[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

说明书

技术领域

本发明属于程序测试技术领域，涉及一种用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法。

背景技术

目前应用诸如UG、SolidWorks等CAE/CAD/CAM编制平台来辅助设计与制造的机械设备，配备的控制系统多以PLC作为控制器，而PLC控制程序的正确性、合理性直接关系到产品的安全和时效。目前，对于程序的控制功能测试验证，仍普遍采用直接在实际产品上进行控制功能测试的方式。但是，当产品处于机、电、液联调测试阶段，由于编写的PLC控制程序可能存在逻辑控制、运动控制算法上的错误，导致设备出现误操作，因此存在很高的测试风险，特别是大型、复杂的设备，更易造成设备损毁、人身伤害等事故。同时在机、电、液联调测试阶段才进行PLC控制程序的逻辑测试及程序修改，将极大地延长产品的编制周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，解决了现有技术中采用直接在实际产品上进行控制功能测试，存在测试风险、逻辑测试及程序修改，极大地延长产品编制周期的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，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，其中需要编制设备虚拟样机程序、OPC客户端程序、PLC控制程序；另外，OPC服务器程序使用PLC控制器厂商提供的OPC服务器程序，只需进行相应的通讯数据配置；

1.1)编制设备虚拟样机程序

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；

1.2)编制PLC控制程序；

1.3)编制OPC客户端程序；

步骤2、搭建硬件

搭建PLC控制系统、PC机、通讯网络，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；

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，即成。

本发明的有益效果是：

1)直接以UG、SolidWorks等CAE/CAD/CAM研制平台输出的模型作为设备虚拟样机的三维模型，减少单独编制三维模型的成本及时间。

2)用设备虚拟样机测试PLC程序，能够直观形象地观察机械设备的运动情况，以此判断PLC程序的正确性；同时提高PLC控制程序测试的安全性，缩短产品的研制周期，降低研制费用。

附图说明

图1为本发明方法所用的物理架构示意图；

图2为本发明方法所用的逻辑架构示意图；

图3为本发明实施例的机械设备结构示意图；

图4为本发明实施例的电气硬件示意图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的方法，通过设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序，包括硬件的物理架构和软件的逻辑架构。

如图1所示，硬件物理架构包括三部分：

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、操作手柄等构成的操作输入设备、以及上位机监控设备。

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；若机械设备比较复杂，设备虚拟样机就需要更高的三维图形处理能力，此时应相应地配置三维图形处理能力更高的显卡。

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，常用工业通讯方式包括TCP/IP、Profibus、Profinet、工业以太网、MPI等。

如图2所示，软件的逻辑架构包括四部分程序：