CN202230624U - 一种基于plc 的计算机综合仿真实验平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台：所述实验平台由虚拟实验箱、PLC控制柜、通讯卡、以太网交换机、上位机以及网络打印机组成，所述虚拟实验箱与PLC控制柜相连，所述上位机由与以太网交换机相连的客户机和服务器组成，所述服务器的主板中安装有通讯卡，所述PLC控制柜内的PLC与通讯卡相连。本实用新型利用以太网和MPI网将各个上位机所发出的操作指令传递给PLC，由PLC分别给对应的虚拟实验箱上的电路输入信号，经电路响应输出的信号再返回到PLC，并上传至上位机显示，实现了多台上位机使用一张通讯卡即可同时独立地完成各自的仿真实验，整个实验过程操作方便，并显著的降低了实验平台的建设成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台。
背景技术
计算机仿真实验平台是实验操作的理想设备，是将理论应用于实践的理想方式，能够直观地反映实验者对于所学知识的理解程度以及对于相关软件的操作熟练程度。近年来，随着我国高等教育的发展，高校不断扩招，与之相匹配的实验室也面临极大难题。实验室由于受到经费、场地和设备等因素的限制，使得学生规模和实验基础设施、实验规模比例严重失调，实验教学往往不能达到预期的效果。学生往往只能通过课本和老师的讲述对实验仪器和实验操作的效果进行想象，所学的理论知识和实验验证难以同步进行，实际动手能力也很难得到提高。由于传统实验教学存在种种弊端，实验教学必须改革以适应现代教育的发展。当今快速发展的计算机技术为这一要求提供了途径。
而将计算机仿真技术引入到实验教学中，改变了传统的教学模式，实验计算机化，学习者可以在这个虚拟的实验环境中操作仪器模拟真实实验过程，加深对实验原理的理解、培养实验技能、达到广泛了解知识的目的，计算机仿真是真实实验的有力辅助工具，使得教与学的方式发生了革命性的变化。
现有用于控制工程相关课程的计算机综合仿真实验平台中，计算机与通讯卡采用一一对应的连接方式，每台计算机均需要配备与PLC进行数据传输的通讯卡，通讯卡价格昂贵，使得仿真实验平台的建设成本高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能够满足控制工程相关课程的实验教学需要，并且性价比高的基于PLC的计算机综合仿真实验平台。
为到达上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
所述实验平台由虚拟实验箱、PLC控制柜、通讯卡、以太网交换机、上位机以及网络打印机组成，所述虚拟实验箱与PLC控制柜相连，所述上位机由与以太网交换机相连的客户机和服务器组成，所述服务器的主板中安装有通讯卡，所述PLC控制柜内的PLC与通讯卡相连。
所述虚拟实验箱为RC网络虚拟实验箱，所述RC网络虚拟实验箱由RC网络面包板和直流电源组成，RC网络面包板分别与PLC控制柜和直流电源相连。
所述通讯卡为CP5611通讯卡。
所述通讯卡与PLC采用屏蔽双绞线相连。
所述PLC控制柜采用SIMATIC S7-300系列PLC。
所述PLC控制柜与虚拟实验箱采用屏蔽双绞线相连。
本实用新型所述一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台利用上位机与以太网交换机组建的以太网和基于通讯卡的MPI网将各个上位机所发出的操作指令传递给PLC控制柜，由PLC控制柜内的PLC分别给对应的虚拟实验箱上的电路输入信号，经电路响应输出的信号再返回到PLC，并上传至上位机显示，实验平台中的网络打印机打印实验结果，整个实验过程操作方便，实验结果直观、明了，充分满足了实验教学的需要；由于在各上位机之间组建了以太网，使得整个实验平台仅需一张通讯卡即可实现多台上位机与PLC控制柜之间的通讯，保证了各上位机同时独立地完成各自的实验，极大的降低了实验平台的建设成本，性价比极高。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
参见图1，所述实验平台由虚拟实验箱6、PLC控制柜1、通讯卡2、以太网交换机8、上位机以及网络打印机7组成，所述PLC控制柜1采用德国西门子SIMATICS7-300系列PLC，所述虚拟实验箱6与PLC控制柜1相连，所述上位机由与以太网交换机8相连的客户机3和服务器4组成，所述服务器4的主板中安装有通讯卡2，所述PLC控制柜内的PLC5与通讯卡2相连，所述通讯卡2与PLC5采用屏蔽双绞线相连，所述通讯卡2为CP5611通讯卡，所述PLC控制柜1与虚拟实验箱6采用屏蔽双绞线相连，所述虚拟实验箱6为RC网络虚拟实验箱，所述RC网络虚拟实验箱由RC网络面包板9和直流电源10组成，RC网络面包板9分别与PLC控制柜1和直流电源10相连。
实施例
1.实验平台的总体结构
本仿真实验平台包括虚拟实验箱、PLC控制柜和上位机。其中，PLC控制柜数量为一台，其中包含可编程逻辑控制器(PLC)、继电器、低压断路器和接线端子等，接线端子通过低压断路器、继电器与PLC相连；上位机由四台计算机组成，其中一台作为服务器，其余三台作为客户机，并用网线与交换机连接；在服务器主机PCI插槽中插有CP5611通讯卡，用屏蔽双绞线将CP5611通讯卡与设置于PLC控制柜内的PLC相连；用屏蔽双绞线将PLC控制柜的接线端子信号输出端接到虚拟实验箱的接线端子信号输入端，而PLC控制柜的接线端子信号输入端则接 到虚拟实验箱的接线端子信号输出端；各上位机均配备一个虚拟实验箱，本实验平台包含四个虚拟实验箱。
硬件连接成功后，即可运用OPC技术实现各上位机在软件上与PLC的通讯设置。首先分别在服务器和客户机上安装WinCC OPC服务器和WinCC OPC客户机程序；再进行网络组织，在系统属性中将计算机分配给工作组；接下来组织用户结构，用户的定义可在每台计算机的用户管理中完成；WinCC OPC服务器是一个DCOM应用程序，如果要在远端访问WinCC OPC Server，必须对其进行DCOM的设置，另外要保证用户账户在OPC客户机和OPC服务器上都能够被识别，就必须建立相互能识别的用户账号，并且要确保所有的计算机有相同的用户名和密码组合；在配置DCOM完成后，即可在服务器和客户机分别创建项目，通过变量管理器，添加所需驱动程序和PLC进行通讯；在客户机的WinCC中加载OPC驱动，在OPCItem Manager中添加服务器的变量，进而连接到PLC，这样在运行客户机的WinCC程序时也可与PLC进行通讯。
2.实验平台的工作过程
虚拟实验箱可以用来构造实验用的各种环节，如比例环节、积分环节、微分环节、惯性环节、一阶过程加纯滞后、二阶过程加纯滞后、高阶过程加纯滞后等。PLC的CPU313C自带4路AI和2路AO，PLC送给虚拟实验箱0-5VDC电压信号通过CPU313C自带的AI通道采集进来，计算机仅作为操作站和人机接口界面，各计算机之间用网线与以太网交换机相连，其中一台计算机的主机PCI插槽中安装有CP5611通讯卡，此计算机即作为服务器。用屏蔽双绞线将CP5611通讯卡与PLC的CPU模块相连，实现操作站和PLC之间的数据通讯。其余未插通讯卡的计算机作为客户机，通过以太网调用服务器中的变量，从而与PLC之间进行数据通讯，本 实验平台设置网络打印机，用于打印实验结果。
在上位机中安装有西门子工控软件STEP7和WinCC，通过在软件中进行硬件组态和软件编程，可完成所需进行实验的软件设计工作。将程序下载到PLC中，在虚拟实验箱中搭接出实验电路，在上位机上发出操作指令传递给PLC，由PLC分别给对应的虚拟实验箱上的电路输入信号，经电路响应输出的信号再返回到PLC，并上传至上位机显示，得出相应结果。其中，服务器可直接与PLC进行通讯，而客户机在其OPC程序中调用服务器变量之后，也能通过服务器与PLC进行通讯，从而在使用一张CP5611通讯卡的情况下可以让四台计算机同时独立地完成各自的实验，互不干扰，在满足实验需求的情况下大大节省实验室建设成本。
Claims (6)
1.一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台，其特征在于：所述实验平台由虚拟实验箱(6)、PLC控制柜(1)、通讯卡(2)、以太网交换机(8)、上位机以及网络打印机(7)组成，所述虚拟实验箱(6)与PLC控制柜(1)相连，所述上位机由与以太网交换机(8)相连的客户机(3)和服务器(4)组成，所述服务器(4)的主板中安装有通讯卡(2)，所述PLC控制柜内的PLC(5)与通讯卡(2)相连。
2.根据权利要求1所述一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台，其特征在于：所述虚拟实验箱(6)为RC网络虚拟实验箱，所述RC网络虚拟实验箱由RC网络面包板(9)和直流电源(10)组成，RC网络面包板(9)分别与PLC控制柜(1)和直流电源(10)相连。
3.根据权利要求1所述一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台，其特征在于：所述通讯卡(2)为CP5611通讯卡。
4.根据权利要求1所述一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台，其特征在于：所述通讯卡(2)与PLC(5)采用屏蔽双绞线相连。
5.根据权利要求1所述一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台，其特征在于：所述PLC控制柜(1)采用SIMATIC S7-300系列PLC。
6.根据权利要求1所述一种基于PLC的计算机综合仿真实验平台，其特征在于：所述PLC控制柜(1)与虚拟实验箱(6)采用屏蔽双绞线相连。
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| CN2011202835318U CN202230624U (zh) | 2011-08-05 | 2011-08-05 | 一种基于plc 的计算机综合仿真实验平台 |
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN107369350A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-11-21 | 爱普（福建）科技有限公司 | 一种基于元件组态的仿真系统教练员管控功能实现方法 |
| CN107886821A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-04-06 | 福州大学 | 面向plc教学实验室的仿真试验台及其数据通信方法 |
| CN110038500A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-23 | 大连民族大学 | 一种基于plc的智能化学反应过程控制方法 |
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