專利名稱：Plc仿真教學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種教學(xué)裝置，用于高等學(xué)校PLC (可編程邏輯控制 器)仿真實(shí)驗(yàn)，屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高校工科專業(yè)的PLC教學(xué)一般仍以書本教學(xué)為主，雖然有的已經(jīng)采用 了多媒體課件來(lái)輔助教學(xué)，但是學(xué)生仍然感到內(nèi)容抽象、難以掌握。尤其在 聯(lián)系實(shí)際的應(yīng)用性環(huán)節(jié)中，PLC教學(xué)更是困難重重，根本沒(méi)有達(dá)到讓學(xué)生 學(xué)以致用的目的。雖然現(xiàn)在已經(jīng)有商業(yè)化的PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)可作為實(shí)踐性教學(xué) 設(shè)備，但是這種設(shè)備也存在著很大的局限性。首先，設(shè)備所提供的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 往往比較固定，加上實(shí)驗(yàn)中每人平均使用時(shí)間很短，往往是多人一組進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)，學(xué)生只是負(fù)責(zé)接線看結(jié)果；另外，控制對(duì)象也很簡(jiǎn)單，很多時(shí)候是通過(guò) 指示燈的亮和滅來(lái)說(shuō)明PLC輸出端口的狀態(tài)，很不直觀，這對(duì)于機(jī)械、自 動(dòng)化、化工等專業(yè)來(lái)說(shuō)就沒(méi)有起到有針對(duì)性的教學(xué)作用。特別是在課程設(shè)計(jì) 過(guò)程中，由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備無(wú)法提供相應(yīng)的驗(yàn)證手段，學(xué)生只能在紙上談兵。 為此，需要一種新的工具或者手段，使學(xué)生能夠在比較充足的條件下(每人 一機(jī))設(shè)計(jì)和驗(yàn)證自己的PLC課題，從而變被動(dòng)枯燥學(xué)習(xí)為積極主動(dòng)的創(chuàng) 造性學(xué)習(xí)。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種PLC仿真教學(xué)裝置，它能夠設(shè)計(jì)并仿真 各種真實(shí)條件下的控制對(duì)象、控制形式和操作界面，幫助學(xué)生深刻理解PLC 的工作原理和應(yīng)用方法，協(xié)助教師更好地完成教學(xué)任務(wù)。本實(shí)用新型的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 一種PLC仿真教學(xué)裝置，包括計(jì) 算機(jī)8中的主板1、數(shù)據(jù)接口卡2、數(shù)據(jù)線3、串口通訊線4、可編程邏輯控 制器5、轉(zhuǎn)接板6、端子板7、直流電源9以及運(yùn)行在計(jì)算機(jī)8中的虛擬仿 真軟件，數(shù)據(jù)接口卡2安裝在計(jì)算機(jī)8的主板1上，并通過(guò)數(shù)據(jù)線3與端子 板7連接，計(jì)算機(jī)8通過(guò)串口通訊線4與可編程邏輯控制器5連接，可編程 邏輯控制器5通過(guò)轉(zhuǎn)接板6與端子板7連接，直流電源9提供系統(tǒng)電源。
本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)接口卡2是一種基于PCI總線的PIO-D24數(shù)據(jù) 接口卡。
本實(shí)用新型所述的端子板7是DB-8125端子板。
本實(shí)用新型所述的轉(zhuǎn)接板6由16個(gè)光電耦合器組成，每個(gè)光電耦合器 輸入端內(nèi)部為發(fā)光二極管，其正極接端子板7上的相應(yīng)信號(hào)輸出端口，其負(fù) 極接端子板7上的接地端口 A19，光電耦合器輸出端的集電極接入可編程邏 輯控制器5輸入端的相應(yīng)端口，發(fā)射極接入可編程邏輯控制器5輸入端的公 共端口 COM。
本實(shí)用新型公開(kāi)的一種PLC仿真教學(xué)裝置優(yōu)點(diǎn)在于PLC的運(yùn)行數(shù)據(jù) 通過(guò)數(shù)據(jù)接口卡輸入計(jì)算機(jī)，并反映在虛擬仿真軟件的人機(jī)界面上，學(xué)習(xí)者 在人機(jī)交互界面上輸入的指令也可以通過(guò)數(shù)據(jù)接口卡傳遞給可編程邏輯控 制器，以控制其運(yùn)行方式。該系統(tǒng)提供一個(gè)虛擬的設(shè)計(jì)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者能夠 創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)各種PLC控制模型，包括接線圖的設(shè)計(jì)和梯形圖程序的設(shè)計(jì)。 該系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種不同廠家和型號(hào)的PLC學(xué)習(xí)。


圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本實(shí)用新型的端子板7和PLC之間起電壓fe換作用的電路圖。 圖3為本實(shí)用新型的PLC輸出端與端子板7之間的具體接線圖。
具體實(shí)施方式
在圖1中，給出了本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中數(shù)據(jù)接口卡2插入 普通臺(tái)式計(jì)算機(jī)8的主板1的PCI插槽中，然后通過(guò)數(shù)據(jù)線3連接到端子 板7上，將端子板7的輸出端口通過(guò)自制的轉(zhuǎn)接板6與可編程邏輯控制器5 (型號(hào)為三菱FX2n-16MT-001)的輸入端口相連，再將端子板7的輸入端 口與可編程邏輯控制器5的輸出端口相連。計(jì)算機(jī)8通過(guò)串口通訊線4與可 編程邏輯控制器5連接，用來(lái)將編譯好的梯形圖程序通過(guò)串口下載到PLC 的存儲(chǔ)器中，并啟動(dòng)PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。直流電源9將220V交流電源轉(zhuǎn) 換成5V直流電源輸出，提供系統(tǒng)電源。
在圖2中，給出了本實(shí)用新型的端子板7和PLC5之間起電壓轉(zhuǎn)換作用 的電路圖。端子板7上的接線端口分為A1 A20、 B1 B20兩排，輸出端口 A1 A16、 A19與轉(zhuǎn)接板6連接，輸入端口B1 B16通過(guò)16個(gè)相同電阻R與 PLC5的輸出端口 Y1 Y16以及直流電源9負(fù)極連接并接地。轉(zhuǎn)接板6由16 個(gè)光電耦合器(型號(hào)P127)組成，每個(gè)光電耦合器輸入端內(nèi)部為發(fā)光二極 管，其正極接端子板7上的相應(yīng)信號(hào)輸出端口 A1 A16，其負(fù)極接端子板7 上的接地端口 A19，光電耦合器輸出端的集電極接入可編程邏輯控制器5輸 入端的相應(yīng)端口 X1 X16，發(fā)射極接入可編程邏輯控制器5輸入端的公共端 口 COM，這樣可以將端子板7輸出的5V信號(hào)電平轉(zhuǎn)換成PLC能夠識(shí)別的 12V輸入電平。端子板7與數(shù)據(jù)線3連接?？删幊踢壿嬁刂破?端口L、 N 與220V交流電源連接。
在圖3中，給出了本實(shí)用新型的PLC輸出端與端子板7之間的具體接 線圖，PLC輸出端Y1-Y16分別通過(guò)相同電阻R與端子板7的輸入端口 B1-B16連接，PLC輸出端的公共端COM連接到直流電源9輸出的5V正 極，直流電源9輸出的5V負(fù)極連接端子板7的B19端口 (該端口也是端子
板7上對(duì)應(yīng)的GND接地)，這樣可以把PLC輸出的12V電平轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)接口卡2能夠識(shí)別的5V電平。
本實(shí)用新型所述的串口通訊線4是用來(lái)將編譯好的梯形圖程序通過(guò)串 口下載到PLC的存儲(chǔ)器中，并啟動(dòng)PLC進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)的普通串口線。
本實(shí)用新型所述的計(jì)算機(jī)8中的虛擬仿真軟件是用來(lái)模擬工業(yè)過(guò)程的 控制對(duì)象和人機(jī)操作界面，并通過(guò)數(shù)據(jù)接口卡2、數(shù)據(jù)線3和端子板7發(fā)送 控制指令給PLC,同時(shí)獲取PLC的運(yùn)行數(shù)據(jù)并在仿真軟件的界面上顯示出 來(lái)。
本實(shí)用新型所述的PLC仿真教學(xué)裝置的虛擬仿真軟件是通過(guò)面向?qū)ο?的開(kāi)發(fā)工具如VB、 Delphi等工具開(kāi)發(fā)的。首先將常用的控制對(duì)象如接觸器、 電機(jī)、指示燈、閥門等和常用的指令器件如按鈕、開(kāi)關(guān)等設(shè)計(jì)成控件，并保 存到系統(tǒng)的庫(kù)文件中，然后將常用的輸入、輸出變量按照統(tǒng)一的格式設(shè)計(jì)成 公用變量A、 B、 C等，這些變量與各控件中的對(duì)象變量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，最后按 照計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的有關(guān)原理開(kāi)發(fā)可視化的設(shè)計(jì)界面。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)習(xí)者 首先按照要求在可視化設(shè)計(jì)界面中自由地調(diào)用所需控件，包括控制對(duì)象(接 觸器、電機(jī)、閥門等)和指令電器(按鈕、開(kāi)關(guān)等)以及監(jiān)控元件(傳感器、 編碼器等)，并通過(guò)合理的連線構(gòu)成一完整的PLC控制系統(tǒng)。然后通過(guò)PLC 的編程軟件進(jìn)行梯形圖程序的設(shè)計(jì)，編譯后將程序通過(guò)串行通訊口下載到 PLC的存儲(chǔ)器中，并啟動(dòng)PLC進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)學(xué)習(xí)者可在虛擬仿真軟
件的界面中進(jìn)行指令操作，并觀察控制對(duì)象的執(zhí)行狀態(tài)。
權(quán)利要求1、一種PLC仿真教學(xué)裝置，其特征在于包括計(jì)算機(jī)(8)中的主板(1)、數(shù)據(jù)接口卡(2)、數(shù)據(jù)線(3)、串口通訊線(4)、可編程邏輯控制器(5)、轉(zhuǎn)接板(6)、端子板(7)、直流電源(9)以及運(yùn)行在計(jì)算機(jī)(8)中的虛擬仿真軟件，數(shù)據(jù)接口卡(2)安裝在計(jì)算機(jī)(8)的主板(1)上，并通過(guò)數(shù)據(jù)線(3)與端子板(7)連接，計(jì)算機(jī)(8)通過(guò)串口通訊線(4)與可編程邏輯控制器(5)連接，可編程邏輯控制器(5)通過(guò)轉(zhuǎn)接板(6)與端子板(7)連接，直流電源(9)提供系統(tǒng)電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PLC仿真教學(xué)裝置，其特征在于所述的 數(shù)據(jù)接口卡(2)是一種基于PCI總線的PIO-D24數(shù)據(jù)接口卡。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PLC仿真教學(xué)裝置，其特征在于所述的 端子板(7)是DB-8125端子板。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種PLC仿真教學(xué)裝置，其特征在于所述的 轉(zhuǎn)接板(6)由16個(gè)光電耦合器組成，每個(gè)光電耦合器輸入端內(nèi)部為發(fā)光二 極管，其正極接端子板(7)上的相應(yīng)信號(hào)輸出端口，其負(fù)極接端子板(7) 上的A19端口，光電耦合器輸出端的集電極接入可編程邏輯控制器(5)輸 入端的相應(yīng)端口，發(fā)射極接入可編程邏輯控制器(5)輸入端的公共端口 COM。
專利摘要一種PLC仿真教學(xué)裝置，用于高等學(xué)校PLC(可編程邏輯控制器)仿真實(shí)驗(yàn)。包括計(jì)算機(jī)中的主板、數(shù)據(jù)接口卡、數(shù)據(jù)線、串口通訊線、可編程邏輯控制器、轉(zhuǎn)接板、端子板、直流電源以及運(yùn)行在計(jì)算機(jī)中的虛擬仿真軟件，數(shù)據(jù)接口卡安裝在計(jì)算機(jī)的主板上，并通過(guò)數(shù)據(jù)線與端子板連接，計(jì)算機(jī)通過(guò)串口通訊線與可編程邏輯控制器連接，可編程邏輯控制器通過(guò)轉(zhuǎn)接板與端子板連接，直流電源提供系統(tǒng)電源。優(yōu)點(diǎn)PLC的運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)接口卡輸入計(jì)算機(jī)，并反映在虛擬仿真軟件的人機(jī)界面上，學(xué)習(xí)者在人機(jī)交互界面上輸入的指令也可以通過(guò)數(shù)據(jù)接口卡傳遞給可編程邏輯控制器，以控制其運(yùn)行方式。該系統(tǒng)提供一個(gè)虛擬的設(shè)計(jì)環(huán)境，使學(xué)習(xí)者能夠創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)各種PLC控制模型，包括接線圖的設(shè)計(jì)和梯形圖程序的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)能夠適應(yīng)各種不同廠家和型號(hào)的PLC學(xué)習(xí)。
文檔編號(hào)G09B25/02GK201069618SQ200720039039
公開(kāi)日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者周自強(qiáng) 申請(qǐng)人:常熟理工學(xué)院