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1  引言

    隨著生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高，以及各種監(jiān)控系統(tǒng)的需要，PLC的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。現(xiàn)場(chǎng)要求設(shè)備操作方便，修理維護(hù)簡(jiǎn)單，能長(zhǎng)期穩(wěn)定無(wú)故障運(yùn)行，同時(shí)也要求PLC能根據(jù)各種突發(fā)情況，做出實(shí)時(shí)的正確的反應(yīng)，因此要求在調(diào)試PLC時(shí)能模擬各種運(yùn)行情況，檢驗(yàn)程序設(shè)計(jì)的正確性及完備性。就目前情況來(lái)說(shuō)，許多公司提供的PLC編程軟件僅有在線監(jiān)視和程序調(diào)試功能，而無(wú)離線仿真功能。這樣，設(shè)計(jì)人員若要模擬實(shí)際工況，就必須在有PLC的情形下，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室的各種開(kāi)關(guān)、按鈕來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)情況，而對(duì)許多模擬量模擬卻較困難，并且有些工作情況難以進(jìn)行模擬。這樣需要花費(fèi)大量的時(shí)間來(lái)調(diào)試設(shè)備，況且很難給用戶提供系統(tǒng)各種運(yùn)行情況下的外部直觀響應(yīng)。而eM-Power軟件的新模塊 eM-PLC可以解決上述困難。

2  eM-PLC軟件簡(jiǎn)介

    Tecnomatix公司的eM-Power是一個(gè)集成化的虛擬環(huán)境，用于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)，在不同的層次（小到操作步驟，大到生產(chǎn)單元、生產(chǎn)線乃至整個(gè)工廠）進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真、分析和優(yōu)化。eM-PLC是eM-Power軟件中的PLC仿真模塊，它能夠離線編寫(xiě)PLC程序。集成式的虛擬平臺(tái)使工程工藝流程化，把工藝設(shè)計(jì)和自動(dòng)化加工緊密聯(lián)系起來(lái)，使二者達(dá)到無(wú)縫連接。

    通常，電控工程師主要根據(jù)書(shū)面形式的狀態(tài)圖、機(jī)械設(shè)計(jì)人員和工藝工程師提供的二維圖和電子數(shù)據(jù)表來(lái)設(shè)計(jì)硬件，編寫(xiě)控制程序。在設(shè)計(jì)和編程過(guò)程中不斷的重復(fù)輸入相同的數(shù)據(jù)，存在比較高的錯(cuò)誤率，eM-PLC可以避免此類(lèi)錯(cuò)誤的發(fā)生，它為控制工程師提供最新的精確數(shù)據(jù)并且在實(shí)際生產(chǎn)前驗(yàn)證控制結(jié)果的準(zhǔn)確性。

    開(kāi)發(fā)時(shí)間和成本兩大因素給新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)帶來(lái)很大壓力，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)PLC編程不再被看作是孤立的功能。eM-PLC和西門(mén)子公司的STEP 7 結(jié)合起來(lái)，并行進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)并且控制各個(gè)部門(mén)的工作，高度共享產(chǎn)品信息。eM-PLC直接根據(jù)虛擬制造單元自動(dòng)生成PLC代碼，在實(shí)際生產(chǎn)前進(jìn)行虛擬開(kāi)發(fā)。這樣，可以優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)，有效縮短研制開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本。

3  eM-PLC軟件優(yōu)點(diǎn)

    eM-PLC具有以下特點(diǎn)：
    (1)  通過(guò)共享制造信息，使機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制部門(mén)并行工作；
    (2)  在虛擬平臺(tái)上可以驗(yàn)證產(chǎn)品單元和時(shí)間周期的可行性；
    (3)  提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)工藝速度、連貫性和可靠性；
    (4)  離線生成文件，縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本；
    (5)  在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，可視化、最優(yōu)化設(shè)備的功能和動(dòng)作；
    (6)  在虛擬模型上進(jìn)行PLC程序修改的評(píng)估，而不是在現(xiàn)實(shí)設(shè)備上來(lái)冒險(xiǎn)；
    (7)  可以在實(shí)際的PLC硬件上進(jìn)行預(yù)開(kāi)發(fā)；
    (8)  通過(guò)人機(jī)交互進(jìn)行生產(chǎn)單元操作。
    eM-PLC能夠優(yōu)化PLC程序。作為制造過(guò)程管理(MPM)軟件eM-Power的一個(gè)模塊，工程師可以在三維虛擬環(huán)境中設(shè)計(jì)制造單元、數(shù)字化專(zhuān)用機(jī)械和工藝并向虛擬環(huán)境傳遞控制信息。該系統(tǒng)可以自動(dòng)生成PLC代碼，該代碼在實(shí)際應(yīng)用前得到仿真和驗(yàn)證。eM-PLC加速了規(guī)劃和加工過(guò)程，縮短產(chǎn)品研制開(kāi)發(fā)周期，加速上市時(shí)間。

4  eM-PLC和STEP 7結(jié)合的特點(diǎn)

    eM-PLC就像一個(gè)經(jīng)驗(yàn)豐富的控制工程師，滿足生成PLC程序所有基本的和高級(jí)的要求。
    (1)  根據(jù)IEC 61131-3標(biāo)準(zhǔn)，在標(biāo)識(shí)表里自動(dòng)定義所使用的標(biāo)識(shí)符，并且考慮到用戶預(yù)先定義和保護(hù)的輸入/輸出/存儲(chǔ)器范圍；
    (2)  將操作順序轉(zhuǎn)換成順序流程圖（S7-GRAPH）。具有把時(shí)序分為獨(dú)立的子時(shí)序并自動(dòng)同步，并且考慮綜合維護(hù)的內(nèi)置功能；
    (3)  支持梯形圖、功能塊圖、語(yǔ)句表和結(jié)構(gòu)控制語(yǔ)言；
    (4)  用戶自定義功能塊庫(kù)完全整體化，能自動(dòng)給庫(kù)元件參數(shù)賦值；
    (5)  通過(guò)使用"黑盒子"邏輯塊，使沒(méi)有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)或者三維描繪的裝置一體化；
    (6)  支持在STEP 7中進(jìn)行手動(dòng)修改，確認(rèn)并下載和eM-PLC一起使用；
    (7)  驗(yàn)證過(guò)的正確程序和已經(jīng)存在的PLC程序容易結(jié)合成一個(gè)整體；
    (8)  高級(jí)變量操作允許有效再利用資源，支持多樣化工作模式。

    控制工程師不能從機(jī)械設(shè)計(jì)那里直接得到最新的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，只有在實(shí)際運(yùn)行中驗(yàn)證設(shè)計(jì)和程序控制結(jié)果的可行性。通常在新產(chǎn)品上市過(guò)程中，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)階段起關(guān)鍵性作用。在這個(gè)階段隨時(shí)都需要進(jìn)行設(shè)計(jì)修改，會(huì)造成直接成本增加，產(chǎn)品滯延，收入下降，甚至?xí)G失市場(chǎng)份額。