PLC训练系统软件平台的开发与设计
摘要
本论文依托某高校实验室建设“工业控制系统设计综合训练平台”项目展开论文研究工作,并设计了其组成部分“PLC训练系统”的软件平台。该训练系统给自动化及其相关专业的本科学生以方便的设计环境和清晰的概念,锻炼了学生工业控制系统设计的能力。
论文首先分析了当前PLC实验教学的现状,提出了一种“软件仿真对象+硬件控制器”的实验室建设方案。然后对该方案设计的PLC训练系统进行了整体介绍。接着重点介绍了作者设计的软件平台的各个组成部分,包括信号处理部分程序、仿真被控对象的设计、管理软件及其数掘库。对于通讯部分,论文介绍了如何设计动态链接库来完成USB通讯和以太网通讯。论文中分析了被控对象仿真技术,并介绍了如何用对象仿真软件SIMIT来进行对象仿真。另外还重点探讨了软件平台设计中所需要用到的OPC技术,并介绍了作者如何在VC环境下设计OPC数据访问的客户端和服务器。
论文最后以两个作者设计的仿真被控对象为例介绍了PLC训练系统软件平台的使用,并以此验证了本PLC训练系统软件平台在实验教学中发挥的作用。本PLC训练系统软件平台可以培养自动化及相关专业的在校生得到接近于实际控制系统的工程训练,具有较强的实际意义。
This paper depends on the university's laboratory items of basic construction "synthesis training platform of industrial control system". Author has designed its constituent "the PLC training system" software platform. It gives the automation and the related specialized undergraduate by the convenient design environment and the clear concept and exercises then industrial control system design ability.
This paper analyzs the current PLC experiment teaching present situation first, proposed a new laboratory construction plan called "the software simulation object + hardware controller". Then this paper has carried on the whole introduction to this project design's PLC training system overall. Then it has introduced the software platform each constituent with emphasis,include the program in the MCU, the design of simulation of controlled plant on PC,the manage platform and related databaseon PC machine. To discuss the Communication part, this paper has formulated a custom communication protocol and has designed two dlls based on the protocol. One uses for the USB communication and the other uses for the Ethernet communication. This paper has analyzed the simulation controlled plant principle and technical and its product software SIMIT. In addition it has discussed the OPC technology with emphasis and has designed the OPC data accessing client software and the server software in VC project.
This paper introduces finally take two simulation controlled plant as the example of using software platform of the "PLC training system", and confirmes its effection in PLC experiment teaching through them. It can be see the great value of this system in the Practical application because it makes the college student majored in automation and some correlation can get the training which like a real control system.
论文首先分析了当前PLC实验教学的现状,提出了一种“软件仿真对象+硬件控制器”的实验室建设方案。然后对该方案设计的PLC训练系统进行了整体介绍。接着重点介绍了作者设计的软件平台的各个组成部分,包括信号处理部分程序、仿真被控对象的设计、管理软件及其数掘库。对于通讯部分,论文介绍了如何设计动态链接库来完成USB通讯和以太网通讯。论文中分析了被控对象仿真技术,并介绍了如何用对象仿真软件SIMIT来进行对象仿真。另外还重点探讨了软件平台设计中所需要用到的OPC技术,并介绍了作者如何在VC环境下设计OPC数据访问的客户端和服务器。
论文最后以两个作者设计的仿真被控对象为例介绍了PLC训练系统软件平台的使用,并以此验证了本PLC训练系统软件平台在实验教学中发挥的作用。本PLC训练系统软件平台可以培养自动化及相关专业的在校生得到接近于实际控制系统的工程训练,具有较强的实际意义。
This paper depends on the university's laboratory items of basic construction "synthesis training platform of industrial control system". Author has designed its constituent "the PLC training system" software platform. It gives the automation and the related specialized undergraduate by the convenient design environment and the clear concept and exercises then industrial control system design ability.
This paper analyzs the current PLC experiment teaching present situation first, proposed a new laboratory construction plan called "the software simulation object + hardware controller". Then this paper has carried on the whole introduction to this project design's PLC training system overall. Then it has introduced the software platform each constituent with emphasis,include the program in the MCU, the design of simulation of controlled plant on PC,the manage platform and related databaseon PC machine. To discuss the Communication part, this paper has formulated a custom communication protocol and has designed two dlls based on the protocol. One uses for the USB communication and the other uses for the Ethernet communication. This paper has analyzed the simulation controlled plant principle and technical and its product software SIMIT. In addition it has discussed the OPC technology with emphasis and has designed the OPC data accessing client software and the server software in VC project.
This paper introduces finally take two simulation controlled plant as the example of using software platform of the "PLC training system", and confirmes its effection in PLC experiment teaching through them. It can be see the great value of this system in the Practical application because it makes the college student majored in automation and some correlation can get the training which like a real control system.
引文
[1]陈波等.PLC教学实验中仿真技术的应用研究.实验室技术与管理.2005,22(2)
[2]夏建生.国外电工学课程教学中若干特点及探讨.电气电子教学学报.2000,22(3)
[3]李瑞程,陈国联.可编程序控制器(PLC)在实验教学中的应用.实验技术与管理.2003,20(6)
[4]金文兵等.自动化类专业实验远程教学的实践与探索.实验室研究与探索.2008,27(3)
[5]张婕,熊湘晖.PLC原理与应用的实验教学改革.实验室科学.2007,6
[6]孙林等.设计实验的教学方法在PLC教学中的应用.职业教育研究.2006,5
[7]吴春江.关系数据库设计的规范化.河北建筑工程学院学报.2006,24(4)
[8]纪澎琴等.COM中的可连接对象与连接点机制及其实现.计算机系统应用.2004,23(7)
[9]周红建等.中间件OPC技术在工业控制系统中的应用.计算机工程.2004,30(23)
[10]李福军等.OPC技术应用于工业测试系统的研究.自动化仪表.2006,2
[11]徐联贵等.基于OPC技术的MATLAB与组态王通信模块设计.工业控制计算机.2007,20(3)
[12]吴庚坤.应用OPC接口实现S7-200 PLC网络与PC数据通讯.青岛远洋船员学院学报.2006,4
[13]纪强君等.基于Visual C++的OPC客户端实现.计算机应用.2007,26(4)
[14]刘晓光等.OPC技术在工业自动化中的应用.电气时代.2003,7
[15]田俊峰.一种基于C/S模式的分布式数据库服务器系统模型.计算机工程应用.2003.23
[16]邹云涛,吴重光.OPC DA客户端的三种实现方式.自动化博览.2004,21
[17]王彬如.基于面向对象方法的实时仿真平台的研究与开发.武汉大学硕士论文.2005,4
[18]李健.基于组件的虚拟实验平台的面向对象实现.大连理工大学硕士论文.2006,6
[19]樊明龙.PLC仿真实验系统的设计.东南大学硕士论文.2002,2
[20]常香.被控对象模拟系统的分析与建立.北京工业大学硕士论文.2000,6
[21]盛佺.虚拟实验系统的算法设计及模式应用.北京邮电大学硕士论文.2006,3
[22]陈波.基于虚拟仿真的PLC模拟实验系统研究.浙江大学硕士论文.2005,1
[23]李华玲.面向对象的仿真系统研究及其在虚拟实验中的作用.华北工学院硕士论文.2003,3
[24]庞庆尧.基于C/S模式的远程控制系统研究开发.浙江大学硕士论文.2003,1
[25]杜高鹏.虚拟教学实验室通信调度管理技术研究.西北工业大学硕士论文.2006,3
[26]张慧敏.基于C/S模式多平台网络通信系统研究.中国科学院硕士论文.2002,12
[27]李梁.基于OPC技术的自动化软件的研究.电子科技大学硕士论文.2003,3
[28]胡淑梅.基于OPC的控制组态的研究与实现.东南大学硕士论文.2006,3
[29]叶超邦.OPC数据访问服务器的开发与研究.华北电力大学硕士论文.2006,4
[30]刘蕾.微软数据访问技术的分析与应用.东北财经大学硕士论文.2008,3
[31]黄晓宇.OPC数据访问服务器测试平台研究及开发.华北电力大学硕士论文.2006,12
[32]西门子(中国)有限公司.深入浅出西门子S7-200PLC.北京:北京航空航天大学出版社,2004
[33]潘琢金.C8051Fxxx高速SOC单片机原理及应用.北京:北京航空航天大学出版社.2002
[34]SIEMENS AG.SIMIT5用户手册.2003
[35]Dale Rogerson.COM技术内幕-微软组件对象模型.北京:清华大学出版社.1997
[36]北京安婕尔软件技术有限公司.OPC服务器开发工具包使用手册.版本:3.0
[37]罗宇航.流行PLC实用程序及设计(西门子S7-200系列).西安:西安电子科技大学出版社.2006
[38]汪晓平.PLC可编程控制器系统开发实例.北京:人民邮电出版社,2004
[39]伍俊良.Delphi应用系统开发指南.北京:电子工业出版社,2001
[40]林锐.高质量C++/C编程指南.北京:电子工业出版社,2001
[41]侯俊杰.深入浅出MFC(第二版).武汉:华中科技大学出版社,2001
[42]G.C.Wash,O Beldiman and L.G.Bushnell.Asymptoic Behavior Of Networked Control System.IEEE Trans-Actions on Automatic Control.2001,46(7)
[43]Marcin Lawenda,Norbert Meyer,Tomasz Rajtar.General Conception of the Virtual Laboratory.Lecture Notes in Computer Science.2004,Volume 3038
[44]Silicon Laboratories.USBxpress Development Kit Programmers'Guide
[45]SIEMENS.SIMIT Operating Manual,Version 5.0 SP1,2004
[46]The OPC Foundation.OPC DA 2.05a Custom Specification.6,2002
[47]The OPC Foundation.OPC DAAuto 2.02 Specification.2,1999
[48]The OPC Foundation.OPC Common 1.00 Specification.10,1998
[49]Goss,Dennis E.PLC device and process simulator.ISA TECH/EXPO Technology Update Conference Proceedings.v50,1995
[2]夏建生.国外电工学课程教学中若干特点及探讨.电气电子教学学报.2000,22(3)
[3]李瑞程,陈国联.可编程序控制器(PLC)在实验教学中的应用.实验技术与管理.2003,20(6)
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[11]徐联贵等.基于OPC技术的MATLAB与组态王通信模块设计.工业控制计算机.2007,20(3)
[12]吴庚坤.应用OPC接口实现S7-200 PLC网络与PC数据通讯.青岛远洋船员学院学报.2006,4
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[16]邹云涛,吴重光.OPC DA客户端的三种实现方式.自动化博览.2004,21
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[33]潘琢金.C8051Fxxx高速SOC单片机原理及应用.北京:北京航空航天大学出版社.2002
[34]SIEMENS AG.SIMIT5用户手册.2003
[35]Dale Rogerson.COM技术内幕-微软组件对象模型.北京:清华大学出版社.1997
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[40]林锐.高质量C++/C编程指南.北京:电子工业出版社,2001
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[43]Marcin Lawenda,Norbert Meyer,Tomasz Rajtar.General Conception of the Virtual Laboratory.Lecture Notes in Computer Science.2004,Volume 3038
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[49]Goss,Dennis E.PLC device and process simulator.ISA TECH/EXPO Technology Update Conference Proceedings.v50,1995