一种FLASH电气自动控制视觉仿真科教系统技术方案

本实用新型专利技术公开了FLASH电气自动控制视觉仿真科教系统，其特征是：它由FLASH播放软件和仿真接口硬件模块两大部分构成，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。其优点是利用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的模拟控制对象，实现自动控制视觉实时仿真。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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。专利技术内容本技术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，本技术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。本技术的有益效果是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。附图说明图I为本技术FLASH电气自动控制仿真科教系统应用原理图；图2为本技术中仿真接口硬件模块内部结构图；图3为本技术中硬件模块的电源电路；图4为本技术中硬件模块的单片机核心电路；图5为本技术中硬件模块的USB和RS485通讯电路；图6为本技术中硬件模块的开关量(Di)输入电路；图7为本技术中硬件模块的开关量输出(Do)电路；图8为本技术中硬件模块的模拟量输入(Ai)电路；图9为本技术中硬件模块的模拟量输出(Ao)电路；图10为本技术中软件结构框架图。具体实施方式为了详细说明本技术FLASH电气自动控制视觉仿真科教系统的
技术实现思路
、构造特征、以下结合实施方式并配合附图作进一步说明。本技术应用原理如图I所示由FLASH播放软件和仿真接口硬件模块两大部分构成。FLASH播放软件是针对本仿真系统特点设计的专用播放器，在基于WINDOWS XP平台的PC微型计算机上运行，FLASH播放软件主要功能其一，管理播放FLASH动画媒体文件；其二，建立起FLASH动画文件与单片机接口电路之间数据通讯的桥梁；其三，建立FLASH动画媒体文件与数据库数据通讯的桥梁。单片机接口电路以美国ATMEL ATMEGA64单片机或其它单片机为核心，与外围接口电路构成，具备32路开关量输入和输出，8路模拟量输入输出，同时预留了 TTL电平兼容的RS232扩展接口，以增加输入、输出端口数量，适应更大规模的仿真。单片机接口电路包括电源电路、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。通过对单片机软件设计，实时扫描接口板的输入输出端口，将接口板的开关量输入输出端口、模拟量输入输出端口的数据通过USB或者RS485通讯接口以特定的协议与FLASH播放软件双工通讯，FLASH播放软件再通过内部SOCKET与FLASH动画媒体文件交换数据，这样仿真接口模块的所有开关量、模拟量输入输出端口就与FLASH动画文件中的模拟对象元件建立起一一对应关系。实验时，将可编程控制器PLC或其他单片机嵌入式控制器的开关量和模拟量输入、输出端口连接仿真系统接口板的开关量和模拟量的输出、输入端口，运行时，FLASH动画中模拟对象元件会根据端口的状态和数据作出相应的动画动作，同时根据模拟对象的需要控制端口输出数据反馈给可编程控制器PLC或其他单片机嵌入式控制器，达到视觉实时仿真的效果。如图I所示，FLASH电气自动控制视觉仿真科教系统由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。如图2所示，仿真接口硬件模块由七部分构成即电源电路、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。如图3所示，电源电路是整个仿真接口硬件模块的供电电路，仿真接口模块需要5V和9V两种电源，目前PLC控制器大多使用直流24V供电，单片机嵌入式控制器使用直流12V供电，仿真接口模块直接使用相同电源。因此，电源电路需要将这两种电源电压转换，电源电路如图3所示，直流24V电源经ICl (LM2576S)、Cl、C2、DZ1、LI、Rl、R2、C3、C4组成的开关稳压电路将电压降为12V，DC-DC为12V-12V隔离电路，IC2 (LM7809)、C5、C6、C7、C8组 成9V稳压电路将12V降为9V，IC3 (LM7805)、C9、CIO、Cll组成5V稳压电路将9V降为5V。JPl为24V或12V选择开关，当2-3相连时，选择24V电源，当1_2相连时，选择12V电源。如图4所示，单片机核心电路是仿真接口模块的核心电路，单片机使用美国ATMEL的ATMEGA64，晶振Tl和C4、C5组成单片机振荡电路，R1、C1、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种FLASH电气自动控制视觉仿真科教系统，其特征在于：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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雄，邝必文，
申请(专利权)人：海南经保科技实业有限公司，
类型：实用新型
国别省市：