虚拟仿真技术在PLC实验教学中的应用

针对PLC课程实验教学中存在的问题,提出用组态软件全真模拟PLC的控制对象,并基于计算机和PLC搭建了一个虚拟控制对象的PLC教学仿真实验系统。给出虚拟仿真实验系统的结构框图,并以3层电梯为虚拟被控对象,设计组态图形界面,建立数据库与动画连接,设置通信参数,仿真运行调试。试验结果表明:系统无需实际物理控制对象便可实现对PLC程序的调试和仿真运行。     

PLC实验系统构建模式研究

通过研究3种PLC实验系统构建模式的搭建方法,分析各自运行特征,比较各自缺点,搭建了1种基于INSPEC平台的三菱PLC虚拟实验系统。在同1台PC上实现了PLC程序的编写、虚拟PLC的运行、虚拟被控制对象,并实现了它们之间的通讯和仿真。在此系统上能完成PLC控制的程序设计、运行调试、过程监控,是一种合理的实验系统构建模式。     

物料分拣系统设计

以物料分拣系统为例研究Factory I/O与PLC融合的设计过程。物料分拣系统包括视觉检测模块、物料运输模块、分拣模块和控制模块4部分。PLC输出信号给电机,电机启动带动传送带运行,把传送带上的物料运输到指定位置,视觉检测模块负责区分物料,将检测到的信号传递给PLC,PLC再通过对信号的分析处理控制推杆和挡板进行物料分拣。物料分拣系统用Factory I/O搭建了硬件环境,用TIA Portal V16对PLC程序进行了调试。联机调试实验结果表明,系统可以自动识别2种颜色、3种物料形状进而达到分拣6种物料的效果。     

物料混合PLC控制系统综合实验案例设计

为解决现代电气控制技术实验装置成本高、结构复杂,以及学生缺少工程实践背景等问题,利用虚拟仿真技术构建PLC仿真实验平台,探索虚拟仿真与传统硬件相结合的实验教学方法。选择工业控制领域典型的物料混合控制系统作为教学案例,设计一种虚拟交互式PLC物料混合控制系统。案例教学应用结果表明,基于虚拟仿真技术的案例教学设计无需实际物理控制对象便可实现对PLC 控制程序的调试与仿真运行,节约了设备成本,激发了学生学习兴趣,较为全面地锻炼了学生的PLC综合应用能力。     

基于OpenGL的交互式PLC虚拟实验系统

介绍一种基于OpenGL的交互式PLC虚拟实验系统。该系统在VisualC++平台上应用OpenGL技术建立真实可控的三维动画模型,并用计算机仿真技术开发了软PLC。最后,建立了软PLC和三维模型之间的连接,使软PLC按程序控制动画模型的运动,实现虚拟控制过程的仿真。     

触摸屏仿真在PLC课程实践教学中的应用

文章针对PLC实践教学中遇到的一些问题,提出了利用触摸屏仿真界面模拟PLC的控制对象,结合PLC仿真软件,构建基于PC的纯软件PLC虚拟实验环境,并通过教学实例详细给出了实验仿真环境的构建方法和仿真过程。教学实践表明,该方法操作便捷,调试方便,利于学生掌握有较大推广价值。     

基于工业软件的“PLC原理及应用”线上实验教学实践

受新型冠状肺炎疫情影响,"PLC原理及应用"课程的教学需要从线下转为线上进行。该文针对实验教学环节,在深度分析传统线下硬件平台实验教学的优缺点、PLC控制器的工业应用属性及实验教学内容与目标等基础上,提出将与典型PLC控制器产品相配套的工业应用软件TIA和PLCSIM作为仿真实验工具,并设计了难度进阶合理的实验内容。教学实践表明,线上实验教学提高了学生学习的自主性,锻炼了学生分析和解决实际问题的能力,显著提升了学生对相关工业软件的实操能力,达到了实验教学目标要求,并为日后继续进行线上或线上线下相结合的教学实践打下了坚实基础。     

基于单片机的PLC虚拟负载实验系统的研究

PLC课程实践性强,为了达到良好的教学效果必须配备实验装置进行大量的实践训练。PLC的控制对象变化多样,想要对每种控制对象都开发实物实验装置不仅不现实,而且花费较大。利用计算机仿真软件进行虚拟仿真实验,虽然可以解决PLC实验教学中进行实物实验困难较大的问题,但不涉及硬件接线调试,对学生工程能力的培养造成缺失。针对上述情况,设计了以单片机为核心的虚拟负载实验装置,借助组态软件丰富的资源,可构建出形象逼真的控制模型,同时利用单片机设计的硬件接口电路实现硬件接线方面的训练。实践表明,这种软硬件结合的实验装置对PLC.的实践教学效果明显。     

虚拟仿真被控对象在PLC实践教学中的应用研究

虚拟仿真被控对象基于Web3D、数学建模及通信接口技术实现,可分为全虚拟仿真被控对象和半实物仿真被控对象两类。前者通过S7-ProSim接口与仿真PLC相连,构建控制系统;后者基于硬件通信板卡连接至真实控制系统。两类对象的应用可有效解决PLC实践教学中设备昂贵、场地有限、设备维护成本高等问题,完善控制系统设计环节,促进教学标准化、工程化,同时满足实验室开放及学生创新的需求。     

基于PLC和变频器的同步控制实验系统

为了实现对交流异步电动机的同步控制,提出了一种基于PLC和变频器的同步控制方法。通过PLC编程,建立一个基于脉冲数的公共虚拟轴,比较实际反馈的脉冲数与理论的虚拟脉冲数,并以脉冲差为对象进行PID调节。用PLC的模拟量输出控制变频器,间接地控制异步交流电动机,实现多台电动机的位置和转速同步控制。     

基于Unity3D的PLC教学实训平台研究

针对各高等院校PLC教学实训平台的不足,为满足学生在各种应用场所都能调试PLC程序的需求,应用虚拟现实技术,开发了一个PLC半实物虚拟仿真实训平台。平台由可编程控制器、通信模块和虚拟场景组成,采用3Ds Max对场景和设备进行建模,V-Ray渲染器对模型进行渲染,通过Unity3D三维引擎开发平台完成虚拟场景构建,通过通信模块实现PLC与虚拟场景的通信。经过多个虚拟场景的控制实验测试,平台可稳定运行。学生能够实时高效地编写并调试程序,直观感受被控对象的运行,增强现场体验感,加深对PLC的认识,降低了同程度下的教学成本。     

基于虚实结合的港口装备控制实验平台

针对港口装备控制实验因缺乏相应实验设备难以有效开展的现状,提出了虚实结合的港口装备实验平台概念。利用Flexsim软件搭建起港口装备的三维仿真控制模型,对其进行二次开发,实现将模型状态信息写入Excel电子表格并且同时从中读取控制信号;利用Win CC组态软件与PLC组态通讯,并且通过读写Excel实现控制信号与反馈信息在控制硬件PLC与虚拟模型之间传递。该实验平台突破了大型实验装备缺乏的限制,可为港口大型装备相关控制实验的开展提供对象模型,实现控制过程的三维可视化,对大型装备实验开展具有借鉴意义。     

基于虚实结合实验平台的控制类综合实验课程建设

以控制类综合实验课程为基础,构建多层次的实验教学内容,并提出了基于虚拟仿真实验环境与便携式综合实验集成实验箱进行实验验证的虚实结合的实验教学模式。控制类综合实验内容以加热铜块和直流伺服电动机为被控对象,利用KeilμVision4集成环境与Visual Studio2012加载Measurement Studio工具箱完成代码编写,根据Matlab/Simulink对被控对象进行模型辨识与仿真分析完成控制器参数的设计。同时建立一套完整的课程考核体系,学生以小组形式充分利用线上与线下的时间、集中与分散的场地灵活地进行数据采集、代码调试、算法设计和实际操控以完成整个实验课程内容。     

PLC虚拟实验室的研究与建设

介绍了3种PLC实验系统,分析了各自的优缺点,并以“液体混合装置控制”实验为例,重点介绍了基于三菱GX、GT系列软件的PLC虚拟实验室的建设方案.在PLC虚拟实验室只需计算机和相关软件就可以完成PLC程序设计、运行调试、过程监控等实训内容,是一种廉价、高效的实训系统.     

组态软件WinCC与S7-PLCSIM在PLC教学中的应用

针对PLC教学中缺少工业背景、直观性差等问题,将组态仿真技术引入PLC教学,构建仿真教学系统.仿真系统开发主要包括组态界面设计和PLC编程两个部分.通过WinCC组态软件与PLCSIM仿真软件连接与通讯,可以直观地模拟各类工业对象的控制过程.应用结果表明,组态仿真技术与PLC教学结合能极大地丰富教学内容和增强教学生动性,从而取得较好的教学效果.     

船舶动力定位系统虚拟仿真实验平台

给出了动力定位系统虚拟仿真实验平台的体系结构、硬件组成、交互仿真信息流、船舶虚拟三维运动显示、船舶模型、海洋环境模型,基于该虚拟仿真实验平台在船舶动力定位系统作业时进行了仿真试验,试验结果表明所设计的试验平台可以实现动力定位系统的动态模拟。该平台为研究船舶运动控制技术、计算机控制技术综合实验提供了试验平台,还对降低实船调试成本和风险、提高实船海试效率,具有积极的作用。     

三维虚拟现实机电设备控制仿真系统

三维虚拟现实机电设备控制仿真系统由上、下位机构成,上位机PC与下位机嵌入式系统采用RS232相连,基于MODBUS协议通信。上位机的虚拟机电设备采用Unity3D软件设计,其测控信号通过下位机I/O口映射模块与学生设计的单片机或PLC控制系统相连。以典型的XY数控工作台为例,说明控制仿真系统的设计方法。该仿真系统形成与实际设备相同或相似的编程与调试环境,改善了实验实训条件。     

基于VB平台PLC电梯控制仿真系统设计

介绍了PLC电梯仿真系统的设计与实现。基于VB制作电梯PLC控制仿真平台，主控制程序运行于PLC中，使用VB的MSCOMM控件实现PC与PLC实时的通讯，实验效果直观生动。     

装备原理类课程混合式教学模式探索与启示

未来战场需要军事院校培养懂得使用、维修高技术装备的军事人才,然而当前综合性军事技术院校存在无实装、少实装的问题。为此,文章提出基于反坦克武器系统的装备原理类课程线上线下混合式教学模式,通过线上的虚拟仿真实验和线下的装备模型实操,提升了学生对装备运行原理和内部结构的熟悉度,增强了学生的综合实践能力,保证了其首次部队任职时具备较高的专业技术水准。     

基于VISSIM的交通类课程虚拟仿真实验模块建设

由于交通类课程较难进行实地实验,为使学生更好地掌握交通流运行和演化的规律,建立了虚拟仿真实验模块。以交通类专业学生的核心实验——"交通控制实验"为例,从实验的基本原理、实验的输入输出与控制变量、基于正交试验的实验设计方法、虚拟仿真运行控制与效益评价等4方面阐述了如何基于VISSIM仿真软件建立虚拟仿真实验模块,使学生通过仿真实验,能更好地理解实验原理、掌握知识内涵。