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PLC仿真編程綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)是專為PLC人才培養(yǎng)設(shè)計(jì)打造，包含硬件和軟件兩大版塊，集 PLC盒子、實(shí)物實(shí)驗(yàn)臺(tái)、教學(xué)微課、編程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、自主實(shí)訓(xùn)模塊、學(xué)習(xí)管理平臺(tái)等于一體，采用三維可視化、PLC通信技術(shù)、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，通過“理、虛、實(shí)一體化教學(xué)”模式，完成教學(xué)資源升級(jí)，可直觀地進(jìn)行PLC的基本指令訓(xùn)練與多個(gè)應(yīng)用廣泛的PLC實(shí)際應(yīng)用模擬實(shí)驗(yàn)，大大提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的真實(shí)性和交互性，彌補(bǔ)實(shí)物實(shí)訓(xùn)存在的“不夠、不全、不廣”等問題，切實(shí)提升教學(xué)效果。在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、電氣工程、機(jī)械工程、電工電子等課程中具有較高的教學(xué)價(jià)值。
PLC仿真編程綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了PLC編程“自主實(shí)訓(xùn)”功能，可自定義項(xiàng)目腳本及開發(fā)過程，幫助學(xué)校打造PLC應(yīng)用“雙創(chuàng)空間”。同時(shí)，系統(tǒng)自主實(shí)訓(xùn)功能也能適應(yīng)國(guó)內(nèi)各大競(jìng)賽需求，能以高性價(jià)比的方式幫助學(xué)校完成各類競(jìng)賽培訓(xùn)。

PLC仿真編程綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)樓主界面

1、系統(tǒng)功能
（1）虛擬系統(tǒng)集成
用戶可自主開發(fā)模型、自動(dòng)布局、電氣信號(hào)連接、虛擬調(diào)試，驗(yàn)證系統(tǒng)集成整個(gè)過程，可模擬多品牌的PLC主機(jī)，如西門子、三菱、匯川等。

學(xué)生端登錄界面

PLC軟件學(xué)習(xí)微課

PLC軟件編程實(shí)訓(xùn)

PLC軟件自主實(shí)訓(xùn)

2、軟件基礎(chǔ)仿真
（1）自動(dòng)布局
在3D場(chǎng)景下，支持用戶拖拽的方式快速創(chuàng)立自己的工業(yè)場(chǎng)景。可以對(duì)模型進(jìn)行移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、編輯、裝配等操作，象搭積木一樣完成工作場(chǎng)景部署。布局完成后的場(chǎng)景可被各種外設(shè)驅(qū)動(dòng)。
（2）物理效果
系統(tǒng)內(nèi)建物理引擎，創(chuàng)建的虛擬模型具有物理效果，能模擬仿真現(xiàn)實(shí)生活中的物理現(xiàn)象，如：重力、彈性碰撞等。在發(fā)生碰撞、摩擦、受力的運(yùn)動(dòng)模擬中，不同的動(dòng)力學(xué)屬性能得到不同的運(yùn)動(dòng)效果。
（3）海量模型
系統(tǒng)包含一個(gè)完整且具有典型工業(yè)設(shè)備的部件庫(kù)，并對(duì)庫(kù)里組件提供對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)仿真與效果渲染，可根據(jù)工程需求選擇相對(duì)應(yīng)的組件進(jìn)行設(shè)計(jì)。如各種傳送帶、氣動(dòng)缸、液壓缸、伺服電機(jī)、絲桿、型材、按鈕、開關(guān)、傳感器、數(shù)控機(jī)床，加工中心、立體倉(cāng)庫(kù)、AGV等工業(yè)元素。
（4）模型開發(fā)
系統(tǒng)開放通用接口進(jìn)行CAD數(shù)據(jù)導(dǎo)入，為組件庫(kù)中沒有的非標(biāo)機(jī)建立模型組件，并賦予其參數(shù)和運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的模型讀取功能，能讀取igs、step、stp、OBJ、STL格式的3D建模。
（5）人機(jī)交互
虛擬設(shè)備運(yùn)動(dòng)由編程驅(qū)動(dòng)，虛擬傳感器能反饋場(chǎng)景真實(shí)的狀態(tài)，賦予了虛擬設(shè)備與實(shí)際設(shè)備相同的特性。并可通過虛擬設(shè)備上控制面板、HMI上的面板，外部的硬件面板對(duì)場(chǎng)景完成操作。對(duì)如真實(shí)的場(chǎng)景操作。
（6）電氣連接與系統(tǒng)集成
軟件支持在虛擬場(chǎng)景中，完成對(duì)各種虛擬設(shè)備的集成，以及虛擬調(diào)試。虛擬集成主要通過端口映射操作：把模型中可控制的部分與一個(gè)特定的端口號(hào)關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過操作此端口號(hào)就可操作虛擬設(shè)備。如各種機(jī)器人工具、流水線、傳感器等。端口包括：電平類端口，模擬量端口，脈沖類端口。通過端口的信號(hào)操作，完成機(jī)器人的系統(tǒng)集成，構(gòu)建復(fù)雜的機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)。
（7）自動(dòng)考評(píng)
該軟件具有操作數(shù)據(jù)采集與分析功能。基于軟件的自動(dòng)考評(píng)系統(tǒng)，先由教師出題，自動(dòng)生成判分規(guī)則。學(xué)員在考核過程中，系統(tǒng)將實(shí)時(shí)記錄學(xué)員的操作過程、執(zhí)行結(jié)果、異常事件，并根據(jù)考試評(píng)分規(guī)則計(jì)算考核評(píng)分。減輕教師批改工作量，提升教學(xué)質(zhì)量。可用于課后測(cè)試、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、課程考核，以及職業(yè)技術(shù)水平考試。
（8）多品牌PLC虛實(shí)結(jié)合仿真
該軟件集成各種執(zhí)行器與傳感器，如：傳送帶、氣動(dòng)器件、電機(jī)、按鈕開關(guān)、傳感器、數(shù)控機(jī)床，立體倉(cāng)庫(kù)、機(jī)器人夾具、定制執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。這些設(shè)備可以被PLC驅(qū)動(dòng)。
軟件支持內(nèi)置虛擬三菱PLC、虛擬西門子PLC、匯川PLC、總線接入硬件西門子PLC、總線接入硬件三菱PLC。
3、教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源
教學(xué)資源是基于軟件開發(fā)，獨(dú)立發(fā)布，網(wǎng)絡(luò)下載。以PLC的實(shí)驗(yàn)大綱為基礎(chǔ)，開發(fā)了適合中職、高職、本科的系列PLC智能制造教學(xué)資源，并不斷擴(kuò)展與豐富。
教學(xué)實(shí)訓(xùn)資源資源包是根據(jù)《可編程控制器編程應(yīng)用》教程實(shí)驗(yàn)編寫，所有的實(shí)驗(yàn)可以純虛擬仿真，也支持虛擬結(jié)合PLC仿真（半實(shí)物仿真）。每份資源包括：培訓(xùn)教材，視頻，及工程案例。

電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制實(shí)驗(yàn)

圖七 PID控制-比例閥控制實(shí)驗(yàn)

4、應(yīng)用對(duì)象與場(chǎng)景
（1）應(yīng)用對(duì)象
PLC仿真編程綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)作為一款快速反應(yīng)的系統(tǒng)仿真軟件，集工業(yè)3D場(chǎng)景搭建、PLC編程、PLC控制系統(tǒng)調(diào)試等功能于一身，在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、電氣工程、機(jī)械工程、電工電子等課程中具有較高的教學(xué)價(jià)值。
（2）應(yīng)用場(chǎng)景
1）開關(guān)量邏輯控制，應(yīng)用場(chǎng)景如：組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線流水線等。
2）模擬量控制，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，有許多會(huì)連續(xù)變化的量，比如溫度、壓力、流量、液位和速度等。
3）運(yùn)動(dòng)控制，應(yīng)用場(chǎng)景如：機(jī)械、機(jī)床、電梯等。
4）過程控制，應(yīng)用場(chǎng)景如：冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等。
5）數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用場(chǎng)景如：柔性造紙、輕紡、食品工業(yè)等部分大型控制系統(tǒng)。
6）通信及聯(lián)網(wǎng)，如鋼鐵、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等。
5、技術(shù)參數(shù)
5.1 總體要求
（1）采用三維虛擬技術(shù)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?shí)驗(yàn)體驗(yàn)效果好。
（2）實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目能夠進(jìn)行自動(dòng)考核。
（3）學(xué)習(xí)體系完善，具有微課學(xué)習(xí)、編程實(shí)訓(xùn)、自主實(shí)訓(xùn)等模塊，構(gòu)成一個(gè)立體學(xué)習(xí)軟件。
（4）具備自主實(shí)訓(xùn)模塊，自主實(shí)訓(xùn)模塊能夠進(jìn)行自動(dòng)搭接實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，然后再進(jìn)行編程。
（5）能夠進(jìn)行半實(shí)物仿真實(shí)訓(xùn)和虛擬仿真實(shí)訓(xùn)兩種模式。
（6）具有PLC知識(shí)學(xué)習(xí)庫(kù)，能夠在線進(jìn)行PLC知識(shí)學(xué)習(xí)。PLC的知識(shí)學(xué)習(xí)庫(kù)包括視頻資源和三維電氣元件庫(kù)。
（7）實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景能夠覆蓋基礎(chǔ)的PLC點(diǎn)位控制、過程控制和自主搭接實(shí)驗(yàn)，能夠適應(yīng)職業(yè)院校、本科院校等多層次的教學(xué)培訓(xùn)；同樣符合由易到難的學(xué)習(xí)過程。
（8）軟硬件配套，可以整個(gè)實(shí)驗(yàn)室配套供貨，提供整體解決方案。
5.2 軟件部分
（1）PLC仿真編程綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，具有學(xué)生客戶端、老師客戶端和服務(wù)器端。
（2）PLC仿真編程綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)學(xué)生客戶端由微課學(xué)習(xí)、編程實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)意實(shí)訓(xùn)和個(gè)人中心四個(gè)模塊組成。
（3）微課學(xué)習(xí)包括視頻學(xué)習(xí)和元件庫(kù)兩個(gè)部分，視頻學(xué)習(xí)包括PLC相關(guān)的學(xué)習(xí)視頻20個(gè)，元件庫(kù)包括PLC相關(guān)的電氣元件的三維模型。三維模型總數(shù)不少于20個(gè)。
（4）微課學(xué)習(xí)中的三維模型需要能夠進(jìn)行三維交互，包括縮放、旋轉(zhuǎn)、平移，要求能夠?qū)α慵M(jìn)行360°觀看。
（5）編程實(shí)訓(xùn)需要針對(duì)固定的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行編程實(shí)訓(xùn)，編程實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的數(shù)量不少于20個(gè)。需要包括以下實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目：

（6）編程實(shí)訓(xùn)能夠連接西門子S7 200 Smart 系列、西門子S7 300系列以及三菱FX5U系列PLC。
（7）每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目需要包含配置信息、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，能夠?qū)?shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行考核。
（8）創(chuàng)意實(shí)訓(xùn)可以自主搭接實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景，實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景具備保存和導(dǎo)入功能。
（9）創(chuàng)意實(shí)訓(xùn)需要具備零件庫(kù)，零件庫(kù)中零件的數(shù)量不少于50個(gè)，軟件能夠?qū)α慵M(jìn)行分類管理，零件分類包括貨物、重型傳送設(shè)備、輕型傳送設(shè)備、傳感器等種類。
（10）創(chuàng)意實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景搭建的時(shí)候能夠進(jìn)行干涉檢測(cè)，可以在三維場(chǎng)景中移動(dòng)零件的位置。
（11）創(chuàng)意實(shí)訓(xùn)中的傳送帶類零件，能夠調(diào)整傳送帶的速度及轉(zhuǎn)向。
（12）實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景中的物體具備物理模型，能夠反映物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
（13）實(shí)訓(xùn)場(chǎng)景搭建之后，能夠配置傳感器和執(zhí)行器與PLC的連接關(guān)系，對(duì)于傳感器和執(zhí)行器，可以設(shè)置高電平有效還是低電平有效。每個(gè)控制對(duì)象的IO點(diǎn)都可以單獨(dú)設(shè)定。
（14）個(gè)人中心能夠查看學(xué)生的學(xué)習(xí)情況及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的考核情況。
（15）教師端能夠查看在線學(xué)習(xí)的人數(shù)，能夠查看學(xué)習(xí)情況。