CN115050243A - 一种基于s7协议建立plc云实验平台的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将教学模型、实验模型与“互联网+教育”、大数据等新兴技术相结合，在云端服务器上构建了虚拟控制对象场景，同时针对常用的PLC开发软件，运用软PLC中间件实现虚拟场景与PLC开发软件之间的数据交换的方法，云端服务器除了设有虚拟控制对象场景，还开设有面向高校教育的与课程相关的防作弊题库，达到题干相同、数据随机的效果以及设有实验人员管理等功能。本发明方法建立了常用PLC编程软件与虚拟控制对象场景的数据交换，实现了PLC实验不受时间、场地、设备等的限制，更好地开展关于PLC的线上实验教学，达到课内与课外相融合，理论与实践环节不隔离的目标。
Description
技术领域
本发明涉及实验教学技术领域，尤其是利用软中间件，搭建PLC虚拟仿真实验云平台的方法。
背景技术
可编程控制器(PLC)因可靠性高、应用面广、功能强大、使用方便，在工业控制各个领域得到了广泛的应用。现阶段，我国各大高等院校均纷纷开设PLC课程，是电气类、自动化类、机械类等专业学生的专业必修课，教学内容以PLC基础知识以及PLC的操作使用为主，其中实验教学所占比例较大，具有很强的实践性。该专业学生只有通过大量的实践教学，熟练掌握地相关的编程技巧，才能胜任就业后的工作或有效地进行下一步的研究性学习。
目前高校的PLC控制实验教学面临着投资成本高、占地面积大、实验内容简、少、实验时长固定等实际问题。将实验设备利用虚拟仿真技术进行处理，利用软中间进行虚拟控制对象与PLC开发软件之间的数据交互，搭建实验云平台就能较好的解决这些问题，并且还能响应国家号召，做到停课不停学，进行线上实验。
发明内容
针对现有PLC线上实验教学的不足，本发明的目的在于提供一种实现虚拟控制对象与PLC开发软件之间的数据交互的方法，该方法可运用于PLC云实验平台的搭建中，使得能涵盖所有PLC实验所需的虚拟控制对象。同时还提出搭建PLC云平台时虚拟控制对象与网页连接的方法，以及PLC实验的防作弊题库。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于S7协议与PLC开发软件进行通讯，并把获取到的数据转发给后台服务器的方法。
所述利用软中间的方法能够通过TCP协议接收到的S7报文包含TPKT、COTP、S7 PDU三部分，其中S7 PDU是实际产生作用的部分。而S7 PDU又分为HEADER、PARAMETER和DATA三部分。使得虚拟控制对象与网络后台进行数据交换。
所述搭建虚拟仿真对象的方法为利用建模软件对实验对象进行模型建立，利用3DMAX进行所需的格式转换，导出后缀为.FBX文件，再利用Unity3D将动画打包成WEBGL包嵌入网页。
所述的防作弊题库为根据题目id获取对应题目后用户根据获取到的题目进行回答，答案上传至后台进行智能校对，再利用网页获取判断结果进行展示。
附图说明
图1是软中间原理示意图。
图2为网页3D动画开发流程图；
具体实施方式
本方法搭建的云平台，实现PLC实验的线上教学，所述方法步骤包括：
1.搭建3D动画模型，利用建模软件进行建模，再利用3DMAX软件进行所需的格式转换后，运用Unity3D进行逻辑编写，使得网页能够加载Unity3D动画，并获取到实例；当网页收到后台信息后向Unity发送对应数据，确保动画和实验数据相匹配；Unity3D收到信息后进行对应动画；
2.搭建软中间件进行虚拟控制对象与PLC开发软件的数据交互，该交互表现在于PLC开发软件的数据能够控制建立在网页上的动画模型，同时动画模型的动作也直接反馈在软中间中，从而控制PLC开发软件的编写程序；
3.基于不同的虚拟控制对象，利用防作弊题库，出现随机化题目，题目中包含不同的控制逻辑；
4.学员在PLC开发软件上编写程序，实现控制逻辑；
5.云实验平台根据得到的控制信息，在数学模型中完成状态计算，判断控制逻辑的正误。将数据进行反馈，即为实验结果。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于S7协议建立PLC云实验平台的方法，其特征在于，包括：
1)云实验平台，所述的云实验平台根据本方法将2D/3D模型建立在网络页面中，基于防作弊题库，出示随机的控制逻辑，利用PLC编程软件所编写的程序，控制虚拟仿真实验模型，将控制结果进行统计。
2)软中间件，所述的软中间件从PLC编程软件读取控制数据，发送到虚拟控制对象中，同时虚拟对象控制结果能反馈到软中间件中，能观察实际数据交互情况。
2.根据权利要求1所述的云平台，其数据流程的特征在于：
1)所述的云实验平台部署在广域网，软中间件与虚拟控制对象、PLC编程软件与软中间件通过TCP/IP通讯协议相连接；
2)所述的2D/3D模型建立在网络页面中，利用建模软件进行建模，再利用利用3DMAX进行所需的格式转换，导出后缀为.FBX文件，再利用Unity3D将动画打包成WEBGL包嵌入网页。
3)所述的随机的控制逻辑，利用防作弊题库，对不同的PLC虚拟控制对象进行编译，使得不同学员所编写的逻辑不同，防止作弊。
3.根据权利要求1所述的云实验平台，其实验过程的特征在于：
1)学员在网页上观察虚拟控制对象所需的控制逻辑；
2)学员在PLC编程软件上进行逻辑程序编译；
3)打开软中间件，PLC软中间件读取编译好的程序；
4)打开网页，在网页中连接软中间件，进行数据交互，数据信息反馈到软中间件中，判断编译程序的正误，统计实验结果，进行反馈。
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