[发明专利]一种用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法

权利要求书

1.一种用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

步骤1、进行程序编制

总共涉及四部分程序，四部分程序分别是：

1.1)PLC控制程序，即实验对象机械设备的PLC控制程序，在PLC控制系统中的PLC控制器上运行；

1.2)OPC服务器程序，使用PLC控制器厂商提供的OPC服务器程序，再通过对应的通讯配置，就能够完成PLC控制程序与OPC客户端程序之间的数据通讯；

1.3)OPC客户端程序，基于OPC基金会或者PLC控制器厂商提供的OPC客户端编制框架编制的通讯接口程序，完成OPC服务器程序与设备虚拟样机程序之间的数据通讯；

1.4)设备虚拟样机程序，设备虚拟样机用于三维模拟机械设备的物理运动情况，以PLC的控制输出作为驱动设备虚拟样机动作的输入，同时把设备的虚拟传感器数据返回给PLC控制程序，

编制设备虚拟样机程序又分为处理三维模型及编制三维仿真程序，

处理三维模型：首先导出UG或SolidWorks编制平台下设计的产品三维实体精确模型；然后导入至3DS MAX平台，并在3DS MAX平台中进行模型优化及渲染，把三维实体精确模型转换为三维简模，最后导出三维简模；

编制三维仿真程序：首先将上述的三维简模导入虚拟现实编制平台中；然后通过编写程序，赋予三维模型的设备虚拟样机功能，即三维模拟机械设备的物理运动情况，并能输出虚拟传感器数据；

步骤2、搭建硬件，

硬件的物理架构包括三部分：

2.1)PLC控制系统，包括用于运行PLC控制程序的PLC控制器、相应的按钮、开关、操作手柄构成的操作输入设备、以及上位机监控设备；

2.2)PC机，包括计算机主机及其显示器、键盘鼠标，用于运行OPC服务器程序、OPC客户端程序、设备虚拟样机程序；

2.3)通讯卡，用于PLC控制器与PC机之间的通讯，采用基于PLC控制器厂商提供的OPC服务器支持的工业通讯方式，

通过通讯卡将PLC控制系统与PC机联网；

步骤3、安装程序及配置通讯

将步骤1得到的四部分程序分别安装至相应的硬件设备上，并完成数据通讯配置，具体包括：

3.1)安装PLC控制程序

将步骤1.1)编制的PLC控制程序安装至PLC控制器中，并运行；

3.2)安装OPC服务器程序

首先安装PLC控制器厂商提供的OPC服务器程序至PC机上，然后在OPC服务器程序上配置PLC控制程序与OPC客户端程序之间的数据通讯；

3.3)安装OPC客户端程序

首先安装OPC客户端程序至PC机上，然后在OPC客户端程序上配置OPC服务器程序与设备虚拟样机程序之间的数据通讯；

3.4)安装设备虚拟样机程序

安装设备虚拟样机程序至PC机上，并运行；

步骤4、测试程序

在进行机、电、液联调测试之前，采用设备虚拟样机进行辅助测试及验证PLC控制程序的逻辑控制、运动控制算法是否正确、合理，并根据测试结果进行修改、优化，

根据信号流向，测试程序的流程分为八个小步骤并循环执行，具体如下：

4.1)程序测试员进行操作指令输入，包括操作按钮、开关、旋钮、手柄输入设备；

4.2)PLC控制程序首先读取检测信号、操作指令输入，然后根据控制需求进行逻辑控制、运动控制运算，最后进行控制输出，包括开关量及模拟量；

4.3)OPC服务器程序读取PLC控制程序的控制输出；

4.4)OPC客户端读取OPC服务器程序上的PLC控制程序的控制输出，并传输给设备虚拟样机程序；

4.5)设备虚拟样机程序依据PLC控制程序的控制输出进行相应仿真动作，程序测试员通过观察、监测设备虚拟样机的运动情况，判断PLC控制程序的逻辑控制、运动控制控制输出是否满足控制要求，若不合理则进行PLC控制程序修改及优化，直至满足控制要求；

4.6)设备虚拟样机程序执行仿真动作的同时，输出虚拟传感器数据；

4.7)OPC客户端程序读取虚拟传感器数据，并传输至OPC服务器程序；

4.8)OPC服务器程序把虚拟传感器数据输出至PLC控制程序，作为PLC控制程序的检测信号输入，即成。