基于虚拟仿真的PLC模拟实验系统研究

摘要

本文在分析国内PLC实验教学中存在的问题的基础上，结合计算机多媒体教学技术和仿真技术，提出了一种新的PLC实验教学手段——PLC模拟实验教学，并对其基本框架和具体实现作出了研究，主要工作如下：　　1.分析了国内PLC实验教学的不足，提出了将计算机技术应用到PLC教学实验中，建立PLC模拟演示系统的构想。　　2.在对系统的基本功能要求进行分析的基础上，建立系统的整体框架如下：模拟演示部分通过对虚拟元器件不同组合来获得不同的实验对象，并采用电脑动画的形式来对PLC控制对象动作进行模拟；为了达到利用实物进行实验所能达到的锻炼学生实际操作能力的教学效果，系统采用转接板技术来实现虚拟元件的电气连接。最后将系统划分为三大模块：模拟演示及管理模块、转接板模块和通信模块。　　3.对转接板模块的软硬件实现进行了研究，硬件部分包括通信电路和系统扩展接口电路，读写PLC端口电路的设计；软件包括整个系统的软件设计，以及读写PLC端口的软件设计。　　4.系统的通信模块的设计，主要包括系统网络结构的选择和上下位机之间的通信协议。　　5.基于VB的模拟演示及管理模块的设计，分两个章节分别论述了零件库子模块、预习子模块、实验库管理子模块、模拟演示子模块和通信子模块的设计，根据系统使用要求建立了系统数据库，对数据库的数据结构进行了讲述。　　6.以机械手为例介绍了系统的具体应用。

目录

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第一章绪论

摘要

§1.1引言

§1.2可编程控制器的发展与应用

§1.3目前PLC实验教学中存在的问题

§1.4本课题所研究的内容

§1.5小结

第二章系统的总体方案设计

摘要

§2.1引言

§2.2系统的总体框架设计和功能模块分解

2.2.1模拟演示及管理模块

2.2.2转接板模块

2.2.3通信模块

2.2.4实验流程

§2.3小结

第三章基于MCS-51的转接板模块软硬件设计

摘要

§3.1引言

§3.2转接板模块的硬件框架

§3.3通信接口电路设计

§3.4 PLC端口读写接口电路设计

3.4.1 FX2-32MR系列PLC的输入输出口结构

3.4.2PLC输入端口接口电路设计

3.4.3 PLC输出端口接口电路设计

§3.5转接板模块的软件设计

3.5.1转接板模块软件总体结构

3.5.2 PLC端口接口软件设计

§3.6模块的抗干扰措施

§3.7小结

第四章通信协议和通信软件设计

摘要

§4.1引言

§4.2通信协议

4.2.1协议分层

4.2.2通信协议设计

§4.3协议在上位机中的实现

4.3.1 MSComm控件的主要属性及事件

4.3.2 MSComm控件在协议中的应用

§4.4协议在下位机中的实现

§4.5小结

第五章模拟实验系统数据管理

摘要

§5.1引言

§5.2系统数据库开发平台

5.2.1 VB数据库访问技术

5.2.2建立数据库连接

§5.3零件库管理子模块

5.3.1零件库管理子模块的总体方案设计

5.3.2虚拟元器件定义的数据结构

5.3.3零件库的建立与管理

§5.4实验预习子模块

5.4.1题库管理和教师组题功能块

5.4.2学生练习和成绩查询功能块

§5.5实验库管理子模块

§5.6数据库PLCtest.dbm的建立

§5.7小结

第六章系统模拟实验功能的实现

摘要

§6.1引言

§6.2模拟演示子模块

6.2.1演示窗口基本功能介绍

6.2.2虚拟实验装置的构建

6.2.3实验的存储及装载

§6.3 PLC模拟动画的实现

6.3.1系统动画模式

6.3.2结构体数组gPartDefArray(I，J)

6.3.3 goutdat()与gindat()数组

6.3.4演示模块对PLC动画模拟

§6.4小结

第七章系统应用实例

摘要

§7.1引言

§7.2系统的使用环境

§7.3利用系统进行机械手模拟实验

§7.4小结

第八章结论与展望

参考文献

致谢

附录