基于labVIEW的PLC控制系统仿真

 摘 要

研究开发一个具有通用性强、开放性好、功能组件丰富、应用灵活、操作维护方便等特征的可编程控制器(PLC)实验教学平台，对培养高水平的PLC技术人才、促进PLC 在国民经济各领域的应用具有重要意义。本课题着重研究基于虚拟仪器技术的PLC实验仿真平台的关键技术及系统实现，充分利用学校现有设备资源，设计开发一个易于功能扩展的虚拟PLC实验平台及仿真软件，以满足实验教学需要。

为利用计算机仿真技术，拓展PLC控制系统的开发手段，研制了一套基于LabVIEW的 PLC控制系统计算机仿真平台软件。该软件是在深入分析 PLC控制系统的工作原理和工作过程的基础上，采用了 LabVIEW的图形化编程语言和层次化结构编制而成的。

用户在该仿真平台上用梯形图形式的框图程序就可以方便快捷地为 PLC控制系统建立仿真模型，并可对系统进行调试。实验表明，利用该仿真平台可以高效、安全、低成本地开发PLC控制系统，有一定的工程应用价值。

关键词:PLC控制系统，  计算机仿真，  LabVIEW， 故障试验

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 I

第1章  概述 1

1.1  总论 1

1.2  模拟仿真的概述 1

1.3    本研究课题的背景、意义和主要内容 2

1.3.1  本研究课题的背景 2

1.3.2  本课题的主要研究意义 3

1.3.3   本课题的主要研究内容 3

第2章   PLC的工作原理 5

2.1  PLC控制系统的总体结构 5

2.1.1  PLC的基本组成 5

2.1.2  PLC的工作原理与过程 7

2.2  小 结 9

第3章 计算机仿真开发工具的选择 10

3.1  总论 10

3.2软件工具的选择 10

3.2.1软件工具的比较 10

3.2.2  LABVIEW编程语言简介 10

3.1.1面向图形对象的系统仿真方法简介 11

3.3实现计算机仿真的可行性研究 12

3.4小结 12

第4章 基于LabVIEW的仿真系统总体方案 13

4.1总论 13

4.2仿真系统的组成 13

4.2.1 前面板 13

4.2.2框图程序 14

4.2.3 状态变量文件 14

4.3程序框图的运行过程 14

4.3.1初始化 14

4.3.2扫描运行过程 14

4.4关于程序框图的结构 15

4.4.1  LabVIEW的运行方式 15

4.4.2仿真程序的总体结构 15

4.4.3子模块内的结构 16

4.5小结 16

第5章 PLC元件的仿真实现 17

5.1总论 17

5.2  PLC状态变量文件 17

5.2.1 PLC状态变量文件的建立 17

5.2.3  关于错误代号的处理 23

5.3一般“继电器元件”的实现 23

5.3.1常开触点和常闭触点的仿真实现 23

5.3.2线圈的仿真实现 24

5.3.3仿真梯形图中左母线和支路的处理 25

5.4加法计数器的仿真实现 26

5.5定时器的仿真实现 28

5.6   其他元件的仿真实现 29

5.6.1  锁存器的仿真实现 29

5.6.2  特别功能“继电器”的仿真实现 29

5.6.3关于初始化模块 30

5.7小结 31

第6 章梯形图编程的仿真实现 32

6.1总论 32

6.2震荡电路的仿真实现 32

6.3交通灯的仿真实现 33

6.3.1 交通灯控制系统简介 33

6.3.2仿真程序的建立 33

6.4小结 35

第 7 章   总结和展望 36

7.1 研究总结 36

7.2 研究展望 36

参考文献 37

致 谢 39

附   录 40