[發明專利]多人協同模擬工業系統控制過程的PLC教學實驗方法

有效

• 申請號: 201810011015.6
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108182854B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 鄭松;鄭蓉;林志誠;李曉倩;李貝貝;陳智呈;畢超;莊曉芳
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;薛金才

1.一種多人協同模擬工業復雜系統控制過程的PLC教學實驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S1：提供教師站系統，所述教師站系統包括一工控機、一教師PC機及一用于存儲和運行被控對象的物理模型的服務器；所述服務器分配了M個虛擬控制節點，包括1個教師節點與M-1個學生節點；所述虛擬控制節點具有模擬物理控制站執行控制程序的功能；所述工控機與學生站系統的M-1組PLC設備連接，用于采集M-1組PLC設備的所有輸入輸出數據，為學生PC機 上的監控界面程序與PLC設備中的邏輯控制程序之間提供數據傳輸的通道；

步驟S2：提供一學生站系統，所述學生站系統包括M-1個學生站，每個學生站由一組PLC設備以及學生PC機構成；所述學生PC機與教師PC機均裝有仿真組態軟件；所述仿真組態軟件包括邏輯組態軟件及監控界面程序；所述監控界面程序用于設計被控對象的物理模型，并顯示被控對象的控制效果；所述邏輯組態軟件用于編寫被控對象的控制邏輯；

步驟S3：教師站系統根據教學需要，保留系統控制程序的主體框架的同時，從完整的控制工程程序中，抽取、剔除適當的程序塊，以此作為訓練學生實驗或者考核的內容，由學生通過對應的PLC設備編程實現，單獨測試通過后提交服務器及時整合，服務器將整合測試通過的邏輯程序分發到各個學生站對應的節點；

步驟S4：學生PC機通過特定的端口訪問所述服務器所對應的虛擬控制節點，從中獲取所分配到的控制子任務，以及控制系統已有的程序框架；

步驟S5：學生在已有的控制邏輯程序框架的基礎上，根據子任務的要求，通過PC機上的邏輯組態軟件編輯被控對象的PLC控制程序，并下載至相應的PLC設備中運行、測試，然后將測試通過的程序提交至服務器。

2.根據權利要求1所述的多人協同模擬工業復雜系統控制過程的PLC教學實驗方法，其特征在于：所述教師站系統還包含一任務管理系統，負責對復雜控制任務進行分解，并將分解得到的多項控制子任務分配到服務器的M-1個虛擬控制節點中；負責將學生站單獨測試通過的程序進行整合測試；以及負責將編譯、運行測試通過的完整工程重新分發至指定的虛擬控制節點中。

3.根據權利要求2所述的多人協同模擬工業復雜系統控制過程的PLC教學實驗方法，其特征在于：所述任務管理系統是一組執行任務調度分配的控制邏輯，通過教師站的邏輯組態軟件編程實現，由服務器的虛擬控制節點加載執行。

4.根據權利要求1所述的多人協同模擬工業復雜系統控制過程的PLC教學實驗方法，其特征在于：所述教師站系統還將監控界面程序中被控對象的物理模型數據分發到服務器的M-1個虛擬控制節點中；所述被控對象的物理模型數據是一組模擬被控對象動態運行的控制指令。

5.根據權利要求1所述的多人協同模擬工業復雜系統控制過程的PLC教學實驗方法，其特征在于：所述教師站系統的工控機、服務器的多個虛擬控制節點，或學生站系統的PLC設備的內存中加載了采用指定數據結構的中間件載體，教師站與學生站中相應控制節點的控制指令和數據信息均通過所述中間件載體以內存數據讀取和寫值的形式進行實時地整合、轉發、共享和修改。

6.根據權利要求1所述的多人協同模擬工業復雜系統控制過程的PLC教學實驗方法，其特征在于：還包括步驟S6：當教師站系統將系統測試通過的完整控制工程下發到各個學生站后，學生之間通過監控界面從服務器中獲取實時數據，并動態地檢驗各自的任務在整個控制系統的作用及其運行情況；若達到實驗的需求，實驗結束，若沒有達到預期效果，則繼續修改PLC控制程序，直到達到實驗需求效果，結束實驗。

7.根據權利要求1所述的多人協同模擬工業復雜系統控制過程的PLC教學實驗方法，其特征在于：學生實驗或者考核的內容還包括學生多人協同完成的復雜控制任務。