一种基于OPC技术的液压系统PLC控制仿真方法.pdf

2 0 1 2年 4月 第4 0卷 第 7期 机床与液压 MACHI NE T O0L HYDRAUL I CS Ap r ． 2 0 1 2 Vo 1 ． 4 0 No ． 7 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 2 ． 0 7 ． 0 5 1 一 种基于 O P C技术的液压系统 P L C控制仿真方法 霍览宇 ，陈杰金 ，肖文英 1 ．湖南机 电职业技术学院电气工程 系，湖南长沙 4 1 0 1 5 1 ； 2 ．湖南工学院电气与信 息工程 系，湖南衡 阳 4 2 1 0 0 2 摘要基于 O P C技术，利用 F l u i d S I M H和 G X D e v e l o p e r 软件通信实现 P L C程序控制液压系统运行仿真，并通过一个 案例验证这个方案的可行性，为液压系统的自动控制提供一种实用的仿真方法。 关键词 O P C技术； P L C；液压系统；仿真 中图分类 号 T P 2 7 1 文献标识码 B 文章 编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 2 71 6 73 A M e t ho d f o r S i mul a t i o n o f Hy dr a u l i c S y s t e m Co nt r o l l e d by PLC Ba s e o n OPC Te c h no l o g y H U 0 L a n y u 。 C H E N J i e j i n ． X I A O We n y i n g 1 ． Hu n a n Me c h a n i c a l E l e c t r i c a l P o l y t e c h n i c ．C h a n g s h a Hu n a n 41 0 1 5 1 ，C h i n a ； 2 ． H u n a n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ，He n g y a n g H u n a n 4 2 1 0 0 2 ，C h i n a Ab s t r a c t B a s e o n O PC t e c h n o l o g y ， a me t h o d o f s i mu l a t i o n o p e r a t i o n wa s i mp l e me n t e d f o r P L C p r o a m c o n t r o l l i n g h y d r a u l i c s y s t e m u s i n g c o mmu n i c a t i o n b e t w e e n t h e s o f t wa r e F l u i d S I M H a n d GX De v e l o p e r ． T h e p r a c t i c a b i l i t y o f t h i s p l a n wa s v a l i d a t e d t h r o u g h a n e x a mp l e ． A p r a c t i c a l s i mu l a t i o n me t h o d f o r a u t o ma t i c c o n t r o l l e d h y d r a u l i c s y s t e m i s p u t f o r w a r d ． Ke y wo r d s O P C t e c h n o l o gy ； P L C； Hy d r a u l i c s y s t e m； S i mu l a t i o n 液压与气动技术是 当今 机械装 备技术 中发展速度 最快的技术之一。特别是近年来与微电子技术、计算 机技术的结合 ，使该项技术的发展进入到了一个崭新 的阶段，在我国国民经济的各个部门里得到了广泛的 应用 ，如工业 、农业 、航空 、航天 、国防、交通 、运 输等部 门。在机械制 造业 中，工 程机 械 、农用 机 械 、 数控加工机械 、冶金 自动生产 线 、机 电产品的 自动化 生产以及飞机、汽车等产品，都广泛使用着液压与气 动技术 。采用液压与气动技术 的程度及水平 ，已成 为 衡量一个 国家工业化水平高低的重要标 。中国制 造业 的飞速发 展 ，对液 压应 用技术和人才的需求越来 越大。在传统的专业课程教学和专业系统设计中，由 于液压设备价格昂贵，设备庞大 ，在高等院校的教学 和研究机构的开发设计中调试困难 ，与自控系统的配 合调试涉及到多个专业领域 ，协调麻烦。因此企业和 学校都需要一种能对液压和自控系统进行仿真和快速 调试的方法 ，既能方便高等院校的教学，同时又方便 实现系统功能的前期调试。文中根据这个思路 ，利用 目前工业通信领域广泛应用的O P C技术 ，结合 F E S ． T O公司的 F l u i d s i m软件和三菱 P L C编程仿真软件， 实现 P L C和液压系统的配合调试。 1 方案的提出 F l u i d s i m H y d r a u l i c是 德 国 F E S T O公 司 推 出 的一 款优秀的用以进行液压元件、液压回路及其电气控制 系统设计与模拟仿真的软件 ，将 C A D功能和仿真 功能 紧密联 系在一 起 ，可设 计 和液 气 压 回路相 配套的电气控制回路 ，实现系统的仿真和调试。利用 软件中提供的各种液压元件 ，可方便快捷地构建复杂 的液压系统，并对其进行性能和动作仿真。它还提供 了 O P C接 口，可以通过 O P C技术 与其 他应用软 件通 讯 ，如与 P L C编程 仿 真软件 通 讯 ，利用 此功 能 ，可 对 P L C程序控制下 的液压系统进行仿 真。 G X D e v e l o p e r 是三菱 P L C的编程软件，适用于三 菱全 系列 可编程 控制器 的编程 和调试 。支 持梯形 图 、 指令表 、S F C 、 S T及 F B 、L a b e l 语 言程序 设计 、网络 参数设定 ，可进行程序 的线上更改 、监控及调试 ，具 有异地读写 P L C程序功能，另外通过 P L C仿真调试 软件 G X S i m u l a t o r ，可实现三菱全系列 P L C程序的模 拟运行测试 。 O P C是 O L E f o r P r o c e s s C o n t r o l 的缩写 ，是应 用于 工 业控制 的对象链接 与嵌入 ，它是 由一 系列用于过程 控制和制造业 自动化领域的标准接口和属性和方法组 成的，采用 S e r v e r ／ C l i e n t 结构，其设计 目标是为现 收稿 日期 2 0 1 1 0 32 8 作者简介霍览宇 1 9 8 1 一 ，男 ，讲师，研究方向为 自动化控制系统研究与应用。E m a i l h u o l a n y u 1 2 3 4 1 6 3 ． c o n。 1 6 8 机床与液压 第4 0卷 场 、自动控制应用和企业应用软件之间提供开发一致 的接口规范，为来 自不同厂商的软硬件提供即插即用 “ P L U S A N D P A L Y ” 的连接 。因此采用 O P C标准 ， 不同的客户软件都将 自己的数据暴露在统一 的规范 下，使得数据交换的双方变动透明简易，从而避免了 繁杂的专项驱动软件的开发、升级维护等工作。 O P C技术包括 O P C S e r v e r 服务器与 O P C e l i - e n t 客户端 ，O P C服务器提供数据源，O P C客户端 使用处理服务器提供的数据。硬件开发商根据存取的 硬件设备和数据、确定的数据命名方式以及对物理设 备读写数据的细节要求等设计好 O P C服务器 ，并将 O P C标准接 口暴露给外部程序 ，各个 O P C客户程序 则通过 O P C标准接口对 O P C服务器管理的设备进行 操作，而无需要关心服务器内部实现的细节问题。 在客户／ H i 务器结构形式的 O P C技术中，其服务 器 一 般 有 3类 C O M 对 象 O P C S e r v e r对 象 、O P C G r o u p 对象 、O P C I t e m对象，每类对象都包括一列客 户可视的接口。所有的 C O M对象只能通过接 口来进 行访问。O P C数据访问接口 O P C D a t a A c c e s s I n t e r - f a c e ，O P C D A用于客户端与服务器之间的数据存 取。O P C数据服务器主要 由服务器对象 S e rv e r 、 组对象 G r o u p 和数据项对象 I t e m组成 。服 务器对象拥有服务器的所有信息，同时也是组对象的 容器。组对象拥有该组的所有信息 ，同时包容并在逻 辑上组织 O P C数据项。O P C数据项是服务器端定义 的对象 ，通常指向设备的一个寄存器单元。O P C数 据项不提供对外接 口，客户不能直接对之进行操作， 所有操作都通过组对象进行。客户可对组对象进行读 写 ，还可设置客户端的数据更新速率。当服务器缓冲 区内数 据发 生 改变 时 ，O P C将 向客 户发 出通 知 ，客 户得到通知后再 进行 必 要的处理 ，而无需浪费 大量 的时 间进 行查 询 。 O P C D A的组 织 结构 见 图 1所示 。 图 1 O P C D A结构示意图 综上所述 ，为实 现 P L C和液 压 系统 的配合 仿 真 调试 ，采用 F l u i d s i m H作为 O P C客户端 ，三菱 P L C 编程软件 G X D e v e l o p e r 配合仿真器通过 M X O P C作为 O P C服务器 ，F l u i d s i m H将液压系统的按钮指令信 号写入 P L C仿真器中，P L C仿真器按逻辑控制运行 结果 ，再通过 O P C被 液压 系 统读 入 ，从 而实 现 P L C 程序控制液压系统仿真。 2任务的实现 2 ． 1 系统 的配置 作者设计 了一个液压动力滑 台电液控制 系统 ，要 求按下启动按钮后 ，首先完成工件 的定位夹 紧 ，夹 紧 到位后，液压缸驱动滑台按照原位 “ 快进一一工进 一二工进一端面停留一快退 回到原位”这个工序 自 动运行一个周期停止，等待下一个启动信号。 为满足仿真需要，首先需启动 F l u i d s i m H软件， 根据控制要求设计出液压滑台的液压系统图如图 2所 示。P L C要实 现对 该 液 压 系统 的控 制 ，必 须 要 通 过 O P C接口实现对液压系统指令信号的采集和对电磁阀 等执行部件的驱动，相当于实际中 P L C的输入输出接 口 。 F l u i d s i m _H软件通过 O P C接口，能够读写 O P C服 务器中的数据 ，因此将该系统中的按钮、位置开关、 压力开关等通过该 O P C的输出接口写入到 O P C服务器 P L C 中，将 O P C服务器 P L C 的输出信号通过该 输入接 口 读入到液压系统中来 ，接线图如图3所示。 图 2 液压滑 台液压系统 图 24V 1 2 3 4 5 6 7 I l I I l 兰 l 苎 l 皇 l Z l 。 基 图3 液压系统的输人输出接线图 }A “ 第 7期 霍览宇 等一种基于 0 P C技术的液压系统 P L C控制仿真方法 1 6 9 2 ． 2 P L C程 序 的设 计 的配置 。 通过对 控制 要求 功 能分 析，采用 F X 2 N系列 P L C，通过步进指令编程 ，完成功能要求。I ／ 0分配 和程 序流程图如 图4所示。 厂 _ 1 1 ] O P C 服 务 器 读 入 和 写 入 数 据 l 原位s Q 1 ． 1 十 启动按钮 l M8 0 0 0 l 。 H h M O V D O K 4 M 0 ] l 蝴Q l l l 快 进 I 。 压 系 统 驱 动 信 号 读 天 原 斗E l 曰 I 博 输入分配 输出分配 启动 MO 前进电磁阀1YA Yl SQ1 M1 快退电磁阀2YA Y2 SQ2 M2 一工进电磁阀3YA Y3 S03 M3 二工进电磁阀4YA Y4 S Q 4 M4 夹紧 电磁阀5 Y A Y 5 K P M 5 图 4程序流程和 I ／ O分配设计 2 ． 3 O P C服务 器 配置 完成程 序编 程后 ，启动 P L C仿 真 器 ，同时启 动 三菱 O P C服 务 器 M X O P C S e r v e r软 件 ，在 A d d r e s s S p a c e 栏 新 建 一 个 d e v i c e ，改 名 为 F X 2 N，并 将 其 P C s i d e I ／ F属 性 设 置 为 G X S i m u l a r ，C P U 型 号 为 F X 2 N 。在 该服务下新建 两个 G R O U P ，分别 为 P L C I N 和 P L C O U T ，在 P L C I N下 面新 建 一 个 I t e m名 为 D 0 ， 在 P L C O U T下面新建一个 D 1 ，分别读写 P L C中的数 据寄存器 D 0和 D 1 。如图 5所示 ，完成 O P C服务器 瓠h l 赫 。如 j | 馘 露 枷泓譬 - 惫 毫 卿 蟛 潮黼 啦 黔瑚 ls r | ‘ D苗 和蹄囱 矗 i 善 兰 潘 瓣 A d e s s S p i c e 峨 ＼ 薄 ； 艨留 fx 2 n期 ⋯ 。 。 蕊 { { 一 P ￡ c 0 坩 } 邕 弛 ⋯～ 』 蓬鍪鏊鹜 鍪 鲞 魏 X t m 鼍 ’ 也 0 国 ～ 图 5 O P C服务器配置 3结论 通过 O P C配合 液压 系统 调试 ，液压 系 统将信 号 送入 P L C，P L C运行用户控制程序 ，完成 逻辑功能调 试 ，实现对 液压 系统 的 自动控 制 。这 种 方法 简便 易 学，调试方便直观，效果能即时显示，适合大中院校 的教学 和研究机构 的系统调试 ，是一种非常实用的调 试方法 。 参考文献 【 1 】苏沛群． 液压与气动技术[ M] ． 成都 电子科技大学出版 社 ， 2 0 0 8 ． 8 ． 【 2 】 李丽娜， 柳宏义 ， 孙一兰． 一种基于 L a b V I E W 及 F l u i d S I M H的 P L C控制液压系统仿真方法[ J ] ． 机床与液 压 ， 2 0 0 7 ， 3 5 1 0 1 8 21 8 5 ． 【 3 】阳宪惠， 邸丽清， 冯大为． O P C技术及其对工控系统开 放性的影 响[ J ] ． 工业控制计算机， 2 0 0 1 ， 9 1 4 3 1 3 3． 【 4 】冯江涛． 基于 O P C的组态软件和 MA T L A B的通信实现 [ J ] ． 微计算机信息， 2 0 0 8 ， 2 4 1 2 9 5 2 9 6 ． 利用 3 D立体打印技术研制人造血管 德国科学家 13 前利用 3 D立体打印技术成功研制出了一种人造血管。该项研究成果将有望被用于人 体试验和药物测试 。 随着生物 医疗技术 的飞速发展 ，科学 家们 已经成功制 造 出了人 造肠道 和人造气 管等小 型人体器 官。 但大型人造器官的制造却频频遭遇瓶颈，其主要原因是缺乏制造毛细血管的相应技术，进而不能给大型 人造器官输送必要的养料，也就不能维持其正常存活和运行。 经过多年的不懈探索，这一难题现在已经被德国弗劳霍夫研究所的科学家们攻克。他们运用化合高 分子材料结合能够有效抵抗排异反应的生物分子制作出了一种特殊的 “ 印刷墨水” ，其印制出来的物质 经化学反应后能够形成一种有弹性的固体 ，方便科学家根据人类血管构造将其雕塑成3 D立体人造血管。 实际上，3 D立体打印技术的精细度十分惊人 。为了制造出相似度最高的人造血管，科学家还运用 了双光子聚合技术，利用镭射光刺激人造血管材料分子交联化 ，之后将成形的血管植入细胞内壁。 据悉 ，此项研究成果将有力推动大型人体器官的制造。虽然移植人造器官的梦想还很遥远，不过人 体器官制造技术的飞速发展可以给人类医学研究带来更有效、更人道的实验手段，譬如研发新药物时用 人造器官取代动物来做实验。 内容来源机 电商情网