15-2DP/PN 作为 PLC 控制器，以 Siemens Simatic NET OPC Server 作为 OPC 服务器程序，以TCP/IP作为PLC控制器与PC机之间的通讯网络。
[0075]参照前述的本发明方法步骤，具体实施过程如下:
[0076]步骤1、进行程序编制，对需要的三部分程序并行编制，提高编制效率。
[0077]1.1)编制设备虚拟样机程序
[0078]选用3DS MAX作为处理三维模型的平台，选用3DVIA Virtools 5.0软件作为编制三维仿真程序的平台。
[0079]处理三维模型:首先导出UG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，以满足虚拟现实技术中实时渲染的简模要求；最后导出三维简模。
[0080]编制三维仿真程序:首先将导出的三维简模导入3DVIA Virtools 5.0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AG机械臂通过CD液压缸支撑臂的伸缩而绕A点上下运动。
[0081]1.2)编制PLC控制程序
[0082]在Simatic Step 7编制平台上，根据控制要求编制起重设备的PLC控制程序。
[0083]1.3)编制OPC客户端程序
[0084]基于3DVIA Virtools SDK 和 Siemens Siamtic NET OPC Sever，使用 VC++编制OPC客户端程序。
[0085]步骤2、搭建硬件
[0086]如图4所示，搭建PLC控制系统、PC机及通讯网络。
[0087]PLC控制系统由电源模块PS 307、CPU模块S7-315-2DP/PN、模拟量输入Al模块(Al 8x12位)、模拟量输出AO模块(A0 8x12位)、操作手柄组成。由于以TCP/IP作为通讯网络，而S7-315-2DP/PN控制器的PN 口具有TCP/IP功能，因此直接使用PN 口作为PLC控制器端的通讯网口。
[0088]PC机直接使用普通网卡。
[0089]步骤3、安装程序及配置通讯
[0090]将步骤I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。
[0091]3.1)下载PLC控制程序
[0092]将步骤1.2)编制的PLC控制程序下载至S7-315-2DP/PN控制器中，并运行。
[0093]3.2)安装OPC服务器程序
[0094]首先安装Siemens提供的Simatic NET OPC Server程序至PC机上，然后在Simatic NET OPC Server上配置PLC控制程序与OPC客户端程序之间的数据通讯。
[0095]3.3)安装OPC客户端程序
[0096]首先安装OPC客户端程序至PC机上，然后在OPC客户端程序上配置OPC服务器程序与设备虚拟样机程序之间的数据通讯。
[0097]3.4)安装设备虚拟样机程序
[0098]安装设备虚拟样机程序至PC机上，并运行。
[0099]步骤4、测试程序
[0100]依据控制要求进行设备虚拟样机辅助测试起重设备的PLC控制程序。上述对于起重设备具有三个控制要求，每个控制要求的测试流程都一样，以下以AG机械臂的运动速度与操作手柄输入成比例关系控制要求为例，进行测试流程说明:
[0101]4.1)程序测试员操作手柄进行线性比例控制输入。
[0102]4.2)PLC控制程序首先读取CD支撑臂的液压缸长度虚拟传感器数据、操作手柄输入，然后根据控制需求进行逻辑控制、运动控制运算，最后进行控制输出。
[0103]4.3) OPC服务器程序读取PLC控制程序的控制输出。
[0104]4.4)OPC客户端读取OPC服务器程序上的PLC控制程序的控制输出，并传输给设备虚拟样机程序。
[0105]4.5)设备虚拟样机程序依据PLC控制程序的控制输出，进行CD液压缸的伸缩运动，进行带动AG机械臂绕A点的上下运动。
[0106]此时程序测试员通过观察、监测设备虚拟样机的运动情况一一AG机械臂的运动速度与操作手柄输入是否成比例关系，若未满足控制要求则进行程序修改及优化。
[0107]4.6)设备虚拟样机程序执行仿真动作的同时，将CD支撑臂液压缸的伸缩长度以虚拟传感器数据的形式输出。
[0108]4.7) OPC客户端程序读取CD支撑臂液压缸的伸缩长度虚拟传感器数据，并传输至OPC服务器程序；
[0109]4.8) OPC服务器程序把⑶支撑臂液压缸的伸缩长度虚拟传感器数据输出至PLC控制程序，作为PLC控制程序的检测信号输入，即成。
[0110]其他操作性能的测试流程以此类推，安全、高效地实现用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序。
【主权项】
1.一种用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，其特征在于，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 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I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。2.如权利要求1所述的用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，其特征在于，所述的步骤I中，四部分程序分别是: DPLC控制程序，即实验对象机械设备的PLC控制程序，在PLC控制系统中的PLC控制器上运行； 2)OPC服务器程序，使用PLC控制器厂商提供的OPC服务器程序，再通过对应的通讯配置，就能够完成PLC控制程序与OPC客户端程序之间的数据通讯； 3)OPC客户端程序，基于OPC基金会或者PLC控制器厂商提供的OPC客户端编制框架编制的通讯接口程序，完成OPC服务器程序与设备虚拟样机程序之间的数据通讯； 4)设备虚拟样机程序，设备虚拟样机用于三维模拟机械设备的物理运动情况，以PLC的控制输出作为驱动设备虚拟样机动作的输入，同时把设备的虚拟传感器数据返回给PLC控制程序。3.如权利要求1所述的用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，其特征在于，所述的步骤2中，硬件的物理架构包括三部分: DPLC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； 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。4.如权利要求1所述的用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，其特征在于，所述的步骤3中，具体包括: 3.1)安装PLC控制程序 将步骤1.2)编制的PLC控制程序安装至PLC控制器中，并运行； 3.2)安装OPC服务器程序 首先安装PLC控制器厂商提供的OPC服务器程序至PC机上，然后在OPC服务器程序上配置PLC控制程序与OPC客户端程序之间的数据通讯； 3.3)安装OPC客户端程序 首先安装OPC客户端程序至PC机上，然后在OPC客户端程序上配置OPC服务器程序与设备虚拟样机程序之间的数据通讯； 3.4)安装设备虚拟样机程序 安装设备虚拟样机程序至PC机上，并运行。5.如权利要求1所述的用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，其特征在于，所述的步骤4中，根据信号流向，测试程序的流程分为八个小步骤，并循环执行，具体如下:.4.1)程序测试员进行操作指令输入，包括操作按钮、开关、旋钮、手柄等输入设备； . 4.2)PLC控制程序首先读取检测信号、操作指令等输入，然后根据控制需求进行逻辑控制、运动控制运算，最后进行控制输出，包括开关量及模拟量； . 4.3) OPC服务器程序读取PLC控制程序的控制输出；. 4.4)0PC客户端读取OPC服务器程序上的PLC控制程序的控制输出，并传输给设备虚拟样机程序； . 4.5)设备虚拟样机程序依据PLC控制程序的控制输出进行相应仿真动作，程序测试员通过观察、监测设备虚拟样机的运动情况，判断PLC控制程序的逻辑控制、运动控制等控制输出是否满足控制要求，若不合理则进行PLC控制程序修改及优化，直至满足控制要求；.4.6)设备虚拟样机程序执行仿真动作的同时，输出虚拟传感器数据； .4.7) OPC客户端程序读取虚拟传感器数据，并传输至OPC服务器程序； .4.8) OPC服务器程序把虚拟传感器数据输出至PLC控制程序，作为PLC控制程序的检测信号输入。
【专利摘要】本发明公开了一种用设备虚拟样机辅助测试PLC控制程序的方法，步骤包括：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；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；步骤4、测试程序，并根据测试结果进行修改、优化，即成。本发明的方法，减少单独编制三维模型的成本及时间；同时提高PLC控制程序测试的安全性。
【IPC分类】G05B19/05
【公开号】CN104932405
【申请号】CN201510275411
【发明人】林康, 于兴军, 梁春平, 张鹏飞, 高源
【申请人】宝鸡石油机械有限责任公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月26日