一種煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的仿真教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的仿真教學(xué)系統(tǒng)，包括用于仿真控制器的第一PLC、用于仿真生產(chǎn)設(shè)備的第二PLC，以及一個(gè)用于接收學(xué)員的操作輸入、并且提供仿真輸出的輸入輸出接口單元；所述輸入輸出接口單元與所述第一PLC連接，第一PLC與第二PLC通訊連接；本實(shí)用新型不需要真實(shí)的生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)模擬的方式給學(xué)員以現(xiàn)場(chǎng)感，培訓(xùn)效果好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的仿真教學(xué)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的仿真教學(xué)系統(tǒng)，特別是一種煙草行業(yè)的烘絲機(jī)仿真教學(xué)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，科技的水平不斷在發(fā)展，煙草行業(yè)的自動(dòng)化水平也不斷提高，廣泛使用了最新的電氣和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。在自動(dòng)化控制技術(shù)方面領(lǐng)先于大多數(shù)制造業(yè)，大量新設(shè)備在煙草行業(yè)開(kāi)始得到應(yīng)用。由于技術(shù)更新快，技術(shù)人員面對(duì)日益復(fù)雜和高端的新設(shè)備，很難在短時(shí)間內(nèi)掌握其正確操作方法和流程，從而造成設(shè)備更新，維護(hù)和技術(shù)創(chuàng)新難度的加大，影響到煙草生產(chǎn)中的效率，產(chǎn)量和安全性，需要對(duì)操作人員不斷進(jìn)行培訓(xùn)。
[0003]現(xiàn)有的培訓(xùn)方式有兩種，一種是現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)，另一種是通過(guò)文字、PPT等方式進(jìn)行傳統(tǒng)教育教學(xué)。第一種方式培訓(xùn)效果好，但是由于代價(jià)很高，而且容易造成生產(chǎn)、甚至是人身安全問(wèn)題，所以不能夠大量采用。第二種方式，由于沒(méi)有現(xiàn)場(chǎng)感，也無(wú)法使學(xué)員具體操作，培訓(xùn)效果很差。
[0004]所以現(xiàn)在亟需一種既能夠保證培訓(xùn)效果，成本又低的培訓(xùn)方案。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的仿真教學(xué)系統(tǒng)，用以克服現(xiàn)有培訓(xùn)方式的弊端。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是:
[0007]煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的仿真教學(xué)系統(tǒng)，包括用于仿真控制器的第一 PLC、用于仿真生產(chǎn)設(shè)備的第二 PLC，以及一個(gè)用于接收學(xué)員的操作輸入、并且提供仿真輸出的輸入輸出接口單元；所述輸入輸出接口單元與所述第一 PLC連接，第一 PLC與第二 PLC通訊連接；所述第
一PLC接收來(lái)自于輸入輸出接口單元的操作輸入數(shù)據(jù)，并送入第二 PLC，由第二 PLC根據(jù)其自身存儲(chǔ)的仿真模型進(jìn)行計(jì)算，將仿真結(jié)果通過(guò)第一 PLC送到輸入輸出接口單元，由輸入輸出接口單兀顯不仿真結(jié)果。
[0008]所述輸入輸出接口單元為觸摸屏和/或PC，所述觸摸屏用于顯示數(shù)字、圖表化的仿真結(jié)果；所述PC上安裝有GENESIS三維組態(tài)仿真軟件，用于顯示三維動(dòng)態(tài)的仿真結(jié)果。
[0009]所述第一 PLC與第二 PLC通過(guò)Profibus-DP總線通訊連接，觸摸屏與第一 PLC通過(guò)MPI總線連接，所述PC與第一 PLC通過(guò)以太網(wǎng)通訊連接。
[0010]所述生產(chǎn)設(shè)備為烘絲機(jī)，所述學(xué)員的操作輸入包括對(duì)煙絲溫度、濕度、轉(zhuǎn)速、流量的設(shè)置，啟動(dòng)、停止命令，以及PID調(diào)節(jié)的參數(shù)設(shè)置。
[0011]所述第一 PLC、第二 PLC與觸摸屏安裝在仿真控制柜中，觸摸屏設(shè)于控制柜的面板上；面板上還設(shè)有開(kāi)關(guān)按鈕。
[0012]所述PC還設(shè)有用于遠(yuǎn)程控制的通訊控制接口。
[0013]本實(shí)用新型的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)通過(guò)仿真的形式模擬現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備，既能夠保證培訓(xùn)效果、成本又低。具體來(lái)說(shuō)，第一 PLC用于模擬生產(chǎn)設(shè)備的控制器，第二 PLC用于模擬生產(chǎn)設(shè)備，其內(nèi)部存儲(chǔ)了需要模擬的生產(chǎn)設(shè)備的仿真模型，輸入輸出接口單元用于處理人機(jī)交互工作。第一 PLC接收來(lái)自于輸入輸出接口單元的、由學(xué)員給出的操作輸入數(shù)據(jù)，并送入第
二PLC，由第二 PLC根據(jù)其自身存儲(chǔ)的仿真模型進(jìn)行計(jì)算，模擬實(shí)際環(huán)境中，各種參數(shù)在控制器控制情況下的變化，將仿真結(jié)果通過(guò)第一 PLC送到輸入輸出接口單元，由輸入輸出接口單元顯示仿真結(jié)果。本實(shí)用新型不需要真實(shí)的生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)模擬的方式給學(xué)員以現(xiàn)場(chǎng)感，培訓(xùn)效果好。采用第一 PLC模擬控制器，還能夠訓(xùn)練學(xué)員的PLC編程能力。
[0014]本實(shí)用新型中，輸入輸出接口單元可以采用觸摸屏，也可以采用PC，也可以同時(shí)采用觸摸屏和PC。觸摸屏用于顯示數(shù)字、圖表化的仿真結(jié)果；PC上安裝有GENESIS三維組態(tài)仿真軟件，用于顯示三維動(dòng)態(tài)的仿真結(jié)果。
[0015]本實(shí)用新型將觸摸屏、第一 PLC、第二 PLC置于仿真控制柜中，仿真控制柜的外觀仿現(xiàn)場(chǎng)中的控制柜，使學(xué)員更加有現(xiàn)場(chǎng)感。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0017]圖2是圖1的模塊化框圖；
[0018]圖3是控制柜面板圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0020]本實(shí)施例中，煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備為烘絲機(jī)，包括用于仿真控制器的PLC1、用于仿真生產(chǎn)設(shè)備的PLC2，以及一個(gè)用于接收學(xué)員的操作輸入、并且提供仿真輸出的輸入輸出接口單元；輸入輸出接口單元與PLCl連接，PLCl與PLC2通訊連接；PLC1接收來(lái)自于輸入輸出接口單元的操作輸入數(shù)據(jù)，并送入PLC2，由PLC2根據(jù)其自身存儲(chǔ)的仿真模型進(jìn)行計(jì)算，將仿真結(jié)果通過(guò)PLCl送到輸入輸出接口單元，由輸入輸出接口單元顯示仿真結(jié)果。
[0021]如圖1、圖2，本實(shí)施例中，輸入輸出接口單元包括觸摸屏和PC，觸摸屏用于顯示數(shù)字、圖表化的仿真結(jié)果；PC上安裝有GENESIS三維組態(tài)仿真軟件，用于顯示三維動(dòng)態(tài)的仿真結(jié)果。PC還具備用于遠(yuǎn)程控制的通訊控制接口，可以使通過(guò)以太網(wǎng)發(fā)布成網(wǎng)頁(yè)形式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程培訓(xùn)，在線操作。
[0022]作為其它實(shí)施方式，輸入輸出接口單元也可以采用觸摸屏和PC其中任意一個(gè)。比如，若不需要三維動(dòng)態(tài)顯示，或者不需要遠(yuǎn)程培訓(xùn)，則可以?xún)H采用觸摸屏。
[0023]PLCl、PLC2選用的是S7-300系列可編程控制器，PLC2中模擬煙草制絲過(guò)程中溫度、濕度、水分、轉(zhuǎn)速等模型。PLCl充當(dāng)控制器的作用，對(duì)PLC2中的模型進(jìn)行PID控制，可以將模擬的實(shí)時(shí)曲線穩(wěn)定在設(shè)定值。PLCl和PLC2和之間采用PR0FIBUS-DP總線通訊方式。
[0024]學(xué)員可以學(xué)習(xí)編寫(xiě)開(kāi)關(guān)量邏輯控制程序，PID模擬量自整定程序的編寫(xiě)，OPC通訊協(xié)議的配置以及Profibus-DP總線通訊的配置。學(xué)員在通訊協(xié)議配置成功的情況下，開(kāi)關(guān)量邏輯控制程序編寫(xiě)的正確，控制柜上的啟動(dòng)停止按鈕，以及上位機(jī)烘絲機(jī)模型上的啟動(dòng)停止按鈕，都可以進(jìn)行烘絲機(jī)的啟動(dòng)和停止控制。PID模擬量自整定程序編寫(xiě)的正確，在上位機(jī)上設(shè)置好正確的參數(shù)后，實(shí)時(shí)值反饋曲線圖就能走出一條正確的實(shí)時(shí)值向設(shè)定值逼近的曲線。這樣就達(dá)到了培訓(xùn)學(xué)員編寫(xiě)PLC程序的效果。
[0025]作為其它實(shí)施方式，也可以對(duì)氣體生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行仿真，只需要更加生產(chǎn)設(shè)備的不同，在PLC2中構(gòu)建不同的模型，相應(yīng)的PLCl與PLC之間傳輸?shù)拿睢⒃O(shè)置參數(shù)和數(shù)據(jù)也相應(yīng)改變。
[0026]觸摸屏與PLCl通過(guò)MPI總線連接，PC與PLCl通過(guò)以太網(wǎng)通訊連接。觸摸屏可實(shí)現(xiàn)對(duì)煙草制絲中的溫度、濕度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和在線監(jiān)測(cè)，故障信息顯示，PID參數(shù)的修改等。PLCl的數(shù)字量模塊可以連接外部指示燈和開(kāi)關(guān)按鈕等，開(kāi)關(guān)按鈕可以進(jìn)行啟、停、復(fù)位、報(bào)警等功能。PLCl的以太網(wǎng)模塊用于與PC通訊連接。
[0027]如圖3，PLCl、PLC2與觸摸屏安裝在仿真控制柜中，觸摸屏設(shè)于控制柜的面板上；面板上設(shè)有開(kāi)關(guān)按鈕、指示燈等。
[0028]PC運(yùn)用GENESIS64軟件對(duì)煙草制絲設(shè)備及過(guò)程進(jìn)行三維組態(tài)仿真，可對(duì)可編程控制器2進(jìn)行啟?？刂?、PID參數(shù)修改、煙草制絲中的溫度、濕度等參數(shù)修改和監(jiān)控并繪制實(shí)時(shí)曲線、故障發(fā)生智能判斷和故障設(shè)備的動(dòng)態(tài)顯示等。GENESIS64系統(tǒng)中建立了烘絲機(jī)的3D模型，模型貼近真實(shí)的展現(xiàn)了煙草制絲過(guò)程中滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)、蒸汽、送絲機(jī)動(dòng)作等動(dòng)態(tài)場(chǎng)景。首先進(jìn)入烘絲機(jī)模型平臺(tái)，在操作面板上可以啟動(dòng)、停止烘絲機(jī)。根據(jù)實(shí)際需求在溫度、濕度、轉(zhuǎn)速、流量的數(shù)據(jù)框內(nèi)輸入需要的數(shù)值便可對(duì)烘絲機(jī)指定參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制。系統(tǒng)還具有溫度、濕度、轉(zhuǎn)速、流量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示功能，學(xué)員觀察實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并參照各項(xiàng)指標(biāo)在模型平臺(tái)控制選項(xiàng)中對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整以達(dá)到理想狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)行過(guò)程或者學(xué)員誤操作導(dǎo)致溫度、濕度、轉(zhuǎn)速、流量超出設(shè)定范圍時(shí)模型中會(huì)產(chǎn)生紅色報(bào)警，并提示可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因讓學(xué)員進(jìn)行排查和糾正錯(cuò)誤。在上位機(jī)中也添加了烘絲機(jī)的知識(shí)問(wèn)答功能，方便檢測(cè)學(xué)員對(duì)煙草烘絲理論知識(shí)的掌握情況。PC 11中還安裝了 SIMATIC NET軟件建立OPC服務(wù)器通過(guò)以太網(wǎng)與PLC2進(jìn)行通訊。
【權(quán)利要求】
1.一種煙草行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的仿真教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，包括用于仿真控制器的第一PLC、用于仿真生產(chǎn)設(shè)備的第二 PLC，以及一個(gè)用于接收學(xué)員的操作輸入、并且提供仿真輸出的輸入輸出接口單元；所述輸入輸出接口單元與所述第一 PLC連接，第一 PLC與第二 PLC通訊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿真教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入輸出接口單元為觸摸屏和/或PC，所述觸摸屏用于顯示數(shù)字、圖表化的仿真結(jié)果；所述PC上安裝有GENESIS三維組態(tài)仿真軟件，用于顯示三維動(dòng)態(tài)的仿真結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿真教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一PLC與第二 PLC通過(guò)Profibus-DP總線通訊連接，觸摸屏與第一 PLC通過(guò)MPI總線連接，所述PC與第一 PLC通過(guò)以太網(wǎng)通訊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿真教學(xué)系統(tǒng),其特征在于，所述第一PLC、第二 PLC與觸摸屏安裝在仿真控制柜中，觸摸屏設(shè)于控制柜的面板上；面板上還設(shè)有開(kāi)關(guān)按鈕。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿真教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述PC還設(shè)有用于遠(yuǎn)程控制的通訊控制接口。
【文檔編號(hào)】G09B9/00GK203535840SQ201320398107
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】王德吉, 栗衛(wèi)軍, 甄煥菊, 楊彬, 李源源, 張旭, 徐麗娟, 高程飛, 徐丁, 李芬, 夏勇, 宋小波 申請(qǐng)人:中國(guó)煙草總公司職工進(jìn)修學(xué)院