一种面向虚拟ＰＬＣ的仿真控制板制造技术

本实用新型专利技术是一种实现ＰＬＣ控制的面向虚拟ＰＬＣ的仿真控制板，包括连接单元（２）和硬件仿真电路板（３）。用于实现上位机１对由ＬＥＤ灯构成的实物控制对象１８的可编程序控制。本实用新型专利技术是结合目前流行的虚拟ＰＬＣ开发的状况设计的，相对于传统仿真，省去了硬件仿真要将ＰＬＣ程序下载到硬件ＰＬＣ中的步骤，可以直接在ＰＣ机上对实物控制对象（１８）进行可编程序控制；在花费上，单片机较硬件ＰＬＣ具有明显的价格优势；本实用新型专利技术是个通用模块，可以进行多种实物控制对象（１８）的控制，具有很好的推广价值。本实用新型专利技术是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的一种面向虚拟ＰＬＣ的仿真控制板。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于PLC仿真技术，特别是一种用于LED灯模拟仿真对象的面向虚拟 PLCW M端口仿真控制板。
技术介绍
可编程序控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)是在集成电路、计 算机技术基础上发展起来的一种新型工业控制设备。PLC具有可靠性高、抗干扰能力强、专 用化和模块化，适用于恶劣的控制现场，在工业控制领域得到广泛的应用。然而存在着技术 垄断、价格昂贵等的缺陷，随着PC-Based控制技术的发展，如何保留PLC的诸多优点而克服 上述缺点已成为近年来工业控制领域研究的热点之一。因此，虚拟PLC应运而生。虚拟PLC是一种基于计算机的软件控制系统，具有传统硬件PLC在功能、可靠性、 速度、故障查找等方面的所有特点，利用计算机技术将标准的工业计算机转换成全功能的 PLC控制器。目前虚拟PLC有两种形式，一种是利用高级编程语言开发出PLC的图形化编辑平 台，实现PLC指令系统的解释，完全用软件替代实际的PLC，但存在真实性欠佳的缺点；另一 种是基于总线协议，利用计算机自身相应的硬件来实现PLC硬件组件的功能，但是会带来 成本的增加。
技术实现思路
本技术的目的在于考虑上述问题而提供一种面向虚拟PLC的仿真控制板，将 虚拟PLC与硬件仿真电路板有机结合，实现对LED灯模拟对象的可编程序控制。为了实现上述专利技术目的，本技术包括如下技术特征一种面向虚拟PLC的仿 真控制板，其特征在于包括相互连接的连接单元和硬件仿真电路板；所述连接单元与上位 机连接，所述硬件仿真电路板与实物控制对象连接，所述仿真控制板用于实现上位机对实 物控制对象的可编程序控制。所述上位机为虚拟PLC运行平台。所述连接单元为USB电源数据线和USB接口。所述硬件仿真电路板包括电源模块、通讯模块、下位机模块；所述电源模块的外部 电源利用上位机的电源通过连接单元供电，电源模块对外部电源稳压处理后与通讯模块、 下位机模块和实物控制对象连接供电。所述电源模块包括滤波单元、稳压单元、电源开关和电源指示灯；所述电源模块通 过电源开关经稳压处理后与下位机模块和实物控制对象连接供应电源，而通讯模块电源是 由USB接口的电源经滤波处理后直接供给。所述通讯模块实现USB接口与下位机模块间数据的双向通讯。所述下位机模块连接和驱动实物控制对象，实现和上位机的实时通讯，并对上位 机发送来的数据进行解析，监测实物控制对象电路的运行状态。3所述下位机模块包括单片机芯片、复位键和晶振；单片机芯片PO 口和P2 口作为控 制信号的输出端，驱动实物控制对象；Pl 口作为控制信号的输入端，接收用户操作信号的 输入。本技术一种面向虚拟PLC的仿真控制板采用单片机作为下位机代替传统 PLC，利用串口通讯技术完成虚拟PLC对硬件电路的仿真控制。无需将PLC程序进行下载， 可直接在上位机上运行虚拟PLC，即可进行实物控制对象的驱动和实时控制。相比于传统的 PLC仿真，成本更为低廉。面向虚拟PLC的M端口仿真控制板的搭建使其功能更为接近实 际中的应用，对PLC这门学科的了解和学习更具体和全面。在PLC的教学、培训等方面，具 有很好的推广价值。附图说明图1为本技术的总体工作原理图；图2为本技术的电源模块接线图；图3、4分别为本技术2个串口通讯指示灯与通讯模块的连接示意图；图5为本技术的通讯模块接线图；图6为本技术的下位机模块接线图。具体实施方式实施例本技术提供的一种面向虚拟PLC的仿真控制板，包括连接单元2和硬件仿真 电路板3 ；用于实现上位机1对由LED灯构成的实物控制对象18的可编程序控制。如图1 所示。上述上位机1主要是高级语言开发的虚拟PLC运行平台。该平台可以进行PLC指 令的编辑和编译、串口通讯的设定、PLC控制指令的发送和接收下位机模块发送的数据、调 试PLC指令的运行等。是整个硬件电路模块的控制核心，驱动整个虚拟PLC仿真平台的运 行时序。上述连接单元2主要是USB电源数据线、USB接口 4等。通过它可以将控制指令 传输到硬件仿真电路板3的下位机模块7，从而驱动实物控制对象18的运行；同时将下位 机模块7的数据传输给上位机1，实现上位机1和下位机模块7间的双向通讯。另外，本实 用新型中，连接单元2还提供了硬件仿真电路板3中电源模块5的外部电源供应。上述硬件仿真电路板3主要包括电源模块5、通讯模块6、下位机模块7。硬件仿真 电路板3可以直接连接实物控制对象18，通过解析上位机1发送来的指令，对实物控制对象 18进行驱动控制，并实时监测实物控制对象18的运行时序。上述硬件仿真电路板3中的电源模块5，其外部电源是利用上位机(I)USB接口中 的+5V电源，通过连接单元2中USB电源数据线提供的。电源模块5对其进行稳压处理后 分别对通讯模块6、下位机模块7以及实物控制对象18提供电源供应。它包括电源开关8、 电源指示灯9,470 μ F/25V电解电容、100 μ F/IOV的电解电容、47 μ F/16V电解电容、0. 1 μ F 的电容以及1ΚΩ的电阻各一个。如图2所示。上述电源模块5中的电源开关8是控制着下位机模块7和实物控制对象18的电源供应，而通讯模块6电源是由USB接口 4的VCC端经滤波处理后直接供给，无需经过电源 开关8的控制。保证了通讯模块6中的USB转串口芯片14在通电情况下即可被上位机1 识别，从而分配相应的虚拟COM 口。而下位机模块7在进行指令解析程序烧录时，往往需要 冷启动，通过电源开关8的开合，可以方便的完成此操作。上述电源模块5中的电源指示灯9是为了方便用户在操作时检查上位机1电源供 应是否正常，也可以由它直接显示下位机模块7等的电源供应情况。上述硬件仿真电路板3中的通讯模块6主要是实现USB接口 4中的D-和D+端与 下位机模块7间数据的双向通讯。由于上位机1的控制指令是通过USB 口发送的，并不是 串口数据，所以数据到达下位机模块7前要先进行协议的解析；另外，下位机模块7串行通 讯接口的电平要求的是标准的TTL电平，而USB接口提供的电平并不匹配，所以USB 口信号 的电平也要经处理匹配后再进行连接。上面这些工作主要由PL2303HX芯片14来完成，也 是该通讯模块的核心。该模块还包括2个PNP三极管10、三极管10的型号为三极管1015， 2个串口通讯指示灯11，12、1个12. OMHZ晶振13、1个10yF/16V电解电容、4个0. IyF电 容、2个22pF电容、1个220ΚΩ电阻、2个2 Ω电阻、2个IOK Ω电阻、1个13ΚΩ电阻、4 个470 Ω的电阻。如图3所示。上述通讯模块6中的PL2303HX芯片14是目前应用广泛的一种USB 口转串口芯片， 具有的自动握手模式，可以进行串口通讯。上位机1发送的信号经其处理后传输给下位机 模块7，相当于安装了一个串口，不存在USB协议，等效于把上位机1送出的指令通过RS232 电平转换直接连到下位机模块7。PL2303HX具有观个引脚，需外接晶振，只要极少的外接 电路即可完成转串口的功能。上述通讯模块6中的PNP三极管SA1015是为了检测上位机1和下位机模块7间是 否在进行串口数据的传输而添加的。一旦基极电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向虚拟ＰＬＣ的仿真控制板，其特征在于包括相互连接的连接单元（２）和硬件仿真电路板（３）；所述连接单元（２）与上位机（１）连接，所述硬件仿真电路板（３）与实物控制对象连接（１８），所述仿真控制板用于实现上位机（１）对实物控制对象（１８）的可编程序控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何汉武，胡兆勇，段玉涛，陈印，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]