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附錄 1：外文譯文
虛擬 plc 在 LabVIEW 軟件中的實際應用
Mohammad K. Abuzalata
Department of Mechatronics Engineering, Faculty of Engineering Technology, Al-Balqa’ Applied
University, P.O. Box 425530, Amman-Jordan
摘要：
在這項研究里測試并設計了 13 種不同的功能。其中包括,單輸入單輸出、單輸入雙輸出、鎖存器輸出、計時器、計數器、邏輯函數、小于、大于以及等于的計算功能,異或函數、復合函數和移位寄存器。在研究的最后,為了說明目的,開發(fā)并測試了 7 天泡茶機、電空驅動系統和它們的模擬。實驗結果表明,基于 plc 的控制與基于虛擬 plc 的程序結果完全吻合。
關鍵詞：函數,LabVIEW,梯形圖,plc,仿真
說明
如今,傳統的 PLC 仍在很多領域應用,但是對于新裝置而言,基于 Windows 的PC 機使用 LabVIEW 軟件（abuzalata et al.,2010；除 et al.,2011）是日益成為首選的控制機制。PLC 由于其穩(wěn)定性、便捷的 I/O 接口以及其可靠的監(jiān)控裝置已經成為控制業(yè)中最受歡迎的工具。傳統的 PLC 系統已被視為是企業(yè)訪問數據信息的障礙?？梢蕴砑?PLC 固有的專有設計由于一些原因限制了數據通道,像存儲器的容量,編程語言的隨意性（繼電器梯形圖）以及通過數據表對表內的數據訪問。PLCs 的一個重要特點是,標準 PLC 只能一次執(zhí)行一個程序,而一臺工業(yè)計算機能夠同時執(zhí)行多個程序,或 以任意順序執(zhí)行。還可以指出另外兩個重要的
PLC 缺點：第一個是對于 Morris（1982）系列和特拉維斯系列和克林（2006） 系列的 PLC 而言,其進行登記的訪問在一個很低的水平上。第二個是,如果梯形圖和上位機程序都寫入 PLC 寄存器,則有明顯的沖突。相反,所有寄存器都應該是單向的,也就是說或者是 PLC 輸出信息或者是主機進行輸出。與傳統的 PLC 相比之下,PC 機實際上具有很大的內存。在實際應用程序中 lab-VIEW 很容易保持良好的架構,因為在使用中易于實現封裝和模塊化。
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基于以上的研究目標是為了說明設計不同 PLC 功能是被用作使用 labVIEW 環(huán)境的應用。
等價 PLC/labVIEW 梯形圖
在表一部分,是 PLC 的梯形圖,西門子軟件以及其設備像 Thomas 一樣從單
向輸入、單向輸出的角度使用著 labVIEW。
七天泡茶機
七天泡茶機的操作：泡茶機的操作需要按照以下順序進行,時間開關在上午的適當時間閉合,啟動循環(huán)。閥門 V1 打開,讓水充滿水壺 K,直到浮動開關 FS 運行。它關閉閥門 V1 并接通加熱元件 E,水壺里的水煮沸并啟動恒溫箱,之后將關閉加熱元件 E 和打開閥門 V2。熱水將注入茶壺,茶壺水滿時關閉閥門 V2。這時會有鬧鐘通知使用者茶水已制作完畢。
這個系統依賴于用戶每天更換茶壺、茶葉,而且每周需要將配套的水箱注滿水。以上所列舉的順序就是程序說明書。
輸入和輸出：LabVIEW 是用來代替 PLC 控制系統的,正如我們所知道的那樣,PLC 的輸入和輸出在程序設計之前都要確定。在泡茶機的應用方面,它輸入和輸出是什么呢？
?輸入：它們是通知 PLC（LabVIEW 程序）控制系統的傳感器所發(fā)出的信號/ 信息。輸入系統告訴 PLC（LabVIEW 程序）將要發(fā)生什么。
Res. J. App. Sci. Eng. Technol., 5(24): 5677-5682, 2013
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圖 2:7 天泡茶機的西門子梯形圖。
開關、恒溫器、傳感器等都是輸入設備。
?輸出:它們是由 PLC (LabVIEW 程序)發(fā)布的命令,用于執(zhí)行任務(通常需要電源)。輸出設備必須被告知何時進行工作；如泵、電磁閥、燈具等。
輸出設備:圖 1 中 7 天制茶機的圖表說明了系統的操作。
參照茶葉制造商系統,將每個元素標識為輸入或輸出設備,并賦予其唯一標識, 如 表 2 所 示 。7 天泡茶機程序:因為 LabVIEW 是用來代替 PLC 來控制這個系統,而且然后由 PLC 西門子(S7-200)軟件來設計程序,接著由 LabVIEW 軟件繼續(xù)執(zhí)行。
? PLC 梯形圖:如圖 2 所示,采用 PLC 西門子(S7-200)軟件的 7 天泡茶機程序梯形圖如圖 2 所示。、
? LabVIEW 的梯形圖:如圖 3 所示,7 天泡茶機程序的梯形圖是 LabVIEW 的。
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?使用 LabVIEW 的 7 天泡茶機模擬:如圖 4 所示,使用 LabVIEW 軟件模擬 7 天泡茶機。
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氣動缸系統
氣動氣缸的操作:氣動氣缸閥門的操作等(2011)需要以下步驟:通過外推按鈕或軟件內部的操作來初始化操作,電磁閥 SV 是工作的,并將氣缸向前移動。當圓筒接觸限位開關時,定時器 T1 將被激活。當 T1 的時間值結束后,SV 返回到 off 狀態(tài),而螺線管反向運動。這使得定時器 2 T2 打開,T1 關閉,計數器 C1 增加 1。當 T2 的時間值結束后,SV 被激活,氣缸又向前移動。序列一直持續(xù)到計數器到達它的值,然后操作將自動關閉。用戶可以在任何時候通過外部按鈕或軟件內部的按鈕關閉操作,用戶也可以從外部按下按鈕開關操作。
氣缸的輸入和輸出:
LabVIEW 將代替 PLC 來控制這個系統。眾所周知,PLC 的輸入和輸出必須在程序設計之前確定。參照氣動氣缸系統,我們可以將每個元件識別為輸入或輸出裝置,并給它一個獨特的識別,如表 3 所示。
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圖 9:氣動氣缸的硬件電路。
氣動氣缸程序:
由于 LabVIEW 是用來代替 PLC 來控制這個系統的,所以首先使用 PLC 來設計程序,如圖 5 所示,采用 PLC 西門子(S7-200)軟件,然后使用 LabVIEW 軟件如圖 6 所示。
?氣缸的 PLC 梯形圖:
?氣動氣缸的 LabVIEW 梯形圖:
圖 6 顯示了氣動氣缸系統的梯形圖。使用 labVIEW 的氣缸模擬:
圖 7 演示了使用 LabVIEW 軟件的氣動氣缸應用程序的仿真。氣缸的硬件:
它包含多路光耦合器光電晶體管輸出(4 - 2 元),其銷連接圖 8 所示- BD 237
NPN 晶體管電阻 920Ω,440 KΩ- 2 推 buttons-leds-24 V 直流電源 supply-4 /
2 雙作用氣缸,電磁閥,限位開關的數據采集板,本文研究了以下 DIO（數字量輸入輸出）通道數據采集板,表 4,代表這些引腳。按下 24V 直流電源的按鈕以給電磁閥、雙作用氣缸,限制開關 DAQ 板供電,本研究在 DAQ 板(表 4)中處理了以下的
DIO(數字輸入輸出)通道,表示這些引腳。
如圖 9 所示,硬件電路的構造。電路包括兩個部分；第一部分是光耦合器,它將
DAQ 板與電磁線圈的高電流隔離開來。數字通道 5 在 DAQ 板上激活光耦合器及其
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輸出激活第二部分(功率晶體管)。第二部分的目的是將合適的電流提供給螺線管。功率晶體管的輸出激活電磁閥(Alia et al., 2011)。
表 4:戴奧頻道
符號
通道
密碼
狀態(tài) (I,O)
項目
DIO5
51
Output
SV
DIO2
49
Input
LS
DIO4
19
Input
ON
DIO0
52
Input
OFF
結論
使用 LabVIEW 環(huán)境,設計并測試了 13 個不同的虛擬 rungs。應用同樣的方法,可以設計一套完整的 PLC 功能,實現可編程的基于 pc 的虛擬 PLC。在這種情況下, 虛擬 PLC 將獲得基于 pc 的控制的優(yōu)勢。
引用
Abuzalata, M.K., M.A.K. Alia, S. Asad and M. Salahat, 2010. Design of a Virtual PLC using Lab View, Res. J. Appl. Sci. Eng. Technol., 2(3): 283-288.
Alia, M.A.K., T. Yunis and M.K. Abuzalata, 2011. Development of equivalent virtual instruments To PLC functions and networks. J. Software Eng. Appl., 4: 172-180. Bolton, W., 1999. Mechatronics Electronic Control System in Mechanical
Engineering. 2nd Edn., British Library, Britain.
Bolton, W., 2006. Programmable Logic Controllers. 4th Edn., British Library, Britain. Morris,M.M,1982.Computer System Architecture.Prentice-Hall,New Jersey
Thomas, L.F, 2002. Digital Fundamental. th Edn,Prentice Hall,New Jersey.
Travis,J.and J.Kring,2006,LabVIEW for Everyone:Graphical Programming Made Easy and Fun.3rd Edn,Prentice Hall,New Jersey.
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附錄二：外文原文
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