[发明专利]多人协同模拟工业系统控制过程的PLC教学实验方法

权利要求书

1.一种多人协同模拟工业复杂系统控制过程的PLC教学实验方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：提供教师站系统，所述教师站系统包括一工控机、一教师PC机及一用于存储和运行被控对象的物理模型的服务器；所述服务器分配了M个虚拟控制节点，包括1个教师节点与M-1个学生节点；所述虚拟控制节点具有模拟物理控制站执行控制程序的功能；所述工控机与学生站系统的M-1组PLC设备连接，用于采集M-1组PLC设备的所有输入输出数据，为学生PC机 上的监控界面程序与PLC设备中的逻辑控制程序之间提供数据传输的通道；

步骤S2：提供一学生站系统，所述学生站系统包括M-1个学生站，每个学生站由一组PLC设备以及学生PC机构成；所述学生PC机与教师PC机均装有仿真组态软件；所述仿真组态软件包括逻辑组态软件及监控界面程序；所述监控界面程序用于设计被控对象的物理模型，并显示被控对象的控制效果；所述逻辑组态软件用于编写被控对象的控制逻辑；

步骤S3：教师站系统根据教学需要，保留系统控制程序的主体框架的同时，从完整的控制工程程序中，抽取、剔除适当的程序块，以此作为训练学生实验或者考核的内容，由学生通过对应的PLC设备编程实现，单独测试通过后提交服务器及时整合，服务器将整合测试通过的逻辑程序分发到各个学生站对应的节点；

步骤S4：学生PC机通过特定的端口访问所述服务器所对应的虚拟控制节点，从中获取所分配到的控制子任务，以及控制系统已有的程序框架；

步骤S5：学生在已有的控制逻辑程序框架的基础上，根据子任务的要求，通过PC机上的逻辑组态软件编辑被控对象的PLC控制程序，并下载至相应的PLC设备中运行、测试，然后将测试通过的程序提交至服务器。

2.根据权利要求1所述的多人协同模拟工业复杂系统控制过程的PLC教学实验方法，其特征在于：所述教师站系统还包含一任务管理系统，负责对复杂控制任务进行分解，并将分解得到的多项控制子任务分配到服务器的M-1个虚拟控制节点中；负责将学生站单独测试通过的程序进行整合测试；以及负责将编译、运行测试通过的完整工程重新分发至指定的虚拟控制节点中。

3.根据权利要求2所述的多人协同模拟工业复杂系统控制过程的PLC教学实验方法，其特征在于：所述任务管理系统是一组执行任务调度分配的控制逻辑，通过教师站的逻辑组态软件编程实现，由服务器的虚拟控制节点加载执行。

4.根据权利要求1所述的多人协同模拟工业复杂系统控制过程的PLC教学实验方法，其特征在于：所述教师站系统还将监控界面程序中被控对象的物理模型数据分发到服务器的M-1个虚拟控制节点中；所述被控对象的物理模型数据是一组模拟被控对象动态运行的控制指令。

5.根据权利要求1所述的多人协同模拟工业复杂系统控制过程的PLC教学实验方法，其特征在于：所述教师站系统的工控机、服务器的多个虚拟控制节点，或学生站系统的PLC设备的内存中加载了采用指定数据结构的中间件载体，教师站与学生站中相应控制节点的控制指令和数据信息均通过所述中间件载体以内存数据读取和写值的形式进行实时地整合、转发、共享和修改。

6.根据权利要求1所述的多人协同模拟工业复杂系统控制过程的PLC教学实验方法，其特征在于：还包括步骤S6：当教师站系统将系统测试通过的完整控制工程下发到各个学生站后，学生之间通过监控界面从服务器中获取实时数据，并动态地检验各自的任务在整个控制系统的作用及其运行情况；若达到实验的需求，实验结束，若没有达到预期效果，则继续修改PLC控制程序，直到达到实验需求效果，结束实验。

7.根据权利要求1所述的多人协同模拟工业复杂系统控制过程的PLC教学实验方法，其特征在于：学生实验或者考核的内容还包括学生多人协同完成的复杂控制任务。