液壓系統(tǒng)中PLC電氣控制可視化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

姜丹丹

【摘 要】由于無(wú)法直觀的對(duì)液壓系統(tǒng)的電氣控制進(jìn)行體驗(yàn)，導(dǎo)致了學(xué)生在學(xué)習(xí)上存在一定的困難，所以，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的可視化教學(xué)系統(tǒng)對(duì)于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的教學(xué)具非常重要的意義?；诖耍疚膶?duì)液壓系統(tǒng)中PLC電氣控制可視化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系進(jìn)行了論述，首先介紹了一些常用的可視化平臺(tái)，最后對(duì)液壓系統(tǒng)中PLC電氣控制可視化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了討論。

【關(guān)鍵詞】液壓系統(tǒng)；PLC；可視化教學(xué)；仿真軟件

液壓傳遞由于效率高，易于調(diào)節(jié)等特點(diǎn)在機(jī)械工程設(shè)備中占有十分重要的位置，現(xiàn)在的電氣控制液壓系統(tǒng)一般分為兩種，一種是PLC控制，一種是繼電器控制。PLC控制的液壓系統(tǒng)由于功能全面，工作可靠所以應(yīng)用比較廣泛。但是在進(jìn)行PLC電氣控制的液壓系統(tǒng)學(xué)習(xí)時(shí)無(wú)法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行直觀的觀察，因此應(yīng)用虛擬的PLC電氣控制可視化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是非常有意義的。

一、常用可視化教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的介紹

（一）VISIO思維導(dǎo)圖

OfficeVisio是一款繪圖軟件，用VISIO繪制出的液壓系統(tǒng)圖不但簡(jiǎn)單易懂，而且比較的美觀，所以VISIO在很多的學(xué)?；蛘呤茄芯繖C(jī)構(gòu)中具有非常廣泛的應(yīng)用。思維導(dǎo)圖是通過(guò)對(duì)于顏色、形狀符號(hào)、曲線、圖像等的應(yīng)用有效的表達(dá)發(fā)散性的思維的結(jié)構(gòu)圖。使用VISIO思維導(dǎo)圖可以實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)教學(xué)的模塊化，讓學(xué)生可以很好的了解知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。

（二）三維造型軟件

通常情況下，實(shí)物比原理更加容易讓人理解，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣也會(huì)更大，利用三維造型軟件（NX、Pro/E等）來(lái)進(jìn)行液壓系統(tǒng)的教學(xué)，教師可以通過(guò)立體三維圖形來(lái)進(jìn)行相關(guān)的講解，同時(shí)很多的三維軟件都具有仿真功能，這更加幫助了學(xué)生對(duì)于液壓工作原理的理解。

（三）液壓仿真軟件

液壓仿真軟件是通過(guò)交互式動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)工具來(lái)進(jìn)行演示，讓觀看者可以生動(dòng)的了解到液壓元件的工作狀態(tài)。液壓仿真系統(tǒng)的使用可以讓學(xué)生對(duì)液壓系統(tǒng)有更深的理解，不但如此，仿真軟件還可以對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行定量分析，仿真軟件里面包含有液壓元件的實(shí)物圖，通過(guò)對(duì)液壓元件的工作參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，就可以改變?cè)墓ぷ鳡顟B(tài)，以此來(lái)進(jìn)行定量分析。

二、PLC控制液壓系統(tǒng)可視化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

（一）仿真圖形畫(huà)面的設(shè)計(jì)

通過(guò)使用交互式動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)工具（例如Flash軟件）以及三維設(shè)計(jì)軟件，可以把液壓系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)模型通過(guò)二維或者三維的形式表現(xiàn)出來(lái)。組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件可以根據(jù)接收到的虛擬PLC信號(hào)來(lái)讀仿真圖形進(jìn)行動(dòng)作的編輯或者是調(diào)用動(dòng)作，組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件可以結(jié)合液壓系統(tǒng)的工作原理和電氣系統(tǒng)需要達(dá)到的控制要求，在交互界面中建立相應(yīng)的功能，以來(lái)建立相應(yīng)的虛擬操作平臺(tái)。

（二）可編程控制器開(kāi)發(fā)環(huán)境

本文通過(guò)三菱可編程控制器（PLC）來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的舉例說(shuō)明。三菱PLC功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)特定的仿真軟件來(lái)進(jìn)行的，例如仿真編程軟件GxDeveloper和仿真調(diào)試軟件GxSimulator。GxDeveloper所具有的功能是對(duì)PLC進(jìn)行程序的編寫(xiě)、功能的調(diào)試以及監(jiān)控等，支持梯形圖編程、指令表編程、SFC編程、ST和FB編程。GxSimulator的作用是將已經(jīng)編寫(xiě)完成的控制器程序下載下來(lái)，并對(duì)程序進(jìn)行模擬的調(diào)試運(yùn)行。和一般的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言（Java、C語(yǔ)言等）相比較，三菱的PLC有非常明顯的特有的優(yōu)勢(shì)，三菱PLC的編程方法是可以通過(guò)圖形界面來(lái)進(jìn)行組合編程，只要從庫(kù)中選取需要的功能模塊，并將其按照一定的聯(lián)系方式進(jìn)行組合就可以形成程序流程。PLC通常情況下都會(huì)自帶有數(shù)據(jù)總線，例如SPI、RS-232、IIC等，這樣設(shè)計(jì)的意義是讓PLC可以非常方便的與其他的設(shè)備進(jìn)行通信接口的連接，而且不需要在另外加設(shè)一些驅(qū)動(dòng)硬件。通過(guò)MxOPCServer（伺服器）可以實(shí)現(xiàn)虛擬系統(tǒng)之間的信息交流，例如虛擬的PLC模塊與與液壓系統(tǒng)和操作臺(tái)之間的信息傳遞就可以通過(guò)伺服器實(shí)現(xiàn)。而PLC模塊和虛擬PLC模塊之間的連接控制是通過(guò)MXOPCConfigurator（配置程序）中建立虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通訊數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了讓私服系統(tǒng)與組態(tài)監(jiān)控軟件之間通信，要在組態(tài)監(jiān)控軟件的伺服控制器中選擇由MXOPCServer提供的Mitsubishi.MXOPC.1OPC，并且在組態(tài)監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)詞典中對(duì)相應(yīng)的變量進(jìn)行設(shè)置，把伺服系統(tǒng)的服務(wù)器中的虛擬PLC相對(duì)應(yīng)的變量與之連接起來(lái)，并進(jìn)行同時(shí)設(shè)置。

三、總結(jié)語(yǔ)

總而言之，液壓傳動(dòng)在機(jī)械工程設(shè)備中是非常重要的一種，但是對(duì)于液壓系統(tǒng)的電氣控制由于無(wú)法看到，學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候就會(huì)感覺(jué)很抽象，不容易被理解，因此需要通過(guò)一些平臺(tái)來(lái)進(jìn)行可視化的教學(xué)。而液壓系統(tǒng)中PLC電氣控制可視化教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就是通過(guò)虛擬的教學(xué)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)可視化的教學(xué)系統(tǒng)，讓學(xué)生可以更好的對(duì)液壓系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

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