[发明专利]一种FLASH电气自动控制视觉仿真科教系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用专用的FLASH动画播放软件和利用Adobe FLASH制作的动画媒体文件结合单片机为核心组成的接口电路，在计算机上模拟仿真电气自动控制各类对象、环境及动作过程，仿真系统作为所有的可编程控制器PLC或其他嵌入式单片机控制器的模拟控制对象，实现自动控制视觉实时仿真，主要应用于自动化控制教学和科研领域。

背景技术

工业电气自动控制领域主要核心控制器为可编程控制器PLC和嵌入式单片机控制器，仿真是这些控制器开发设计过程中一个重要环节，特别是在高危、高风险项目中，仿真是必不可少的。目前，针对这些控制器的仿真系统主要分为三类：一、以可编程控制器PLC厂商提供的针对自家PLC的专用仿真软件；二、嵌入式单片机厂家提供的专用仿真软件；三、以第三方提供的可编程控制器PLC组态软件。仿真系统在高校工业电气自动控制课程的教学实验中应用越来越广泛，教学的仿真系统也主要是这三类。这些仿真通过控制器进行边界扫描获取端口数据，存储在内部存储器，以特定的通讯协议输出，达到跟踪程序运行过程的目的，属于程序调试仿真，而且对控制目标的状态需要人为输入，不能自动仿真全过程。第一类和第二类软件只能对该厂商提供的控制器进行仿真，仅在数据窗口直接显示端口数据，没有直观的图像显示被控设备状态和动作。第二类软件主要用于人机界面设计和集中管理，只能以简单图像显示设备状态和动作，而且不能仿真单片机控制器。由于应用的侧重点不同和通用项目中控制对象的多样性，这类软件的图像动态过程显示相对简单，缺乏生动的视觉动态过程，再加上这些软件操作相对复杂，在教学领域应用这些仿真系统存在较多的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于工业自动控制课程中教学实验的实时视觉仿真系统。利用FLASH动画播放软件和Adobe FLASH制作的动画媒体文件结合单片机为核心组成的接口电路，在计算机上模拟仿真自动控制对象元件(如：电机、电磁阀、继电器、加热电阻丝等)及环境(如：温度、湿度、行程开关等)，仿真系统作为可编程控制器PLC或其他单片机嵌入式控制器的模拟控制对象，借助FLASH超强的动画表现能力，实现自动控制全自动视觉实时仿真，以直观和接近实际应用的方式来检验可编程控制器PLC或其他单片机嵌入式系统控制程序的设计及运行情况。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种FLASH电气自动控制视觉仿真科教系统，其特征在于：它由FLASH播放软件和仿真接口硬件模块两大部分构成，FLASH播放软件运行于基于Windows xp平台的PC机上，PC机通过USB口与仿真接口硬件模块通讯接口相连，仿真接口硬件模块上的开关量输入/输出口和模拟量输入/输出口分别与仿真目标控制器上的开关量输出/输入口和模拟量输出/输入口相连。

所述仿真接口硬件模块由电源电路，单片机核心电路，USB、RS485通讯电路，开关量输入电路，开关量输出电路，模拟量输入电路，模拟量输出电路组成。

所述电源电路是整个仿真接口硬件模块的供电电路；所述单片机核心电路是仿真接口模块的核心电路；所述USB、RS485通讯电路是仿真接口模块与PC机通讯的桥梁；所述开关量(Di)输入电路用于采集开关信号；所述开关量(Do)输出电路用于输出开关量信号；所述模拟量输入(Ai)电路用于采集模拟量数据；所述模拟量输出(Ao)电路用于输出模拟量数据。

所述的一种FLASH电气自动控制视觉仿真科教系统，其特征在于：该系统软件由两部分构成，①是运行于PC机Windows XP平台的软件；②是运行于仿真接口模块的单片机嵌入式平台软件，该系统的数据采集和输出具体步骤如下：

(a)运行于PC上的软件以Windows XP为平台，以FLASH播放软件为中心，管理播放FLASH动画媒体文件，与数据库交换数据，与USB/RS232接口通讯；

(b)、FLASH播放的FLASH动画媒体文件使用美国Adobe公司提供的AdobeFlash动画软件设计，每一个FLASH动画媒体文件对应一个仿真模型，因FLASH设计的动画媒体文件本身不具备数据库读写和USB/RS232通讯的能力，这些就由FLASH播放软件来完成；

(c)、FLASH播放软件使用美国Borland C++Builder设计，具备强大的数据库管理和计算机硬件通讯管理能力；FLASH设计的动画媒体文件与FLASH播放软件通过内部SOCKET以特定的协议双向通讯并交换数据。FLASH播放软件除了管理和播放动画媒体文件外，还是动画媒体文件与数据库、USB/RS232接口之间通讯的桥梁；