虛擬立體車庫實訓平臺與PLC教學.pdf

1、自動化立體車庫的控制系統(tǒng)通常涉及常規(guī)運動控制、變頻調(diào)速控制、節(jié)能控制等方面，是一個綜合程度高、相對比較復雜的控制系統(tǒng)，因此被許多高校作為典型控制系統(tǒng)，用于電氣自動化領域的教學載體。由于立體車庫的結(jié)構(gòu)復雜，占用空間較大，需要大量的硬件與資金投入，無法在學校建立與實際立體車庫系統(tǒng)相一致的系統(tǒng)。
　　為了進一步拓寬知識面，加深對自動化技術的深層次的認識以及拓寬高校 PLC（Programmable Logic Controller）教學

2、的方向，本文瞄準PLC在我國正處于上升的趨勢，面對各高校對于PLC教學實訓平臺的欠缺，研究制作了此套立體車庫虛擬實訓平臺。在該虛擬系統(tǒng)中，只有控制器采用硬件實物PLC，而立體車庫的視覺化和狀態(tài)監(jiān)控完全由PC機端軟件實現(xiàn)。本文運用Unity3D以及Maya等建模、渲染軟件制作立體車庫的虛擬實訓平臺，在PC機中將整個立體出庫精密的展示，按照自動化立體車庫的運行裸機使其（通過二維軟件的二次開發(fā)接口）動態(tài)的展示整體車庫的效果，并通過通信端口，與

3、PLC相連接，使學生能夠直觀的感受到PLC的控制與運行。
　　本論文設計和實現(xiàn)了一個基于3D虛擬技術的四層五位的升降橫移式立體車庫模擬系統(tǒng)，用以與PLC教學實踐相結(jié)合。通過通信接口模塊與 PLC、變頻器、觸摸屏等控制單元構(gòu)成一個綜合實訓平臺。實現(xiàn)與實際立體車庫系統(tǒng)基本一致的運動控制功能，滿足PLC課程實踐教學的需要。論文主要的研究工作如下：
　　1、系統(tǒng)基于功能及總體架構(gòu)的設計,探索虛擬場景與外部硬件相結(jié)合的模式，分析軟硬件

4、的通信模式，找出與之兼容的模式，從而解決軟硬件交互通信問題。
　　2、實現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)對整體教學軟件系統(tǒng)進行監(jiān)控，并實現(xiàn)立體車庫的運行邏輯，設置虛擬位置傳感器信號，通過接口模塊輸出到PLC系統(tǒng)，實現(xiàn)閉環(huán)控制。
　　3、通過對升降橫移式自動化立體車庫的技術參數(shù)的計算，找出它與 PLC通信端口的通信原理以及規(guī)則，為串口程序的編制找到理論上的支持，通過實際編寫通信腳本文件，使這套虛擬立體車庫真正實現(xiàn)與PLC通信。
　　4、

5、通過軟件自身的物理引擎以及腳本的編寫，解決了自動化立體車庫三維模型的運動驅(qū)動，實現(xiàn)了虛擬立體車庫運動仿真過程。
　　本文將計算機虛擬現(xiàn)實技術應用到教學中，開發(fā)的虛擬實驗系統(tǒng)既能真實的表現(xiàn)實際生產(chǎn)系統(tǒng)的工作過程，同時又可以驗證學生的實際編程能力，系統(tǒng)具有功能全、成本低、效率高、可擴展性和可開發(fā)性強、工程實用性強等優(yōu)點?？蓮V泛應用于 PLC教學中，解決實驗教學過程中遇到的各種困難，節(jié)約實驗經(jīng)費，同時提高實驗的安全性，豐富了學生的工程實