一种自动化仿真系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种自动化仿真系统和方法，该系统包括：上位机、下位机和仿真计算机，上位机与下位机相连接，下位机与仿真计算机相连接；上位机用于输入控制程序和控制信号，并将控制程序发送至下位机；下位机用于扫描执行控制程序，并基于其接收到的仿真计算机的反馈信号和上位机输入的控制信号，生成相应的控制指令，并述控制指令发送至仿真计算机；仿真计算机用于接收控制指令，执行控制指令，并实时显示执行控制指令的执行结果；本发明专利技术实施例所提供的系统和方法能够实现令使用者在使用时更直观和全面进行学习的目的。

An automatic simulation system and method

The present invention provides an automatic simulation system and method, the system includes: upper and lower machine and computer simulation, is connected with the upper machine and lower machine, machine and simulation computer connected; PC control program for input and control signals, and the control program is sent to the lower computer to lower computer; scanning program execution control, and a control signal based on the feedback signal and the PC input it receives from the computer simulation, generate the corresponding control commands, and the control command is sent to the computer simulation; simulation computer is used for receiving the control command, execute control commands, and display the results of the implementation of the instruction execution control system and implementation; the method of the invention can realize the user in the use of more intuitive and comprehensive learning purpose.

【技术实现步骤摘要】
一种自动化仿真系统和方法
本专利技术涉及虚拟仿真
，具体而言，涉及一种自动化仿真系统和方法。
技术介绍
近年来，随着国内工业4.0国家战略的提出，国内自动化技术快速发展，各种计算机仿真系统和自动化仿真实训台广泛用于培养高校和企业的自动化学科人才。传统的计算机仿真方法通过对系统功能抽象、建立系统模型、分析试验等步骤对实际的系统进行模拟仿真；计算机仿真系统无法与实物系统进行实时互动，且现有的自动化仿真实训台的执行机构单一，使用者在进行使用时不能更直观和全面的进行操作和学习。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种自动化仿真系统和方法，以达到使用者在进行使用时能够更直观和全面的进行操作和学习的目的。第一方面，本专利技术实施例提供了一种自动化仿真系统，包括：上位机、下位机和仿真计算机，所述上位机与下位机相连接，所述下位机与仿真计算机相连接；所述上位机用于输入控制程序和控制信号，并将所述控制程序发送至所述下位机；所述下位机用于扫描执行所述控制程序，并基于其接收到的仿真计算机的反馈信号和上位机输入的控制信号，生成相应的控制指令，并将所述控制指令发送至所述仿真计算机；所述仿真计算机用于接收所述控制指令，执行所述控制指令，并实时显示执行所述控制指令的执行结果。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中：所述下位机为可编程逻辑控制器PLC控制器，所述PLC控制器通过仿真机信号接口与所述仿真计算机相连接，所述PLC控制器通过所述仿真机信号接口与所述仿真计算机进行数据交换；所述仿真机信号接口设置有模数转换器，所述下位机输出的控制指令通过所述模数转换器进行模数转换后传输至所述仿真计算机，以使所述仿真计算机识别所述控制指令。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中：所述PLC控制器通过网线与所述上位机相连接，所述上位机通过所述网线将所述控制程序发送至所述下位机。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中：所述上位机安装有人机接口HMI组态软件，基于所述HMI组态软件实现人机交互；所述上位机通过人机交互控制整个系统的开始和结束。结合第一方面的第一种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中：所述仿真计算机包括：工艺模型建立模块、UNITY虚拟场景显示模块，所述工艺模型建立模块设置有与所述UNITY虚拟场景显示模块进行通讯连接的通讯接口以及与仿真机信号接口进行通讯连接的通讯接口；所述工艺模型建立模块用于搭建被控制对象的数学模型，为所述数学模型赋予参数值生成被控对象的工艺模型；所述UNITY虚拟场景模块用于将被控对象所处的工艺现场以3D动画场景的形式进行显示，所述仿真计算机接收所述控制指令，所述控制指令包含有被控对象动作所需的参数，所述仿真计算机通过工艺模型建立模块的通讯接口将所述数据传输至虚拟场景模块，所述UNITY虚拟场景模块根据所述数据控制控制3D动画场景中的被控对象动作。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中：所述通讯接口为网络接口或者TCP/IP通讯接口。结合第一方面的第四种可能的实施方式，本专利技术实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中：所述工艺模型建立模块在MATLAB/SIMULINK下搭建被控制对象数学模型。结合第一方面，本专利技术实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中：所述仿真计算机还设置有从文本到语言TTS语音播报模块，所述TTS语音播报模块用于播报所述执行结果。第二方面，本专利技术实施例提供了一种自动化仿真方法，所述方法包括：上位机接收使用者输入的控制程序，并将所述控制程序发送至下位机；所述下位机接收所述控制程序，扫描执行所述控制程序，并基于其接收到的仿真计算机的反馈信号和上位机输入的控制信号生成控制指令；所述下位机将所述控制指令发送至仿真计算机；所述仿真计算机接收所述控制指令，执行所述控制指令，并实时显示执行控制指令的执行结果。结合第二方面，本专利技术实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中：所述控制器为PLC控制器，所述PLC控制器通过仿真机信号接口与仿真计算机相连接，所述上位机接收使用者输入的PLC程序，并将所述PLC程序发送至下位机；所述仿真计算机包括：工艺模型建立模块、UNITY虚拟场景显示模块，所述工艺模型建立模块设置有与所述UNITY虚拟场景显示模块进行通讯连接的通讯接口以及与仿真机信号接口进行通讯连接的通讯接口；所述工艺模型建立模块用于搭建被控制对象的数学模型，为所述数学模型赋予参数值生成被控对象的工艺模型；所述UNITY虚拟场景模块用于将被控对象所处的工艺现场以3D动画场景的形式进行显示；所述仿真计算机接收所述控制指令，执行所述控制指令，并实时显示执行控制指令的执行结果，包括：所述仿真计算机接收所述控制指令，所述控制指令包含有被控对象动作所需的参数数据；所述仿真计算机通过工艺模型建立模块的通讯接口将所述参数数据传输至UNITY虚拟场景模块；所述UNITY虚拟场景模块根据所述参数数据控制控制3D动画场景中的被控对象动作。本专利技术实施例提供的一种自动化仿真系统和方法，系统中设有上位机、下位机和仿真计算机，上位机与下位机相连接，下位机与仿真计算机相连接；使用者通过上位机输入控制程序，上位机将该控制程序发送至下位机，下位机扫描执行该控制程序，并基于其接收到的仿真计算机的反馈信号和上位机输入的控制信号，生成相应的控制指令，并将该控制指令发送至仿真计算机；仿真计算机接收控制指令，并执行该控制指令，并实时显示执行该控制指令的执行结果，使用者可以直观的看到控制程序的执行结果；本专利技术实施例中所提供的一种自动化仿真系统和方法，能够使使用者在进行使用过程中直观的看到控制程序执行所得到的控制结果，进而满足使使用者进行更直观和全面的操作和学习。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术使用者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本专利技术的一个实施例所提供的一种自动化仿真系统的结构示意图；图2示出了本专利技术的一个实施例所提供的另一种自动化仿真系统的结构示意图；图3示出了本专利技术实施例二所提供的一种自动化仿真方法的流程示意图；图4示出了本本专利技术实施例二所提供的另一种自动化仿真方法的流程示意图。图标：101-上位机；102-下位机；103-仿真计算机；201-PLC控制器；202-仿真机信号接口。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动化仿真系统，其特征在于，包括：上位机、下位机和仿真计算机，所述上位机与下位机相连接，所述下位机与仿真计算机相连接；所述上位机用于输入控制程序和控制信号，并将所述控制程序发送至所述下位机；所述下位机用于扫描执行所述控制程序，并基于其接收到的仿真计算机的反馈信号和上位机输入的控制信号，生成相应的控制指令，并将所述控制指令发送至所述仿真计算机；所述仿真计算机用于接收所述控制指令，执行所述控制指令，并实时显示执行所述控制指令的执行结果。

【技术特征摘要】
1.一种自动化仿真系统，其特征在于，包括：上位机、下位机和仿真计算机，所述上位机与下位机相连接，所述下位机与仿真计算机相连接；所述上位机用于输入控制程序和控制信号，并将所述控制程序发送至所述下位机；所述下位机用于扫描执行所述控制程序，并基于其接收到的仿真计算机的反馈信号和上位机输入的控制信号，生成相应的控制指令，并将所述控制指令发送至所述仿真计算机；所述仿真计算机用于接收所述控制指令，执行所述控制指令，并实时显示执行所述控制指令的执行结果。2.根据权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述下位机为可编程逻辑控制器PLC控制器，所述PLC控制器通过仿真机信号接口与所述仿真计算机相连接，所述PLC控制器通过所述仿真机信号接口与所述仿真计算机进行数据交换；所述仿真机信号接口设置有模数转换器，所述下位机输出的控制指令通过所述模数转换器进行模数转换后传输至所述仿真计算机，以使所述仿真计算机识别所述控制指令。3.根据权利要求2所述的仿真系统，其特征在于，所述PLC控制器通过网线与所述上位机相连接，所述上位机通过所述网线将所述控制程序发送至所述下位机，所述控制程序为PLC程序。4.根据权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述上位机还用于人机交互控制整个系统的开始和结束，并显示控制画面。5.根据权利要求2所述的仿真系统，其特征在于，所述仿真计算机包括：工艺模型建立模块、UNITY虚拟场景显示模块，所述工艺模型建立模块设置有与所述UNITY虚拟场景显示模块进行通讯连接的通讯接口以及与仿真机信号接口进行通讯连接的通讯接口；所述工艺模型建立模块用于搭建被控制对象的数学模型，为所述数学模型赋予参数值生成被控对象的工艺模型；所述UNITY虚拟场景模块用于将被控对象所处的工艺现场以3D动画场景的形式进行显示，所述仿真计算机接收所述控制指令，所述控制指令包含有被控对象动作所需的参数，所述仿真计算机通过工艺模型建立模块的通讯接口将所述数据传输至UNITY虚拟场景模块，所述UN...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐肖伟，宋碧颖，刘英伟，刘群峰，李济瀚，杨威，
申请(专利权)人：北京金恒博远科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11