[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

说明书

本发明提供了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，其包括以下步骤：步骤S1：提供教师站系统，步骤S2：提供学生站系统；步骤S3：教师站系统根据教学需要，将需要子任务分发到各个学生站对应的节点；步骤S4：学生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：学生根据子任务的要求进行运行、测试，然后将测试通过的程序提交至服务器。通过在服务器集成复杂工业系统被控对象的物理模型，扩展了平台的实验功能，学生借此开展更加丰富的工业仿真实验。方便多个学生协同地完成更加复杂的控制任务，从而对工业控制系统有更加综合、深刻的认识。

技术领域

本发明属于自动化教学应用领域，具体涉及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。

背景技术

近年来，我国工控产业技术正朝着复杂化、网络化、智能化的方向不断发展。为了适应现代化自动控制技术快速发展的需要，提高学生专业知识的综合运用能力、学以致用，我国各大高校实施了一系列自动控制实验教学的改革与建设，其中PLC技术、IT技术及其在工业系统中的综合实践运用已经成为教学改革实践的重要方向，然而实施效果并不理想，主要存在的问题有：

1、面对大型工业系统控制实验，现有的PLC教学实验装置往往只有控制器，没有条件与外围的工业系统装备连接，无被控对象，课堂上学生只能开展验证性的编程操作，难以进行系统操作实训，不利于激发学生的创造力。

2、厂商提供的模拟工业系统的PLC教学实验装置，功能单一、体积庞大，而且价格高昂，为了节省成本，实验台多采用开关和LED等来模拟现场，无法对复杂的系统进行更逼真地模拟，仅局限于基础实验，大大地影响了教学试验的扩展和实训效果。

3、尽管一些实验台勉强可以集成十多个实验，但是复杂的电路也挫伤了PLC初学者的学习兴趣。

4、现有的PLC教学实验装置中，PLC之间是相互独立的，学生无法协同合作共同完成综合的控制实验。

为克服上述缺点，本发明提出一种新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。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种新的PLC教学实验方法，用来解决现有PLC教学实验平台功能单一、难以开展工业复杂系统的仿真模拟，以及学生无法协同完成控制任务的技术问题。

本发明采用以下技术方案：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，为学生站PC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软件；所述监控界面软件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。