【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及數(shù)字仿真，尤其涉及一種可編程控制器的數(shù)字仿真方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、傳統(tǒng)的可編程控制器在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但是在開發(fā)和調(diào)試控制器程序時(shí)存在著一定的困難，因?yàn)樾枰趯?shí)際設(shè)備上進(jìn)行測試，這可能會(huì)帶來安全風(fēng)險(xiǎn)和成本增加。因此，數(shù)字仿真技術(shù)成為了解決這一問題的有效途徑之一。
2、隨著plc(可編程邏輯控制器)在各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷發(fā)展，plc和hmi廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)也取得了顯著進(jìn)步。plc用戶程序的容量和復(fù)雜度隨之不斷增加，用戶難以一次性完成所有程序操作，例如檢查程序編寫的正確性、運(yùn)行的可靠性和邏輯關(guān)系的合規(guī)性，傳統(tǒng)的plc和hmi系統(tǒng)需要大量的硬件設(shè)備進(jìn)行調(diào)試和測試，導(dǎo)致成本高、學(xué)習(xí)難度大、設(shè)備維護(hù)復(fù)雜等問題。現(xiàn)有技術(shù)的仿真系統(tǒng)雖然部分解決了這些問題，但在通信協(xié)議兼容性和系統(tǒng)集成方面仍存在不足。
3、在plc使用過程中，由于環(huán)境或需求的改變，往往需要對(duì)用戶程序進(jìn)行變更，同時(shí)還要保持運(yùn)行的連續(xù)性。這就需要在plc不停機(jī)的狀態(tài)下進(jìn)行程序調(diào)整。為提高plc的易用性和可調(diào)試性，在數(shù)據(jù)仿真與數(shù)據(jù)孿生方面有著廣闊的前景。
4、plc在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛，成為技術(shù)類學(xué)校機(jī)電類相關(guān)專業(yè)的必修課程。然而，由于plc及其配套設(shè)備價(jià)格昂貴，許多學(xué)校的plc設(shè)備數(shù)量有限，教學(xué)和編程練習(xí)通常只能通過純軟件仿真進(jìn)行，而數(shù)值化仿真系統(tǒng)可以將實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)代入仿真系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合。
5、在現(xiàn)有的智能制造領(lǐng)域，數(shù)字化軟件編程與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境之間往往存在顯著差異。這種
6、1、現(xiàn)有系統(tǒng)通常依賴于物理設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，增加了開發(fā)成本和時(shí)間；
7、2、實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)難以在數(shù)字化仿真過程中準(zhǔn)確模擬，影響仿真結(jié)果的可靠性；
8、3、缺乏有效的系統(tǒng)調(diào)試和監(jiān)控機(jī)制，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題；
9、4、通訊協(xié)議的多樣性和復(fù)雜性增加了系統(tǒng)集成的難度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的主要目的在于提供一種可編程控制器的數(shù)字仿真方法及系統(tǒng)，旨在解決數(shù)字化軟件編程與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境之間的差異，提升數(shù)字仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性，降低數(shù)字仿真系統(tǒng)難度，降低開發(fā)成本和時(shí)間，提高系統(tǒng)開發(fā)和實(shí)際應(yīng)用的效率與效果。
2、為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提出一種可編程控制器的數(shù)字仿真方法，所述方法包括以下步驟：
3、步驟s10，搭建服務(wù)器單元，所述服務(wù)器單元用于對(duì)可編程控制器進(jìn)行仿真，并通過對(duì)內(nèi)部通訊單元實(shí)現(xiàn)對(duì)可編程控制器和人機(jī)界面的仿真；
4、步驟s20，程序編譯與執(zhí)行：編寫程序并通過數(shù)據(jù)接口將所述程序下載至程序編譯執(zhí)行單元，通過所述程序編譯執(zhí)行單元編譯用戶程序、進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析；
5、步驟s30，數(shù)據(jù)收集與建模：通過數(shù)據(jù)采集單元收集物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的實(shí)際環(huán)境數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)模型庫和數(shù)字仿真界面；
6、步驟s40，驅(qū)動(dòng)仿真：通過驅(qū)動(dòng)模擬執(zhí)行單元進(jìn)行驅(qū)動(dòng)仿真，至少包括i/o仿真、驅(qū)動(dòng)仿真和外設(shè)仿真；
7、步驟s50，系統(tǒng)調(diào)試與監(jiān)控：通過監(jiān)控校對(duì)單元對(duì)執(zhí)行結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，輸出異常報(bào)告，實(shí)現(xiàn)差異化顯示與控制；
8、步驟s60，通過外設(shè)通訊單元中的modbus?tcp協(xié)議，與多個(gè)仿真的可編程控制器進(jìn)行通訊，并與現(xiàn)實(shí)中的i/o板卡、驅(qū)動(dòng)板卡和上位機(jī)進(jìn)行通訊；
9、步驟s70，項(xiàng)目調(diào)試與教學(xué)應(yīng)用：通過編寫程序并通過所述服務(wù)器單元獲取生產(chǎn)中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，模擬實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)字化仿真環(huán)境，實(shí)現(xiàn)離線開發(fā)和初期調(diào)試。
10、本專利技術(shù)進(jìn)一步地技術(shù)方案是，所述步驟s20之前還包括：
11、判斷系統(tǒng)是否正常；
12、若正常，則進(jìn)入所述步驟s20。
13、本專利技術(shù)進(jìn)一步地技術(shù)方案是，所述步驟s10包括：
14、安裝和配置操作系統(tǒng)：在服務(wù)器上安裝并配置操作系統(tǒng)，選擇合適的linux發(fā)行版，確保服務(wù)器能夠穩(wěn)定運(yùn)行并與網(wǎng)絡(luò)無縫連接；
15、配置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)：配置服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，確保服務(wù)器能穩(wěn)定連接到局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，所述服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)至少包括ip地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)和dns；
16、安裝和配置nginx服務(wù)器軟件：通過編輯nginx配置文件，設(shè)置服務(wù)器塊和虛擬主機(jī)，確保nginx能夠處理外部請(qǐng)求；
17、配置防火墻規(guī)則：使用適當(dāng)?shù)拿钤试Snginx服務(wù)，通過配置防火墻規(guī)則確保服務(wù)器的安全性；
18、進(jìn)行內(nèi)網(wǎng)穿透：使用工具設(shè)置隧道服務(wù)，將服務(wù)器本地服務(wù)映射到外網(wǎng)，確保同網(wǎng)段設(shè)備能夠直接訪問服務(wù)器；
19、選擇并配置服務(wù)器節(jié)點(diǎn)：搭建多節(jié)點(diǎn)分布式架構(gòu)，確保系統(tǒng)的高可用性和負(fù)載均衡；
20、安裝可編程控制器和hmi編程軟件：先選擇適合的開發(fā)環(huán)境，確保軟件能夠與服務(wù)器單元系統(tǒng)兼容。
21、本專利技術(shù)進(jìn)一步地技術(shù)方案是，所述步驟s20包括：
22、編寫可編程控制器控制程序：定義設(shè)備控制邏輯和流程，包括輸入輸出控制、邏輯運(yùn)算和定時(shí)控制，確保程序邏輯正確、結(jié)構(gòu)清晰；
23、編寫hmi程序：設(shè)計(jì)用戶界面，顯示系統(tǒng)狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和控制選項(xiàng)，確保界面直觀友好；
24、導(dǎo)入程序編譯執(zhí)行單元；
25、所述導(dǎo)入程序編譯執(zhí)行單元的步驟包括：
26、導(dǎo)入可編程控制器程序并編譯測試：將可編程控制器程序?qū)氤绦蚓幾g執(zhí)行單元，進(jìn)行編譯和測試，確保程序無誤，并能夠在仿真環(huán)境中正常運(yùn)行；
27、導(dǎo)入hmi程序并編譯測試：將hmi程序?qū)刖幾g執(zhí)行單元，進(jìn)行編譯和測試，確保界面與可編程控制器程序正確交互，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和控制指令準(zhǔn)確傳遞；
28、下載程序至服務(wù)器單元：將編譯好的可編程控制器和hmi程序下載至服務(wù)器單元的可編程控制器和hmi仿真器中，確保程序能夠在仿真環(huán)境中正常運(yùn)行，并與實(shí)際設(shè)備保持一致。
29、本專利技術(shù)進(jìn)一步地技術(shù)方案是，所述步驟s30包括：
30、配置數(shù)據(jù)采集單元：配置數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)采集單元包括a/d模擬模塊、io狀態(tài)數(shù)據(jù)采集模塊、軸運(yùn)行數(shù)據(jù)采集模塊和產(chǎn)品配方數(shù)據(jù)采集模塊，確保數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)，為仿真系統(tǒng)提供必要的輸入數(shù)據(jù)。
31、安裝傳感器和數(shù)據(jù)采集模塊：確保現(xiàn)場設(shè)備溫度、壓力傳感器安裝完畢，以便在數(shù)據(jù)采集單元中確保環(huán)境參數(shù)的準(zhǔn)確采集，傳感器信號(hào)通過a/d轉(zhuǎn)換器傳輸至數(shù)據(jù)采集單元，供仿真程序使用；
32、連接io模塊：連接數(shù)據(jù)采集單元的io模塊，確保信號(hào)傳輸正常，采集系統(tǒng)中各類數(shù)字信號(hào)，并傳輸至可編程控制器進(jìn)行處理；
33、安裝軸運(yùn)行數(shù)據(jù)采集模塊：在現(xiàn)場設(shè)備中安裝和配置軸運(yùn)行數(shù)據(jù)采集模塊，采集軸的扭矩、速度、加減速運(yùn)行數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確，為仿真系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模擬提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
34、配置產(chǎn)品配方數(shù)據(jù)采集模塊：配置產(chǎn)品配方數(shù)據(jù)采集模塊，采集并管理生產(chǎn)過程中使用的各種配方數(shù)據(jù)，確保配方數(shù)據(jù)的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟S20之前還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟S10包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟S20包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟S30包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟S40包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟S50包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟S60包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟S70包括：
10.一種可編程控制器的數(shù)字仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括服務(wù)器單元、程序編譯執(zhí)行單元、數(shù)據(jù)采集單元、驅(qū)動(dòng)模擬執(zhí)行單
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟s20之前還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟s10包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟s20包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控制器的數(shù)字仿真方法，其特征在于，所述步驟s30包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程控...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：高波，夏林中，王暉，王新星，黃曉龍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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