bytes)11.1.2 安装软件 首先安装JAVA支持环境，首先将j2re-1_3_1_02-win软件用Winzip解压缩，然后执行Setup.exe文件，注意一定要让软件安装到它自己的缺省路径中。 而TRiLOGI软件SetupTL5Edu.exe是自解压安装文件。只要执行这个文件，就可以正确安装PLC仿真环境。11.2 TRiLOGI软件的使用11.2.1 主窗口 1. 进入仿真环境在开始菜单中选择程序（P）/Internet TRiLOGI 5.01（Eductional）/TriLOGI 5.01(Eduction) Application菜单就可以启动该软件。进入软件后，屏幕显示图11-1所示的窗口。图11-1 TRiLOGI 5.01软件主窗口2. 菜单该软件是教育版软件，所以该软件中的一些功能是不能使用的。所以看起来好象功能很多，但是能够使用的只有基本梯形图部分。（1）File菜单文件菜单主要是新建文件、打开文件和保存文件。其中与互连网相关的菜单功能需要密码所以不能使用。文件菜单如图11-2所示。建立新文件保存文件打开文件（本地硬盘）换名保存（本地硬盘）打印图11-2 文件菜单（2）Edit菜单放弃编辑电路（梯级）撤消操作剪切梯级拷贝梯级粘贴梯级寻找跳跃I/O表 F2显示I/O形式 F3编辑用户功能 F7清除用户功能编辑菜单用于编辑梯形图操作，菜单内容如图11-3所示。图11-3 编辑菜单（3）Controller菜单该菜单用于通过互连网连接、操作实际的PLC，由于没有实际的PLC可连接，所以这个菜单是不能使用的。（4）Simulate菜单仿真菜单具有控制对梯形图进行仿真的能力，菜单内容如图11-4所示。运行（所有I/O都复位）运行（除输入外都复位）运行（不复位）编译复位所有I/O图11-4 仿真菜单（5）Circuit菜单梯级菜单其实就是有关梯级操作的菜单，菜单内容如图11-5所示。插入注释插入梯级移动梯级增加梯级删除梯级图11-5 梯级菜单11.2.2 画梯形图梯形图编辑器有两种工作模式：浏览模式和边界模式。 1. 浏览模式当启动该软件，屏幕呈现出浏览模式下的梯形图编辑器窗口。在该窗口可以对整个梯形图进行操作，例如拷贝、粘贴、移动和删除选择的梯级。每一个梯级都有一个号码（Circuit # xxx ），通过该号码，可以有效的选择梯级。用鼠标双击梯形图编辑器窗口，就可以进入梯形图编辑模式。2. 常用的热键：空格键：在选择好梯级后，单击空格键就进入编辑模式，可以对选择的梯级进行编辑。如果选择的使注释，则单击空格键屏幕弹出注释编辑窗口。F1：在线帮助F2：打开I/O表，创建I/O标记名称F3：显示I/O形式，i=输入，o=输出，r=继电器，t=定时器，c=计数器F5：刷新显示F7：打开用户功能，如果选择的梯级中有用户功能，则自动打开用户功能编辑器。否则弹出窗口询问用户功能号码。F8：编译梯形图程序，显示统计结果。F9：在不复位的情况下运行仿真器Ctrl-F9：复位所有I/O的情况下运行仿真器Ctrl-F8：除输入外复位所有I/O的情况下运行仿真器上下箭头键和上翻页和下翻页键用于移动光标选择梯级。3. 使用梯级菜单使用梯级菜单可以：插入注释（Insert Commnets），注释一旦被创建，就象梯级一样具有号码。插入梯级（Insert Circuit），在现在选择的梯级前插入一个梯级。移动梯级（Move Circuit），首先选择要移动的梯级，然后选择该菜单命令，再选择移动的目的位置，单击Enter键，就可以将选择的梯级移动到指定位置。增加梯级（Append Circuit），在程序最后增加一个新的梯级。删除梯级(Delete Circuit)，删除选择的梯级。可以使用Edit/Undo命令恢复。4. 使用编辑菜单剪切梯级（Cut Circuit），将梯级放进剪贴板后删除掉。Undo不能撤消这个操作，但是可以使用粘贴菜单将剪切的梯级恢复。拷贝梯级（Copy Circuit），将梯级放进剪贴板。 粘贴梯级（Paste Circuit），将梯级从剪贴板中恢复到当前梯形图。 寻找（Find(Ctrl-F)），利用标记名称快速寻找梯级，或利用关键字在TBASIC编辑器中快速找命令。 跳跃（Goto(Ctrl-G)），快速跳跃到指定梯级号的梯级。 5. 编辑模式 TRiLOGI是个聪明的软件，可以很容易地插入和删除梯级中的元素，当出现如图11-6所示的窗口时，就是进入了编辑模式。图11-6 编辑模式窗口 （1）鼠标操作单击左键：当用鼠标左键单击梯形图元素时，这个元素就处于选择状态，在选择状态，被选择的元素由一个高亮黄色条覆盖。单击右键：用鼠标右键单击梯形图元素，可以编辑元素的标记；若是单击用户功能dCusFn或CusFn，则弹出用户功能编辑器。插入梯形图元素：用鼠标的左键或右键在梯级元素条上选择需要的梯级元素，则梯级元素就会自动插入到高亮黄色条覆盖的梯级元素旁。 （2）梯级元素：梯级元素如表11-1所示。表11-1 梯级元素表 单击左鼠标选择常开触点 单击右鼠标选择常闭触点 单击左鼠标在高亮梯级元素上并联一个常开触点 单击右鼠标在高亮梯级元素上并联一个常闭触点 单击左鼠标在一个或多个元素上并联一个常开触点 单击右鼠标在一个或多个元素上并联一个常闭触点 插入一个可以是输出、继电器、定时器和计数器的线圈插入一个可以是输出、继电器、定时器和计数器的并联线圈 插入一个特殊功能的线圈 插入一个特殊功能的并联线圈.将常开触点转换成常闭触点.单击该工具按钮可以移动高亮黄色条右移，该功能同右箭头键单击该工具按钮可以移动光标到节点（黄色小方块）双击该工具按钮删除选择的元素当单击上述梯级元素工具按钮时，被单击的按钮将变成黄色，同时I/O表呈现在屏幕，在选择需要的I/O标记后，被选择的元素就呈现在屏幕上黄色光标所在的位置。如果要撤消编辑操作，请选择Edit/Undo菜单，可以将最后的10次操作撤消。（3）用键盘编辑梯形图使用键盘也可以编辑梯形图。上下左右箭头键：移动高亮黄色光标。Esc键：结束编辑模式，进入浏览模式。Enter键：结束本梯级编辑，进入下一梯级。TAB键：移动插入位置，插入位置是高亮条亮侧的小方框。 到键：选择对应的梯级元素。 键：转换常开触点到常闭触点，或反之。键：编辑被选梯级元素的标记。11.3 梯形图基础11.3.1 触点、线圈、定时器和计数器 1. 触点 触点（Contacts）是梯形图的基本元素，有常开触点和常闭触点，触点需要标记（触点名）。2. 继电器线圈线圈在执行条件满足的情况下得电，否则失电。继电器线圈包括：输出线圈、定时器和计数器线圈。11.3.2 特殊位 特殊目的位在PLC程序设计中是非常有用的，在TRiLOGI软件中也有这些特殊位。在I/O表中可以选择特殊位。特殊位如图11-7所示。图11-7 特殊位1. 时钟位时钟位如表11-2所示。表11-2 时钟位表时钟周期梯形图符号0.01 secondClk:.01s0.02 secondClk:.02s0.05 secondClk:.05s0.1 secondClk:0.1s0.2 secondClk:0.2s0.5 secondClk:0.5s1.0 secondClk:1.0s1 minuteClk:1min时钟脉冲的前半周期是ON，后半周期是OFF，占空比是50%。0.1s时钟位如图11-8所示。图11-8 0.1s时钟位2. 顺序步位SeqN:X顺序步位只有当顺序器走到这一步时，该位才处于接通状态。3. 常通标志位Norm.ON该标志位只要PLC工作就是接通状态。4. 第一周期标志位1st.Scan该标志位在PLC开始运行的一瞬间接通，随后处于断开状态。11.3.3 特殊功能 梯形图元素和 是特殊功能元素。当选择特殊功能元素按钮时，屏幕出现图11-9所示的特殊功能窗口。 1. 可逆计数器DNctr、 Upctr和RSctrTRiLOGI软件支持128个可逆计数器。其中 DNctr 是减计数端，Upctr是加计数器端，而RSctr是复位端。减计数端和加计数端的动作示意图如图11-10所示。图11-9 特殊功能指令元素图11-10 减计数和加计数动作示意图当复位端有接通条件时，计数复位到初始状态，该功能可以复位一般计数器和可逆计数器。2. 锁存继电器Latch锁存继电器可以锁存得电状态，一旦锁存，需要清除信号才能复位锁存状态。3. 清除继电器Clear该功能用于清除锁存继电器的锁存状态。4. 自锁ILock和解自锁ILoff如果自锁功能ILock为ON，则在自锁和解自锁之间的一段程序正常执行，若是ILock为OFF，则有（1）所有的线圈都OFF。（2）定时器都被复位。（3）所有计数器都被预置到预置值。（4）锁存继电器功能不受影响。（5）微分功能dDIFU 和 dDIFD不执行。（6）所有其它功能不执行。自锁功能的解释如图11-11所示。图11-11 自锁功能解释图 5. 微分功能d DIFU and d DIFD 该功能对执行条件的上升沿和下降沿进行微分。该功能示意图如图11-12所示。 图11-12 微分功能示意图6. 用户功能CusFn and dCusF向梯形图中增加用户功能元素。7. 总复位该功能是复位所有的梯形图元素。11.3.4使用TRiLOGI的顺序器如果控制任务是一步一步的，而且有起动步和结束步，当最后一步执行完毕后就返回到初始步循环执行，则可以使用顺序功能。例如，一个把工件从A点拿到B点的机械手需要的饿动作如下：0步：等待起动信号1步：手臂伸到A点2步：抓住工件3步：从A点缩回手臂4步：移动手臂到B点5步：伸手臂到B点6步：送开工件7步：从B点缩回手臂8步：移动手臂到B点TRiLOGI5软件版本5支持8个32步的顺序器，每一个顺序器使用前8个计数器（Counter#1 to Counter#8）之一，这8个计数器可被用作顺序器Seq1到Seu8。为使用顺序器，首先使用F2调出I/O表，然后在计数器列表中输入与计数器号码相对应的标记Seq1到Seq8。例如要使用顺序器#5，就在计数器#5的位置输入标记Seq5，然后输入动作步数。起动顺序器需要功能AVSeq ，当该功能的执行条件从OFF变为ON，顺序器将从非激活状态进入第一步，对于随后的OFF变成ON，顺序器每次增加一步。顺序器的上限由设置值（Set Value）SV)确定，当顺序器到达上限时将引起溢出，同时它的触点变为ON，直到下一个顺序器的执行条件从OFF变为ON为止。顺序器的触点用于指示一个周期完成。各个顺序步的使用是很简单的，只需要在I/O表中选择特殊位列表，然后选择顺序步位SeqN:x，这时就弹出窗口提示选择选择顺序器，当选择完顺序器后，将会弹出窗口要求输入步序号。每一个顺序器的步位SeqN:x的含义是：N是顺序器序号（#1#8），x是步序号（#031）。例如Seq2:4表示第2个顺序器，第4步。 顺序器复位功能RSseq 该功能使顺序器进入非激活状态。 跳步功能 StepN无论顺序器现在的状态如何，该功能使顺序器进入指定的步。顺序器的一些应用：驱动步进电机，代替鼓形控制器等，下面是一个例子。 顺序器例：假设需要使4个发光二极管（LED）按照如下顺序发光：LED1、LED2、LED3、LDE4、LED4、LED3、LED2、LED1所有LED都灭，然后再重开始循环。使用顺序器的梯形图如图11-13所示。图11-13 顺序器例 1.0s时钟位使顺序器#2每秒增加1步，该顺序器的步设定值为8。在步0时所有LED都不亮。STOP按钮可以停止顺序器工作，使顺序器进入非激活状态。11.3.5在I/O表中定义I/O标记TRiLOGI软件采用文字意义的标记，这些标记应该容易记忆。若要定义标记，首先选择F2键使屏幕显示图11-14所示的I/O表，然后在下拉列表框中选择需要定义的梯级元素，然后在列表中输入标记。注意：标记的字母不能超过10个字母。每次输完标记后需要用回车键确认。定时器和计数器还需要输入设置值，定时器的设置值范围是09999，单位是0.1s。计数器的设置值范围是9999。不要输入重复标记。输入输出中间继电器定时器计数器用户功能特殊位图11-14 I/O表11.4 PLC仿真 TRiLOGI软件的特点就是能够离线仿真，这个功能称为软PLC功能。11.4.1 运行仿真器画好梯形图后，选择SIMULATE菜单中三个运行子菜单中的一个，就可以进入仿真窗口。仿真菜单如图11-15所示。图11-15 仿真菜单 1. 子菜单Run (All I/O Reset)在运行仿真器之前，复位所有输入、输出、继电器、定时器和计数器，清除所有内存变量。2. 子菜单Run (reset except i/p)该子菜单的功能与前个子菜单基本相同，只是输入状态保持。3. 子菜单Continue Run (no reset) 该子菜单的功能是接着以前的停止的仿真继续仿真。11.4.2 仿真器窗口当选择运行仿真器菜单后，TRiLOGI将编译梯形图，如果没有错误，就打开如图11-16所示的仿真器窗口。图11-15 仿真器窗口该仿真器窗口有5列，它们是：输入、定时器、计数/顺序器、继电器和输出，这里继电器个数是512个，定时器个数是128个，其它个数都是256个。在I/O表中定义的标记自动的呈现在各自的列中。每一个标记左侧是一个LED灯，显示该标记的状态，红颜色表示ON状态，否则是OFF状态。对于输入需要用鼠标控制状态，鼠标左键按下时可以使其状态为ON，当鼠标左键释放时可以使其状态恢复为OFF；而单击鼠标右键可以使其保持在ON状态或OFF状态（OFF变成ON，或ON变成OFF）。 11.4.3 三个仿真控制按钮 1. VIEW按钮 该按钮打开一个可以观察TBASIC变量的窗口。2. 暂停按钮暂时停止PLC的仿真。3. 复位按钮复位PLC的所有I/O和数据。11.4.4 直接在梯形图中观察I/O状态实际上和其它PLC开发软件一样，梯形图中也可以观察仿真过程中I/O的状态。正在动作的I/O用高亮显示，如图11-16所示。任何时候都可以使用Ctrl-R键复位所有I/O，使高亮状态在窗口中消失。图11-16 在梯形图