液壓系統中PLC電氣控制可視化教學實驗系統

姜丹丹

【摘 要】由于無法直觀的對液壓系統的電氣控制進行體驗，導致了學生在學習上存在一定的困難，所以，開發相應的可視化教學系統對于液壓傳動系統的教學具非常重要的意義。基于此，本文對液壓系統中PLC電氣控制可視化教學實驗系進行了論述，首先介紹了一些常用的可視化平臺，最后對液壓系統中PLC電氣控制可視化教學實驗系統的功能實現進行了討論。

【關鍵詞】液壓系統；PLC；可視化教學；仿真軟件

液壓傳遞由于效率高，易于調節等特點在機械工程設備中占有十分重要的位置，現在的電氣控制液壓系統一般分為兩種，一種是PLC控制，一種是繼電器控制。PLC控制的液壓系統由于功能全面，工作可靠所以應用比較廣泛。但是在進行PLC電氣控制的液壓系統學習時無法對系統進行直觀的觀察，因此應用虛擬的PLC電氣控制可視化教學實驗系統是非常有意義的。

一、常用可視化教學實驗平臺的介紹

（一）VISIO思維導圖

OfficeVisio是一款繪圖軟件，用VISIO繪制出的液壓系統圖不但簡單易懂，而且比較的美觀，所以VISIO在很多的學校或者是研究機構中具有非常廣泛的應用。思維導圖是通過對于顏色、形狀符號、曲線、圖像等的應用有效的表達發散性的思維的結構圖。使用VISIO思維導圖可以實現液壓傳動教學的模塊化，讓學生可以很好的了解知識點之間的聯系。

（二）三維造型軟件

通常情況下，實物比原理更加容易讓人理解，學生的學習興趣也會更大，利用三維造型軟件（NX、Pro/E等）來進行液壓系統的教學，教師可以通過立體三維圖形來進行相關的講解，同時很多的三維軟件都具有仿真功能，這更加幫助了學生對于液壓工作原理的理解。

（三）液壓仿真軟件

液壓仿真軟件是通過交互式動畫設計工具來進行演示，讓觀看者可以生動的了解到液壓元件的工作狀態。液壓仿真系統的使用可以讓學生對液壓系統有更深的理解，不但如此，仿真軟件還可以對液壓系統進行定量分析，仿真軟件里面包含有液壓元件的實物圖，通過對液壓元件的工作參數進行相應的設置，就可以改變元件的工作狀態，以此來進行定量分析。

二、PLC控制液壓系統可視化教學實驗系統

（一）仿真圖形畫面的設計

通過使用交互式動畫設計工具（例如Flash軟件）以及三維設計軟件，可以把液壓系統的運動模型通過二維或者三維的形式表現出來。組態監控軟件系統軟件可以根據接收到的虛擬PLC信號來讀仿真圖形進行動作的編輯或者是調用動作，組態監控軟件系統軟件可以結合液壓系統的工作原理和電氣系統需要達到的控制要求，在交互界面中建立相應的功能，以來建立相應的虛擬操作平臺。

（二）可編程控制器開發環境

本文通過三菱可編程控制器（PLC）來進行相應的舉例說明。三菱PLC功能的實現是通過特定的仿真軟件來進行的，例如仿真編程軟件GxDeveloper和仿真調試軟件GxSimulator。GxDeveloper所具有的功能是對PLC進行程序的編寫、功能的調試以及監控等，支持梯形圖編程、指令表編程、SFC編程、ST和FB編程。GxSimulator的作用是將已經編寫完成的控制器程序下載下來，并對程序進行模擬的調試運行。和一般的計算機編程語言（Java、C語言等）相比較，三菱的PLC有非常明顯的特有的優勢，三菱PLC的編程方法是可以通過圖形界面來進行組合編程，只要從庫中選取需要的功能模塊，并將其按照一定的聯系方式進行組合就可以形成程序流程。PLC通常情況下都會自帶有數據總線，例如SPI、RS-232、IIC等，這樣設計的意義是讓PLC可以非常方便的與其他的設備進行通信接口的連接，而且不需要在另外加設一些驅動硬件。通過MxOPCServer（伺服器）可以實現虛擬系統之間的信息交流，例如虛擬的PLC模塊與與液壓系統和操作臺之間的信息傳遞就可以通過伺服器實現。而PLC模塊和虛擬PLC模塊之間的連接控制是通過MXOPCConfigurator（配置程序）中建立虛擬實驗系統通訊數據庫來實現的。為了讓私服系統與組態監控軟件之間通信，要在組態監控軟件的伺服控制器中選擇由MXOPCServer提供的Mitsubishi.MXOPC.1OPC，并且在組態監控軟件的數據詞典中對相應的變量進行設置，把伺服系統的服務器中的虛擬PLC相對應的變量與之連接起來，并進行同時設置。

三、總結語

總而言之，液壓傳動在機械工程設備中是非常重要的一種，但是對于液壓系統的電氣控制由于無法看到，學生在學習的時候就會感覺很抽象，不容易被理解，因此需要通過一些平臺來進行可視化的教學。而液壓系統中PLC電氣控制可視化教學實驗系統就是通過虛擬的教學系統來實現可視化的教學系統，讓學生可以更好的對液壓系統的相關知識進行學習。

【參考文獻】

[1]李玉琴.基于工業組態軟件的遠程PLC虛擬控制系統的開發探析[J].電子測試，2018（Z1）：88-89.

[2]臧華東.信息化虛擬教學工廠在專業課程教學中的應用與實踐[J].內江科技，2016，37（12）：48+55.

[3]岳大靈，魏列江，劉增光.液壓系統PLC控制可視化虛擬教學實驗系統的設計[J].大學教育，2016（09）：137-139.