CN207882740U - 基于plc的虚拟仿真调试电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于PLC的虚拟仿真调试电路包括第一熔断器、第二熔断器、开关电源、PLC、触摸屏、从站、第一远程IO电源模块、第二远程IO电源模块、面板按钮单元、面板指示灯单元、柱灯组、光栅单元、输入模块、安全模块、第一输出模块和第二输出模块，第一熔断器、第二熔断器、PLC、触摸屏和从站均与开关电源连接，第一远程IO电源模块与从站连接，第二远程IO电源模块与第一远程IO电源模块连接，面板按钮单元、面板指示灯单元和柱灯组均与第二远程IO电源模块连接，面板按钮单元还分别与输入模块和安全模块连接，面板指示灯单元还与第一输出模块连接。本实用新型能降低返工的成本、能实现对电气逻辑信号的仿真验证。

Description

基于PLC的虚拟仿真调试电路

技术领域

本实用新型涉及生产线调试领域，特别涉及一种基于PLC的虚拟仿真调试电路。

背景技术

随着中国制造业的转型升级，机器人自动化生产线应用越来越普遍。企业在建设自动化生产的时候，需要等到机器人、工装、夹具等硬件设备生产制造出来后，运输到现场的车间才能进行生产线布局、设备之间静态及动态干涉检查、机器人以及PLC程序、生产线节拍等验证调试，从而导致项目周期长，如果现场调试发现生产线的设计或程序有问题，返工的成本非常高。目前，市场上虽然有虚拟仿真软件，但属于软件动画模拟，没有电气逻辑信号的交互验证模拟，纯软件的动画模拟与真实生产线的现场运行逻辑并不一致。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能降低返工的成本、能实现对电气逻辑信号的仿真验证的基于PLC的虚拟仿真调试电路。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于PLC的虚拟仿真调试电路，包括第一熔断器、第二熔断器、开关电源、PLC、触摸屏、从站、第一远程IO电源模块、第二远程IO电源模块、面板按钮单元、面板指示灯单元、柱灯组、光栅单元、输入模块、安全模块、第一输出模块和第二输出模块，所述第一熔断器、第二熔断器、PLC和触摸屏均与所述开关电源连接，所述从站与所述开关电源连接，所述第一远程IO电源模块与所述从站连接，所述第二远程IO电源模块与所述第一远程IO电源模块连接，所述面板按钮单元、面板指示灯单元和柱灯组均与所述第二远程IO电源模块连接，所述面板按钮单元还分别与所述输入模块和安全模块连接，所述面板指示灯单元还与所述第一输出模块连接，所述柱灯组还与所述第二输出模块连接，所述光栅单元分别与所述安全模块和开关电源连接。

在本实用新型所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路中，所述第一熔断器的一端连接火线，所述第一熔断器的另一端与所述开关电源的L端口连接，所述第二熔断器的一端连接零线，所述第二熔断器的另一端与所述开关电源的N端口连接，所述PLC的1/L+端口和触摸屏的1/L+端口均与所述开关电源的其中一个V+端口连接，所述PLC的2/M端口和触摸屏的2/M端口均与所述开关电源的其中一个V-端口连接，所述从站的1L+端口与所述开关电源的另一个V+端口连接，所述从站的1M端口与所述开关电源的V-端口连接，所述第一远程IO电源模块的第二端口与所述从站的2L+端口连接，所述第一远程IO电源模块的第三端口与所述从站的2M端口连接，所述第二远程IO电源模块的第二端口与所述第一远程IO电源模块的第六端口连接，所述第二远程IO电源模块的第三端口与所述第一远程IO电源模块的第七端口连接。

在本实用新型所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路中，所述面板按钮单元包括复位按钮、启动按钮、上件按钮和急停按钮，所述复位按钮的一端与所述输入模块的第一端口连接，所述启动按钮的一端与所述输入模块的第二端口连接，所述上件按钮的一端与所述输入模块的第五端口连接，所述复位按钮的另一端、启动按钮的另一端和上件按钮的另一端均与所述第二远程IO电源模块连接，所述急停按钮的一端与所述安全模块的第一端口连接，所述急停按钮的另一端与所述安全模块的第二端口连接。

在本实用新型所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路中，所述面板指示灯单元包括用于反馈当前的警示状态的第一指示灯、用于反馈当前的启动状态的第二指示灯和用于反馈当前的上件操作的第三指示灯，所述第一指示灯的一端与所述第一输出模块的第一端口连接，所述第二指示灯的一端与所述第一输出模块的第二端口连接，所述第三指示灯的一端与所述第一输出模块的第五端口连接，所述第一指示灯的另一端、第二指示灯的另一端和第三指示灯的另一端均与所述第二远程IO电源模块连接。

在本实用新型所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路中，所述柱灯组包括用于反馈当前正常运行状态的第一柱灯、用于反馈当前执行生产产品的过程的第二柱灯、用于反馈当前急停的状态的第三柱灯和用于反馈条件满足并能上件的状态的第四柱灯，所述第一柱灯的一端与所述第二输出模块的第一端口连接，所述第二柱灯的一端与所述第二输出模块的第二端口连接，所述第三柱灯的一端与所述第二输出模块的第五端口连接，所述第四柱灯的一端与所述第二输出模块的第六端口连接，所述第一柱灯的另一端、第二柱灯的另一端、第三柱灯的另一端和第四柱灯的另一端均与所述第二远程IO电源模块连接。

在本实用新型所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路中，所述光栅单元包括SD接口和RE接口，所述SD接口的第一端口与所述开关电源的另一个V+端口连接，所述SD接口的第三端口与所述开关电源的另一个V-端口连接，所述SD接口的第五端口接地，所述RE接口的第一端口与所述开关电源的其中一个V+端口连接，所述RE接口的第二端口与所述安全模块的第三端口连接，所述RE接口的第三端口与所述开关电源的其中一个V-端口连接，所述RE接口的第四端口与所述安全模块的第十一引脚连接，所述RE接口的第五端口接地。

在本实用新型所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路中，所述从站的型号为ET200s。

实施本实用新型的基于PLC的虚拟仿真调试电路，具有以下有益效果：由于设有第一熔断器、第二熔断器、开关电源、PLC、触摸屏、从站、第一远程IO电源模块、第二远程IO电源模块、面板按钮单元、面板指示灯单元、柱灯组、光栅单元、输入模块、安全模块、第一输出模块和第二输出模块，开关电源对整个虚拟仿真验证电路的所有硬件设备提供电源，PLC作为整个虚拟仿真调试系统的中心处理器，触摸屏实现人机交互操作，从站、第一远程IO电源模块和第二远程IO电源模块用于实现信号交互，本实用新型能降低返工的成本、能实现对电气逻辑信号的仿真验证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型基于PLC的虚拟仿真调试电路一个实施例中的结构框图；

图2为所述实施例中第一熔断器、第二熔断器、开关电源、PLC、触摸屏、从站、第一远程IO电源模块和第二远程IO电源模块连接的电路图；

图3为所述实施例中面板按钮单元、输入模块和安全模块连接的电路图；

图4为所述实施例中面板指示灯单元与第一输出模块连接的电路图；

图5为所述实施例中柱灯组与第二输出模块连接的电路图；

图6为所述实施例中光栅单元与安全模块连接的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型基于PLC的虚拟仿真调试电路实施例中，图1为该基于PLC的虚拟仿真调试电路的结构框图，图1中，该基于PLC的虚拟仿真调试电路包括第一熔断器QF1、第二熔断器QF2、开关电源G01、PLC、触摸屏HMI01、从站FIM01、第一远程IO电源模块PM01、第二远程IO电源模块PM02、面板按钮单元、面板指示灯单元、柱灯组HL、光栅单元LC01、输入模块DI01、安全模块FDI01、第一输出模块DO01和第二输出模块DO02，其中，第一熔断器QF1、第二熔断器QF2、PLC和触摸屏HMI01均与开关电源G01连接，从站FIM01与开关电源G01连接，第一远程IO电源模块PM01与从站FIM01连接，第二远程IO电源模块PM02与第一远程IO电源模块PM01连接，面板按钮单元、面板指示灯单元和柱灯组HL均与第二远程IO电源模块PM02连接，面板按钮单元还分别与输入模块DI01和安全模块FDI01连接，面板指示灯单元还与第一输出模块DO01连接，柱灯组HL还与第二输出模块DO02连接，光栅单元LC01分别与安全模块FDI01和开关电源G01连接。

本实施例中，开关电源G01对整个基于PLC的虚拟仿真调试电路的所有硬件设备提供电源，保证开机一段时间内，输出电压为12V。在开关电源G01之前是安全保护机制的第一熔断器QF1和第二熔断器QF2，能保证在误操作后进行断电保护。

后续电路部分由PLC、触摸屏HMI01、从站FIM01、第一远程IO电源模块PM01和第二远程IO电源模块PM02组成，这些均为硬件，在电源供电的前提下运行。

PLC由西门子硬件CPU组成，作为整个虚拟仿真调试系统的中心处理器，包括运算器(算术逻辑运算单元，ALU，Arithmetic Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据总线(Data)、控制总线及状态总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备，控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机系统工作的正确性。

触摸屏HMI01用于实现人机交互操作，可以为每个应用提供合适的解决方案，从简单的键盘面板、移动和固定操作界面，直到全能面板——坚固、小巧及多界面选项。具有明亮的显示屏，可以无差错人机工程学操作，也可以额外配备键盘或触摸屏操作界面，为整个虚拟仿真调试系统提高附加值。

对于从站FIM01、第一远程IO电源模块PM01和第二远程IO电源模块PM02，对虚拟仿真调试系统进行组态时，来自过程或到过程的I/O信号通常会在自动化系统中集成，以实现信号交互的目的。该基于PLC的虚拟仿真调试电路与现有技术相比，能极大提高现有设备的利用率，保证在统一的一个数字化虚拟仿真调试平台中对多个场景进行调试，且连接电路简单，安全稳定，使用寿命长。该基于PLC的虚拟仿真调试电路既可以用于虚拟的自动化生产线进行仿真调试，同时也可以用于控制物理的生产线工作运行。

图2为本实施例中第一熔断器、第二熔断器、开关电源、PLC、触摸屏、从站、第一远程IO电源模块和第二远程IO电源模块连接的电路图，图2中，第一熔断器QF1的一端连接火线L，第一熔断器QF1的另一端与开关电源G01的L端口连接，第二熔断器QF2的一端连接零线N，第二熔断器QF2的另一端与开关电源G01的N端口连接，PLC的1/L+端口和触摸屏HMI01的1/L+端口均与开关电源G01的其中一个V+端口连接，PLC的2/M端口和触摸屏HMI01的2/M端口均与开关电源G01的其中一个V-端口连接，从站FIM01的1L+端口与开关电源G01的另一个V+端口连接，从站FIM01的1M端口与开关电源G01的V-端口连接，第一远程IO电源模块PM01的第二端口与从站FIM01的2L+端口连接，第一远程IO电源模块PM01的第三端口与从站FIM01的2M端口连接，第二远程IO电源模块PM02的第二端口与第一远程IO电源模块PM01的第六端口连接，第二远程IO电源模块PM02的第三端口与第一远程IO电源模块PM01的第七端口连接。值得一提的是，本实施例中，从站FIM01的型号为ET200s。

图3为本实施例中面板按钮单元、输入模块和安全模块连接的电路图，图3中，面板按钮单元包括复位按钮SB01、启动按钮SB02、上件按钮SB03和急停按钮SB04，其中，复位按钮SB01的一端与输入模块DI01的第一端口连接，启动按钮SB02的一端与输入模块DI01的第二端口连接，上件按钮SB03的一端与输入模块DI01的第五端口连接，复位按钮SB01的另一端、启动按钮SB02的另一端和上件按钮SB03的另一端均与第二远程IO电源模块PM02连接，急停按钮SB04的一端与安全模块FDI01的第一端口连接，急停按钮SB04的另一端与安全模块FDI01的第二端口连接。

本实施例中，复位按钮SB01、启动按钮SB02、上件按钮SB03和急停按钮SB04的作用是控制电路部分中的第二远程IO电源模块PM02，复位按钮SB01、启动按钮SB02和上件按钮SB03作为输入模块DI01中的输入信号，与仿真场景中的信号进行交互，这些交互在PLC中的程序段进行处理。本实施例中，复位按钮SB01为红色按钮，启动按钮SB02为绿色按钮，上件按钮SB03为白色按钮。复位按钮SB01用于控制复位功能，启动按钮SB02用于控制启动功能，上件按钮SB03用于控制上件功能。当按下急停按钮SB04时，急停按钮SB04所处的电路是闭合的，启动安全控制的程序，停止仿真场景的运行。

图4为本实施例中面板指示灯单元与第一输出模块连接的电路图，图4中，面板指示灯单元包括第一指示灯HL01、第二指示灯HL02和第三指示灯HL03，第一指示灯HL01的一端与第一输出模块DO01的第一端口连接，第二指示灯HL02的一端与第一输出模块DO01的第二端口连接，第三指示灯HL03的一端与第一输出模块DO01的第五端口连接，第一指示灯HL01的另一端、第二指示灯HL02的另一端和第三指示灯HL03的另一端均与第二远程IO电源模块PM02连接。

面板指示灯单元组成人机交互操作反馈部分，第一指示灯HL01、第二指示灯HL02和第三指示灯HL03的作用在于反馈电路部分中的第二远程IO电源模块PM02，第一指示灯HL01、第二指示灯HL02和第三指示灯HL03反馈的是第一输出模块DO01中的输出信号，与仿真场景中的信号进行交互，这些交互在PLC中的程序段进行处理。具体的，第一指示灯HL01用于反馈当前的警示状态，第二指示灯HL02用于反馈当前的启动状态，第三指示灯HL03用于反馈当前的上件操作，第一指示灯HL01为红色指示灯，第二指示灯HL02为绿色指示灯，第三指示灯HL03为白色指示灯。

图5为本实施例中柱灯组与第二输出模块连接的电路图，图5中，柱灯组HL组成人机交互操作反馈部分，柱灯组HL包括第一柱灯HA01、第二柱灯HA02、第三柱灯HA03和第四柱灯HA04，第一柱灯HA01的一端与第二输出模块DO02的第一端口连接，第二柱灯HA02的一端与第二输出模块DO02的第二端口连接，第三柱灯HA03的一端与第二输出模块DO02的第五端口连接，第四柱灯HA04的一端与第二输出模块DO02的第六端口连接，第一柱灯HA01的另一端、第二柱灯HA02的另一端、第三柱灯HA03的另一端和第四柱灯HA04的另一端均与第二远程IO电源模块PM02连接。

本实施例中，第一柱灯HA01、第二柱灯HA02、第三柱灯HA03和第四柱灯HA04的作用在于反馈电路部分中的第二远程IO电源模块PM02，第一柱灯HA01、第二柱灯HA02、第三柱灯HA03和第四柱灯HA04反馈的是第二输出模块DO02中的输出信号，与仿真场景中的信号进行交互，这些交互在PLC中的程序段进行处理。具体的，第一柱灯HA01用于反馈当前正常运行状态，第二柱灯HA02用于反馈当前执行生产产品的过程，第三柱灯HA03用于反馈当前急停的状态，第四柱灯HA04用于反馈条件满足并能上件的状态，第一柱灯HA01为绿色柱灯，第二柱灯HA02为黄色柱灯，第三柱灯HA03为红色柱灯，第四柱灯HA04为白色柱灯。

图6为本实施例中光栅单元与安全模块连接的电路图，图6中，该光栅单元LC01包括SD接口和RE接口，SD接口的第一端口与开关电源G01的另一个V+端口连接，SD接口的第三端口与开关电源G01的另一个V-端口连接，SD接口的第五端口接地，RE接口的第一端口与开关电源G01的其中一个V+端口连接，RE接口的第二端口与安全模块FDI01的第三端口连接，RE接口的第三端口与开关电源G01的其中一个V-端口连接，RE接口的第四端口与安全模块FDI01的第十一引脚连接，RE接口的第五端口接地。

光栅单元LC01组成人机交互操作安全控制机制部分，每个光栅有标准的SD接口和RE接口，RE接口与安全模块FDI01连接，当光栅单元LC01被遮挡的时候，光栅单元LC01所处的电路是闭合的，启动安全控制的程序，停止仿真场景的运行。

上述第一熔断器QF1、第二熔断器QF2、开关电源G01、PLC、触摸屏HMI01、从站FIM01、第一远程IO电源模块PM01、第二远程IO电源模块PM02、面板按钮单元、面板指示灯单元、柱灯组HL、光栅单元LC01、输入模块DI01、安全模块FDI01、第一输出模块DO01和第二输出模块DO02等硬件设备组合后成为虚拟仿真调试机箱的电路。

总之，本实施例中，复位按钮SB01、启动按钮SB02、上件按钮SB03和急停按钮SB04、触摸屏HMI01的控制面板菜单按钮、光栅单元LC01等任一硬件设备将产生一个IO信号，该IO信号通过第一远程IO电源模块PM01传送到PLC，PLC调用程序进行分析，作出逻辑判断处理，通过第二远程IO电源模块PM02对应的硬件设备或虚拟的生产线运动驱动机构发出IO信号，驱动虚拟的生产线工作运转。

该基于PLC的虚拟仿真调试电路用于做自动化生产线虚拟仿真调试，在仿真软件在线仿真模式下，通过OPC通信服务与仿真软件连接，通过对光栅单元LC01、面板指示灯单元、面板按钮单元等装置的操作，模拟真实自动化生产线的操作控制，实现控制虚拟的生产线，使得虚拟的生产线自动化仿真可以更加合理、简单、方便和趋近真实。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于PLC的虚拟仿真调试电路，其特征在于，包括第一熔断器、第二熔断器、开关电源、PLC、触摸屏、从站、第一远程IO电源模块、第二远程IO电源模块、面板按钮单元、面板指示灯单元、柱灯组、光栅单元、输入模块、安全模块、第一输出模块和第二输出模块，所述第一熔断器、第二熔断器、PLC和触摸屏均与所述开关电源连接，所述从站与所述开关电源连接，所述第一远程IO电源模块与所述从站连接，所述第二远程IO电源模块与所述第一远程IO电源模块连接，所述面板按钮单元、面板指示灯单元和柱灯组均与所述第二远程IO电源模块连接，所述面板按钮单元还分别与所述输入模块和安全模块连接，所述面板指示灯单元还与所述第一输出模块连接，所述柱灯组还与所述第二输出模块连接，所述光栅单元分别与所述安全模块和开关电源连接。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路，其特征在于，所述第一熔断器的一端连接火线，所述第一熔断器的另一端与所述开关电源的L端口连接，所述第二熔断器的一端连接零线，所述第二熔断器的另一端与所述开关电源的N端口连接，所述PLC的1/L+端口和触摸屏的1/L+端口均与所述开关电源的其中一个V+端口连接，所述PLC的2/M端口和触摸屏的2/M端口均与所述开关电源的其中一个V-端口连接，所述从站的1L+端口与所述开关电源的另一个V+端口连接，所述从站的1M端口与所述开关电源的V-端口连接，所述第一远程IO电源模块的第二端口与所述从站的2L+端口连接，所述第一远程IO电源模块的第三端口与所述从站的2M端口连接，所述第二远程IO电源模块的第二端口与所述第一远程IO电源模块的第六端口连接，所述第二远程IO电源模块的第三端口与所述第一远程IO电源模块的第七端口连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路，其特征在于，所述面板按钮单元包括复位按钮、启动按钮、上件按钮和急停按钮，所述复位按钮的一端与所述输入模块的第一端口连接，所述启动按钮的一端与所述输入模块的第二端口连接，所述上件按钮的一端与所述输入模块的第五端口连接，所述复位按钮的另一端、启动按钮的另一端和上件按钮的另一端均与所述第二远程IO电源模块连接，所述急停按钮的一端与所述安全模块的第一端口连接，所述急停按钮的另一端与所述安全模块的第二端口连接。

4.根据权利要求1或2所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路，其特征在于，所述面板指示灯单元包括用于反馈当前的警示状态的第一指示灯、用于反馈当前的启动状态的第二指示灯和用于反馈当前的上件操作的第三指示灯，所述第一指示灯的一端与所述第一输出模块的第一端口连接，所述第二指示灯的一端与所述第一输出模块的第二端口连接，所述第三指示灯的一端与所述第一输出模块的第五端口连接，所述第一指示灯的另一端、第二指示灯的另一端和第三指示灯的另一端均与所述第二远程IO电源模块连接。

5.根据权利要求1或2所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路，其特征在于，所述柱灯组包括用于反馈当前正常运行状态的第一柱灯、用于反馈当前执行生产产品的过程的第二柱灯、用于反馈当前急停的状态的第三柱灯和用于反馈条件满足并能上件的状态的第四柱灯，所述第一柱灯的一端与所述第二输出模块的第一端口连接，所述第二柱灯的一端与所述第二输出模块的第二端口连接，所述第三柱灯的一端与所述第二输出模块的第五端口连接，所述第四柱灯的一端与所述第二输出模块的第六端口连接，所述第一柱灯的另一端、第二柱灯的另一端、第三柱灯的另一端和第四柱灯的另一端均与所述第二远程IO电源模块连接。

6.根据权利要求5所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路，其特征在于，所述光栅单元包括SD接口和RE接口，所述SD接口的第一端口与所述开关电源的另一个V+端口连接，所述SD接口的第三端口与所述开关电源的另一个V-端口连接，所述SD接口的第五端口接地，所述RE接口的第一端口与所述开关电源的其中一个V+端口连接，所述RE接口的第二端口与所述安全模块的第三端口连接，所述RE接口的第三端口与所述开关电源的其中一个V-端口连接，所述RE接口的第四端口与所述安全模块的第十一引脚连接，所述RE接口的第五端口接地。

7.根据权利要求6所述的基于PLC的虚拟仿真调试电路，其特征在于，所述从站的型号为ET200s。