[實用新型]一種PLC實驗系統

有效

• 申請號: 201220104940.1
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN202548562U
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 馬小云
• 申請（專利權）人: 南京理工大學常熟研究院有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于自動控制和電子技術領域，更具體地涉及一種PLC實驗系統。?

背景技術

隨著可編程邏輯控制器(Programmable?Logic?Controller，PLC)在現代工業控制系統中廣泛應用，PLC實驗系統的開發和運用也越來越受到重視。在PLC控制實驗系統中，被控對象是不可缺少的重要組成部分。只有存在被控對象的條件下，PLC的控制功能和控制特性才能充分顯示，才能較好地滿足實驗教學的要求。?

隨著科技的飛速發展，現代控制系統設計已進入虛擬仿真時代。采用虛擬仿真的手段，設計人員能夠在計算機上完成控制系統設計。計算機仿真對象與實物對象和機械模型相比，具有很多的優點，如制作方便、成本低廉、維護簡單、功能組合靈活，通過更換軟件即可仿真各種被控對象，已經逐步成為控制系統實驗教學的潮流。?

當前，PLC控制實驗系統大體有以下幾種模式：?

(1)只配置PLC主機。沒有被控對象。通過觀察PLC的LED來判斷程序的運行狀態，或者通過編程軟件的監視功能監視程序運行狀況。只能進行驗證性的實驗，無法進行外圍設備的連接和控制。?

(2)小型PLC實驗箱。存在一些經典的被控對象，如送料小車、交通燈等，在實驗箱上用LED和按鈕等來模擬這些被控對象。這種方式只適用于基礎的實驗，較為復雜的實驗則無法實現。?

(3)純軟件PLC實驗系統。用仿真PLC+虛擬被控對象的方式。例如，西門子公司的PLCSIM+SIMIT，其中PLCSIM是一種軟PLC，SIMIT是被控對象仿真軟件。這種方式靈活性高、成本低，被控對象可以任意設計。但是教學版軟件開放的IO點數有限，對于仿真復雜被控對象力不從心。?

(4)半實物PLC實驗系統。如某高校研發的MPCE-1000多功能過程控制實驗系統，用數學模型來代替實際的化工反應過程，并具有模仿實際對象的罐體、閥門等。被控對象的模型與真實對象接近，比較直觀，可以進行復雜算法設計，但實驗類型單一、且成本比較高。?

(5)實物PLC實驗系統。如Festo公司的MPS模塊化加工系統，采用真實的傳感器和執行器，工藝流程與真實情況貼近。比較直觀，實驗效果較好。但是這種實物被控對象成本很高，大多數高校難以承受。?

實用新型內容

為了彌補PLC實驗系統中被控對象不足的難題，同時維持較低的價格，本實用新型公開了一種PLC實驗系統，采用計算機軟件和硬件資源代替PLC實驗系統中的被控對象。?

一種PLC實驗系統，如圖1所示，包括PC機(1)、信號調理板(2)、PLC控制器(3)三部分；其中信號調理板包括主機板(21)、數字量接口板(22)、模擬量接口板(23)；其中PLC控制器包括中央處理器CPU(31)、數字量輸入/輸出DI/DO(32)、模擬量輸入/輸出AI/AO(33)。?

PC機通過以太網與信號調理板連接；PC機通過MPI適配器與PLC控制器連接。?

信號調理板通過排線與PLC的I/O口連接，其中數字量接口板通過排線與PLC的DI/DO連接，其中模擬量接口板通過排線與PLC的AI/AO連接。?

PC機中的軟件模擬閉環控制系統中的被控對象，虛擬的被控對象的模型參數通過以太網傳遞到信號調理板處理，轉化為真實的現場信號，再通過排線傳遞到PLC控制器的I/O口；PLC控制器作為閉環控制系統中的控制器，控制器產生的控制量通過排線傳遞到信號調理板處理，再通過以太網傳遞到PC機，從而將真實的PLC與虛擬的被控對象模型連接起來。?

PC機中的軟件，如圖2所示，包括管理軟件(11)、應用軟件(12)、通訊軟件(13)三部分，其中管理軟件具有管理功能與實驗功能，其中應用軟件包括被控對象仿真軟件(121)、監控組態軟件(122)、編程與調試軟件(123)，其中通訊軟件包括以太網通訊功能和OPC通訊功能。?

管理軟件的管理和實驗功能包括以下幾項：(1)管理和記錄上機信息。用戶能夠查看自己的登陸信息。(2)管理實驗軟件。實驗中要用到各種不同軟件，都在本管理軟件中有打開的接口。(3)管理不同種類的實驗。能夠選擇不同種類的實驗。(4)管理每個實驗的仿真被控對象。能夠方便地使用每個實驗仿真被控對象。(5)網絡功能。可以通過網絡提交完成的實驗報告。(6)提供友好的人機界面，提供必要的幫助文件，具有可維護性。?

管理軟件可以調用被控對象仿真軟件和監控組態軟件。?