[發(fā)明專(zhuān)利]一種虛擬工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611072735.0
• 申請(qǐng)日: 2016-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106599409B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐少川;李健卓;閻相伊;徐思鴻;黃曉桐;劉寶偉;李志剛;盧艷青;劉昕;盧艷紅
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遼寧科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 分類(lèi)號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 21224
• 代理人: 張群

本發(fā)明公開(kāi)一種虛擬工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，針對(duì)工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的資源不足，實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴，維護(hù)方法繁瑣，工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)受時(shí)間和地點(diǎn)制約的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了一種新的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建方法，可應(yīng)用于廣泛的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，選型功能設(shè)計(jì)以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主體，結(jié)合實(shí)際工業(yè)控制背景，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)使用者對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的認(rèn)知，點(diǎn)檢功能的設(shè)計(jì)，使使用者可以身歷其境的去認(rèn)識(shí)問(wèn)題，解決問(wèn)題，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)習(xí)效果，提高了使用者的理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及虛擬仿真和工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是為了培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，可如今實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀大多為教師花費(fèi)大量的精力和時(shí)間于維護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建上，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境與實(shí)際工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)更是千差萬(wàn)別。這就導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于設(shè)備或其他條件的制約往往做不到控制理論與實(shí)際工業(yè)控制相結(jié)合的結(jié)果，使一些專(zhuān)注于實(shí)踐的學(xué)生漸漸對(duì)實(shí)驗(yàn)課失去了興趣。實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容方面驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)占有相當(dāng)大的一部分比例，同時(shí)對(duì)于實(shí)際的工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)方面教材的研究及編寫(xiě)關(guān)注度明顯不夠，這就造成了一種學(xué)生學(xué)會(huì)了書(shū)本上的內(nèi)容卻不會(huì)應(yīng)用的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀中關(guān)于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的選型和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的故障問(wèn)題絕大部分都是由教師去解決完成的，這種方式效率低下，不能有效地讓學(xué)生將理論與實(shí)踐相結(jié)合，同時(shí)不利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立診斷故障和解決故障的能力。

相比于國(guó)外，我國(guó)關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)的研究存在缺乏系統(tǒng)性研究的問(wèn)題。雖然關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的比較多，但是對(duì)虛擬實(shí)際工業(yè)控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究比較少，缺少關(guān)于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及解決問(wèn)題方面能力的研究，缺少關(guān)于與實(shí)際工業(yè)控制系統(tǒng)相結(jié)合的研究；這樣就造成了重復(fù)開(kāi)發(fā)和資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題提出一種新的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建方法，該方法再不需要大量實(shí)際的實(shí)驗(yàn)元器件，利用基于LabVIEW構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)構(gòu)建的方法，形象生動(dòng)的反映出整個(gè)工業(yè)流程的控制過(guò)程，運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控件庫(kù)中的實(shí)驗(yàn)控件，模擬出虛擬控制系統(tǒng)。根據(jù)虛擬控制系統(tǒng)完成實(shí)驗(yàn)選型教學(xué)內(nèi)容。依據(jù)對(duì)已搭建完成的虛擬控制系統(tǒng)設(shè)置故障，完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的故障診斷教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的選型功能和點(diǎn)檢功能。這樣不僅豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，提高了教學(xué)質(zhì)量，還解決了實(shí)際工業(yè)控制與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的問(wèn)題，使得使用者對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解更加深刻，同時(shí)更便捷的體驗(yàn)一個(gè)具有實(shí)際工業(yè)控制意義的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明的原理如下：

本系統(tǒng)為一個(gè)可實(shí)現(xiàn)使用者自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)，如圖1本發(fā)明的原理圖所示，以使用者的應(yīng)用技術(shù)能力為控制量，以設(shè)計(jì)方案為接受控制信息和修改控制量的執(zhí)行器，以工程規(guī)則庫(kù)為比較器，以虛擬生產(chǎn)界面的顯示信息為系統(tǒng)反饋，形成控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)故障庫(kù)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控件庫(kù)和虛擬控制系統(tǒng))、虛擬生產(chǎn)界面和虛擬后臺(tái)界面。使用者運(yùn)用自己的應(yīng)用技術(shù)能力設(shè)計(jì)出基于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，系統(tǒng)會(huì)將實(shí)驗(yàn)結(jié)論同設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的工程規(guī)則庫(kù)進(jìn)行比較，虛擬生產(chǎn)界面將其顯示信息反饋給使用者，使用者通過(guò)系統(tǒng)反饋修改自己的設(shè)計(jì)方案。從而達(dá)到提高使用者的應(yīng)用技術(shù)能力的目的，實(shí)現(xiàn)使用者的自主學(xué)習(xí)。

一種虛擬工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控件庫(kù)、虛擬生產(chǎn)線界面、虛擬控制系統(tǒng)和虛擬后臺(tái)界面；

所述的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控件庫(kù)是利用虛擬構(gòu)建模型方法建立，為虛擬控制系統(tǒng)提供虛擬硬件庫(kù)，方便虛擬硬件環(huán)境平臺(tái)搭建；

所述的虛擬生產(chǎn)線界面是利用基于LabVIEW圖形化表示方法，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)線工藝流程，構(gòu)建對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的虛擬生產(chǎn)線界面，將整個(gè)工業(yè)控制流程通過(guò)簡(jiǎn)單的圖形語(yǔ)言表現(xiàn)出來(lái)，為整個(gè)虛擬工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供界面選項(xiàng)及顯示的功能；

所述的虛擬控制系統(tǒng)是應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)控件庫(kù)中的虛擬控件進(jìn)行自定義搭建，使用者通過(guò)確定具體虛擬控件型號(hào)完成選型，為整個(gè)虛擬工業(yè)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供電器設(shè)備選型功能；