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PLC仿真編程綜合應用實(shí)訓系統是專(zhuān)為PLC人才培養設計打造，包含硬件和軟件兩大版塊，集 PLC盒子、實(shí)物實(shí)驗臺、教學(xué)微課、編程實(shí)訓項目、自主實(shí)訓模塊、學(xué)習管理平臺等于一體，采用三維可視化、PLC通信技術(shù)、數字孿生等先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)“理、虛、實(shí)一體化教學(xué)”模式，完成教學(xué)資源升級，可直觀(guān)地進(jìn)行PLC的基本指令訓練與多個(gè)應用廣泛的PLC實(shí)際應用模擬實(shí)驗，大大提升實(shí)驗教學(xué)過(guò)程的真實(shí)性和交互性，彌補實(shí)物實(shí)訓存在的“不夠、不全、不廣”等問(wèn)題，切實(shí)提升教學(xué)效果。在工業(yè)自動(dòng)化、機電一體化、電氣工程、機械工程、電工電子等課程中具有較高的教學(xué)價(jià)值。
PLC仿真編程綜合應用實(shí)訓系統創(chuàng )新實(shí)現了PLC編程“自主實(shí)訓”功能，可自定義項目腳本及開(kāi)發(fā)過(guò)程，幫助學(xué)校打造PLC應用“雙創(chuàng )空間”。同時(shí)，系統自主實(shí)訓功能也能適應國內各大競賽需求，能以高性?xún)r(jià)比的方式幫助學(xué)校完成各類(lèi)競賽培訓。

PLC仿真編程綜合應用實(shí)訓系統樓主界面

1、系統功能
（1）虛擬系統集成
用戶(hù)可自主開(kāi)發(fā)模型、自動(dòng)布局、電氣信號連接、虛擬調試，驗證系統集成整個(gè)過(guò)程，可模擬多品牌的PLC主機，如西門(mén)子、三菱、匯川等。

學(xué)生端登錄界面

PLC軟件學(xué)習微課

PLC軟件編程實(shí)訓

PLC軟件自主實(shí)訓

2、軟件基礎仿真
（1）自動(dòng)布局
在3D場(chǎng)景下，支持用戶(hù)拖拽的方式快速創(chuàng )立自己的工業(yè)場(chǎng)景?？梢詫δＰ瓦M(jìn)行移動(dòng)、旋轉、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)景可被各種外設驅動(dòng)。
（2）物理效果
系統內建物理引擎，創(chuàng )建的虛擬模型具有物理效果，能模擬仿真現實(shí)生活中的物理現象，如：重力、彈性碰撞等。在發(fā)生碰撞、摩擦、受力的運動(dòng)模擬中，不同的動(dòng)力學(xué)屬性能得到不同的運動(dòng)效果。
（3）海量模型
系統包含一個(gè)完整且具有典型工業(yè)設備的部件庫，并對庫里組件提供對應的運動(dòng)仿真與效果渲染，可根據工程需求選擇相對應的組件進(jìn)行設計。如各種傳送帶、氣動(dòng)缸、液壓缸、伺服電機、絲桿、型材、按鈕、開(kāi)關(guān)、傳感器、數控機床，加工中心、立體倉庫、AGV等工業(yè)元素。
（4）模型開(kāi)發(fā)
系統開(kāi)放通用接口進(jìn)行CAD數據導入，為組件庫中沒(méi)有的非標機建立模型組件，并賦予其參數和運動(dòng)。系統具有強大的模型讀取功能，能讀取igs、step、stp、OBJ、STL格式的3D建模。
（5）人機交互
虛擬設備運動(dòng)由編程驅動(dòng)，虛擬傳感器能反饋場(chǎng)景真實(shí)的狀態(tài)，賦予了虛擬設備與實(shí)際設備相同的特性。并可通過(guò)虛擬設備上控制面板、HMI上的面板，外部的硬件面板對場(chǎng)景完成操作。對如真實(shí)的場(chǎng)景操作。
（6）電氣連接與系統集成
軟件支持在虛擬場(chǎng)景中，完成對各種虛擬設備的集成，以及虛擬調試。虛擬集成主要通過(guò)端口映射操作：把模型中可控制的部分與一個(gè)特定的端口號關(guān)聯(lián)起來(lái)，通過(guò)操作此端口號就可操作虛擬設備。如各種機器人工具、流水線(xiàn)、傳感器等。端口包括：電平類(lèi)端口，模擬量端口，脈沖類(lèi)端口。通過(guò)端口的信號操作，完成機器人的系統集成，構建復雜的機器人應用系統。
（7）自動(dòng)考評
該軟件具有操作數據采集與分析功能?；谲浖淖詣?dòng)考評系統，先由教師出題，自動(dòng)生成判分規則。學(xué)員在考核過(guò)程中，系統將實(shí)時(shí)記錄學(xué)員的操作過(guò)程、執行結果、異常事件，并根據考試評分規則計算考核評分。減輕教師批改工作量，提升教學(xué)質(zhì)量?？捎糜谡n后測試、實(shí)驗預習、課程考核，以及職業(yè)技術(shù)水平考試。
（8）多品牌PLC虛實(shí)結合仿真
該軟件集成各種執行器與傳感器，如：傳送帶、氣動(dòng)器件、電機、按鈕開(kāi)關(guān)、傳感器、數控機床，立體倉庫、機器人夾具、定制執行機構等。這些設備可以被PLC驅動(dòng)。
軟件支持內置虛擬三菱PLC、虛擬西門(mén)子PLC、匯川PLC、總線(xiàn)接入硬件西門(mén)子PLC、總線(xiàn)接入硬件三菱PLC。
3、教學(xué)實(shí)訓資源
教學(xué)資源是基于軟件開(kāi)發(fā)，獨立發(fā)布，網(wǎng)絡(luò )下載。以PLC的實(shí)驗大綱為基礎，開(kāi)發(fā)了適合中職、高職、本科的系列PLC智能制造教學(xué)資源，并不斷擴展與豐富。
教學(xué)實(shí)訓資源資源包是根據《可編程控制器編程應用》教程實(shí)驗編寫(xiě)，所有的實(shí)驗可以純虛擬仿真，也支持虛擬結合PLC仿真（半實(shí)物仿真）。每份資源包括：培訓教材，視頻，及工程案例。

電動(dòng)機的正反轉控制實(shí)驗

圖七 PID控制-比例閥控制實(shí)驗

4、應用對象與場(chǎng)景
（1）應用對象
PLC仿真編程綜合應用實(shí)訓系統作為一款快速反應的系統仿真軟件，集工業(yè)3D場(chǎng)景搭建、PLC編程、PLC控制系統調試等功能于一身，在工業(yè)自動(dòng)化、機電一體化、電氣工程、機械工程、電工電子等課程中具有較高的教學(xué)價(jià)值。
（2）應用場(chǎng)景
1）開(kāi)關(guān)量邏輯控制，應用場(chǎng)景如：組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線(xiàn)流水線(xiàn)等。
2）模擬量控制，在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中，有許多會(huì )連續變化的量，比如溫度、壓力、流量、液位和速度等。
3）運動(dòng)控制，應用場(chǎng)景如：機械、機床、電梯等。
4）過(guò)程控制，應用場(chǎng)景如：冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等。
5）數據處理，應用場(chǎng)景如：柔性造紙、輕紡、食品工業(yè)等部分大型控制系統。
6）通信及聯(lián)網(wǎng)，如鋼鐵、化工、電力、建材、機械制造、汽車(chē)、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂(lè )等。
5、技術(shù)參數
5.1 總體要求
（1）采用三維虛擬技術(shù)構建實(shí)驗模型，實(shí)驗體驗效果好。
（2）實(shí)訓項目能夠進(jìn)行自動(dòng)考核。
（3）學(xué)習體系完善，具有微課學(xué)習、編程實(shí)訓、自主實(shí)訓等模塊，構成一個(gè)立體學(xué)習軟件。
（4）具備自主實(shí)訓模塊，自主實(shí)訓模塊能夠進(jìn)行自動(dòng)搭接實(shí)驗場(chǎng)景，然后再進(jìn)行編程。
（5）能夠進(jìn)行半實(shí)物仿真實(shí)訓和虛擬仿真實(shí)訓兩種模式。
（6）具有PLC知識學(xué)習庫，能夠在線(xiàn)進(jìn)行PLC知識學(xué)習。PLC的知識學(xué)習庫包括視頻資源和三維電氣元件庫。
（7）實(shí)驗場(chǎng)景能夠覆蓋基礎的PLC點(diǎn)位控制、過(guò)程控制和自主搭接實(shí)驗，能夠適應職業(yè)院校、本科院校等多層次的教學(xué)培訓；同樣符合由易到難的學(xué)習過(guò)程。
（8）軟硬件配套，可以整個(gè)實(shí)驗室配套供貨，提供整體解決方案。
5.2 軟件部分
（1）PLC仿真編程綜合應用實(shí)訓系統采用C/S架構，具有學(xué)生客戶(hù)端、老師客戶(hù)端和服務(wù)器端。
（2）PLC仿真編程綜合應用實(shí)訓系統學(xué)生客戶(hù)端由微課學(xué)習、編程實(shí)訓、創(chuàng )意實(shí)訓和個(gè)人中心四個(gè)模塊組成。
（3）微課學(xué)習包括視頻學(xué)習和元件庫兩個(gè)部分，視頻學(xué)習包括PLC相關(guān)的學(xué)習視頻20個(gè)，元件庫包括PLC相關(guān)的電氣元件的三維模型。三維模型總數不少于20個(gè)。
（4）微課學(xué)習中的三維模型需要能夠進(jìn)行三維交互，包括縮放、旋轉、平移，要求能夠對零件進(jìn)行360°觀(guān)看。
（5）編程實(shí)訓需要針對固定的實(shí)驗場(chǎng)景進(jìn)行編程實(shí)訓，編程實(shí)訓項目的數量不少于20個(gè)。需要包括以下實(shí)訓項目：

（6）編程實(shí)訓能夠連接西門(mén)子S7 200 Smart 系列、西門(mén)子S7 300系列以及三菱FX5U系列PLC。
（7）每個(gè)實(shí)訓項目需要包含配置信息、實(shí)驗指導，能夠對實(shí)驗的結果進(jìn)行考核。
（8）創(chuàng )意實(shí)訓可以自主搭接實(shí)訓場(chǎng)景，實(shí)訓場(chǎng)景具備保存和導入功能。
（9）創(chuàng )意實(shí)訓需要具備零件庫，零件庫中零件的數量不少于50個(gè)，軟件能夠對零件進(jìn)行分類(lèi)管理，零件分類(lèi)包括貨物、重型傳送設備、輕型傳送設備、傳感器等種類(lèi)。
（10）創(chuàng )意實(shí)訓場(chǎng)景搭建的時(shí)候能夠進(jìn)行干涉檢測，可以在三維場(chǎng)景中移動(dòng)零件的位置。
（11）創(chuàng )意實(shí)訓中的傳送帶類(lèi)零件，能夠調整傳送帶的速度及轉向。
（12）實(shí)訓場(chǎng)景中的物體具備物理模型，能夠反映物體的運動(dòng)狀態(tài)。
（13）實(shí)訓場(chǎng)景搭建之后，能夠配置傳感器和執行器與PLC的連接關(guān)系，對于傳感器和執行器，可以設置高電平有效還是低電平有效。每個(gè)控制對象的IO點(diǎn)都可以單獨設定。
（14）個(gè)人中心能夠查看學(xué)生的學(xué)習情況及實(shí)訓項目的考核情況。
（15）教師端能夠查看在線(xiàn)學(xué)習的人數，能夠查看學(xué)習情況。