[實用新型]一種仿真PLC控制對象的儀器

無效

• 申請號: 201020154087.5
• 申請日: 2010-04-09
• 公開（公告）號: CN201629067U
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 何志勇;羅力恒;陳婷;陳一波
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;何志勇
• 主分類號: G09B19/00
• 分類號: G09B19/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本實用新型涉及一種仿真實驗儀器，尤其是一種軟硬件結合的用于仿真PLC控制對象的儀器。

背景技術

在進行PLC教學過程中，需要對PLC控制對象進行仿真，以幫助學員理解PLC的工作原理，進行PLC控制實驗。現階段國內的教學儀器對PLC控制對象的仿真，主要有如下幾種方式：

(1)采用靜態圖紙為背景，一些LED燈分布于圖紙上，用LED燈的閃爍來示意控制對象的動畫。采用此種方法仿真的教學儀器，存在如下不足：靠燈的閃爍和靜態背景圖紙來示意動作過于抽象，不形象直觀，學員理解起來困難；因為每個燈都需要PLC輸出一個信號來控制，稍微復雜一點的對象即需要PLC配置很多數目的輸出點，在教學實驗中經常不易滿足，也增加了學員接線的復雜度；如需增加實驗項目，則需增加硬件，擴展不方便。因此，這種方法的教學效果較差。

(2)完全采用組態軟件來仿真PLC的控制對象。這種方法在PC機中設置組態軟件，PLC直接與組態軟件通過通信連接在一起。控制對象的動作、動畫均由組態軟件來完成，畫面效果及控制對象邏輯可以做得較好；但主要存在下述不足：由于組態軟件與PLC是通過直接通信方式連接，PLC動作邏輯的依據只是由通信傳遞過來的數據，而不是在PLC輸入信號端獲得的來自控制對象的實際電信號，在這種情況下讓學員開展實驗，編制的程序與實際的PLC控制程序不相同，容易造成學員對PLC基本工作原理的錯誤理解。因此這種方法在實際中應用也很少。

(3)上位機采用Visual?Basic、Delphi等開發控制對象的動作、動畫及邏輯，通過通信連接到輸入輸出接口板，然后與PLC連接。此種方式下開發若成功，開發出來的PLC控制對象是可以滿足實驗要求的。但此種方式下上位機軟件開發工作量過大，開發周期長，開發單個實驗控制對象尚可接受；若開發滿足一系列實驗的多個PLC控制對象，將耗費大量人力和時間，設計成本高。且以后的升級和擴展不易，難以滿足用戶提出的提供個性化的PLC控制對象的要求。

(4)從硬件上完全仿真。這種仿真方式仿真效果較好。但存在如下不足：成本很高，以硬件仿真電梯為例，四層仿真電梯市場價格就要達到五萬元左右；由于體積很大，在實驗室中占很大空間；由于硬件連接不便，一個PLC通常也只能用于控制一個這樣的仿真控制對象，無法做到多個控制對象的集成。因此這種仿真的控制對象在教學實驗中不便推廣，應用很少。

發明內容

本實用新型目的提供一種仿真PLC控制對象的儀器，以克服現有技術的不足，滿足教學過程中對PLC控制對象的仿真需求。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種仿真PLC控制對象的儀器，主要由上位機和嵌入式系統組成，所述上位機中設有由組態軟件構成的控制對象內部邏輯及動畫效果仿真模塊，所述嵌入式系統包括微控制器、通信接口電路、輸入電平轉換電路和輸出電平轉換電路；所述嵌入式系統經所述通信接口電路與所述上位機連接通信。

上述技術方案中，采用組態軟件和嵌入式系統相結合仿真PLC控制對象：控制對象的內部邏輯及動畫效果采用上位機組態軟件仿真，另由嵌入式系統(一般采用單片機系統)提供PLC控制對象的檢測信號與控制信號的接口。本儀器中多個PLC仿真控制對象可以共用單片機系統，組態軟件和單片機通過通信協同完成對PLC控制對象的仿真任務。

組態軟件是近年來在工業自動化領域興起的一種新型的軟件開發技術，開發人員通常不需要編制具體的指令和代碼，只要利用組態軟件包中的工具，通過硬件組態(硬件配置)、數據組態、圖形圖像組態等工作即可完成所需應用軟件的開發工作，它具有二次開發簡便、開發周期短、通用性強、可靠性高等優點。

上述技術方案中，單片機系統的主要功能包括三部分：與上位機用指定的通信協議通信并獲取指令；執行上位機的指令；對輸入輸出信號進行電平轉換以匹配PLC有關電平。其中，需要電平轉換電路主要是因為通常情況下PLC的開關量輸入輸出電路使用的是24V電平，而MCU的輸入輸出電路使用的是5V電平，因此，需要對兩部分電路進行電平匹配。

由于PLC輸入輸出信號除開關量信號外，有時還有模擬量信號，因此，進一步的技術方案，所述嵌入式系統中還設有A/D轉換電路和D/A轉換電路，以適用于PLC的輸入輸出為模擬量情形下的仿真實驗。

優選的技術方案，所述通信接口電路由串口及通信數據收發電路組成。

由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優點：