一种虚实结合的电气控制及智能控制三维虚拟仿真实验研究平台装置

本发明为电气控制及智能控制技术领域，涉及工业自动化技术和智能控制技术、传统继电接触电气控制技术、电气与PLC控制技术、PLC智能控制技术、过程控制、自动控制及智能控制等技术。

随着工业技术革命的不断进步，电气自动化技术领域的发展也在不断进步，电气控制技术正在从传统的电气控制技术向高度自动化及智能化方向发展，传统制造业正在转型升级，正在向高度自动化和智能化方向转型升级。针对这一趋势德国提出了工业4.0发展战略，中国提出了2025发展战略。针对这些发展战略，智能控制技术研究已成为当今全世界研究的热点，电气自动化和智能化控制技术产业已成为当今和未来重要的技术产业。目前工业届和高等学校等研究机构也正在针对工业自动化和智能化控制技术进行深入研究，已经把虚拟仿真技术作为研究的重点技术之一。在虚拟仿真技术研究方面，针对不同的研究对象和系统已研究出许多研究成果，如工业过程控制系统、电力系统、交通系统、电机控制系统等虚拟仿真平台和仿真系统软件成果。但是在针对工业高度自动化和智能化控制技术方面，能够实现虚实结合的三维虚拟仿真系统和虚实结合的虚拟仿真实验研究平台方面及实际技术产品方面还未见相关技术报道。目前在高等学校实验室也没有这方面相应的实验技术装置，目前工科高等学校在各专业人才培养方面，各专业实验室仍在使用由大量硬件构成的传统实验平台技术装置进行实验和实际研究。而这种以大量硬件构成的传统实验平台技术装置在使用中容易损坏难以维修，并且使用和维护经费投入大，难以更新换代，使得高等学校专业人才的培养难以跟上工业电气自动化技术领域发展的时代要求。目前，在工业电气化产品开发方面，也缺乏这种虚实结合的三维虚拟仿真系统和虚实结合的虚拟仿真实验研究平台。

本发明针对工业电气自动化和智能化控制技术领域中的电气控制系统仿真问题，高等学校工科专业人才培养的实验技术装置难以更新换代，难以跟上工业电气自动化技术领域发展的时代要求，提出了一种虚实结合的电气控制及智能控制三维虚拟仿真实验研究平台装置。

其特征是通过该虚实结合的三维虚拟仿真实验研究平台装置，不仅可以实现由传统的虚拟继电器和虚拟接触器构成虚拟继电接触电气控制系统，进行三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真实验研究及电气新产品开发的控制系统仿真实验研究；也可实现由虚拟继电接触控制器和虚拟可编程序控制器(PLC)构成虚拟混合电气控制系统，进行三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究及电气新产品开发的控制系统仿真实验研究；也可实现由多台虚拟可编程序控制器(PLC)构成虚拟通用电气控制系统及智能控制系统，进行三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究及电气新产品开发的控制系统仿真实验研究；也可实现由多台虚拟主控计算机构成虚拟联网电气控制及智能控制系统，进行三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究及电气新产品开发的联网控制系统仿真实验研究；也可实现由本发明的实验研究平台装置上的主控计算机和可编程序控制器(PLC)构成虚实结合的或真实的电气控制及智能控制系统，进行多种实验研究及电气新产品开发的控制系统仿真实验研究；也可实现由本发明的多台实验研究平台构成虚实结合的或真实的联网控制及电气新产品开发的联网控制系统，进行虚实结合的或真实的联网控制系统仿真实验研究；也可由本发明的实验研究平台装置与现场实际控制对象的开关量信号、模拟量信号、数据量等控制信号通过输入和输出口进行连接，构成实控虚和虚控实及实控虚再虚控实的虚实结合电气控制系统，进行虚实结合的三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究及电气新产品开发的控制系统仿真实验研究。该虚实结合的虚拟仿真实验研究平台装置，不仅可应用于高等学校电气类和机电类专业人才培养的电气控制与PLC控制及智能控制等课程的实验研究平台，并可替代电气自动化控制类课程的完全以硬件构成的传统实验平台装置，以便解决完全以硬件构成的传统实验平台装置使用时容易损坏修复困难的问题，同时可以解决以硬件构成的传统实验平台装置难以更新迭代问题。同时也可用于工业电气自动化领域的电气新产品开发的控制系统仿真实验研究。

附图1所示为一种虚实结合的电气控制及智能控制三维虚拟仿真实验研究平台装置结构示意图，主要由支撑柜体、正立面控制柜体、控制台面三部分组成。如说明书附图1所示，图1中1正立面控制柜体，2控制台面，3右侧支撑柜体，4左侧工具抽屉，5右侧工具抽屉，6仿真显示屏，7仿真主控计算机，8仿真操作键盘，9电流和电压等电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块，10可编程序控制器(PLC)主机，11电机速度和频率等非电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块，12输入通信信号和数据量输入转换模块，13数字量/模拟量(D/A)信号输出转换和驱动模块，14开关量输出转换和驱动模块，15变频驱动模块，16输出通信信号和数据量输出转换模块，17仿真实验平台电源和工作状态指示灯，18电流和电压等电量模拟量信号输入接口，19开关量输入接口，20电机速度和频率等非电量模拟量信号输入接口，21输入通信信号和数据量输入接口，22模块13的输出接口，23模块14的输出接口，24模块15的输出接口，25模块16的输出接口，26控制台面触摸屏。

附图2所示为一种虚实结合的电气控制及智能控制三维虚拟仿真实验研究平台装置的电气控制及智能控制系统组成图。如说明书附图2所示，图2中6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、19、20、21、22、23、24、25、26各代号名称与图1中6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、19、20、21、22、23、24、25、26各代号名称完全一致，是相互对应关系。

下面根据附图对本发明的技术方案和具体实施方式进行详细说明。

如说明书附图1所示，本发明装置主要由支撑柜、正立面控制柜、控制台面三部分组成。本发明装置支撑柜主要由3右侧支撑柜体、4左侧工具抽屉和左侧支撑立面板、5右侧工具抽屉等几部分组成。7仿真主控计算机安装于3右侧支撑柜体中，8仿真操作键盘安装于3右侧支撑柜体和4左侧工具抽屉之间，整个支撑柜体可以由木质板材或木质复合板材制成。本发明装置控制台面主要由2控制台面体和26控制台面触摸屏等组成。26控制台面触摸屏安装于2控制台面体上面，整个控制台面体安装于支撑柜体上面，整个控制台面体可以由木质板材或木质复合板材制成。正立面控制柜主要由正立面控制柜体1和6仿真显示屏、9电流和电压等电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块、10可编程序控制器(PLC)主机、11电机速度和频率等非电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块、12输入通信信号和数据量输入转换模块、13数字量/模拟量(D/A)信号输出转换和驱动模块、14开关量输出转换和驱动模块、15变频驱动模块、16输出通信信号和数据量输出转换模块、17仿真实验平台电源和工作状态指示灯、18电流和电压等电量模拟量信号输入接口、19开关量输入接口、20电机速度和频率等非电量模拟量信号输入接口、21输入通信信号和数据量输入接口、22模块13的输出接口、23模块14的输出接口、24模块15的输出接口、25模块16的输出接口等组成。6仿真显示屏安装于正立面控制柜中央，其余各输入模块及输入接口和输出模块及输出接口分别安装于正立面控制柜二侧。整个正立面控制柜安装于控制台面上面，整个正立面控制柜体可以由木质板材或木质复合板材制成，也可以由金属板材和木质复合板材混合制成。

如说明书附图2所示，18电流和电压等电量模拟量信号输入接口、19开关量输入接口、20电机速度和频率等非电量模拟量信号输入接口、21输入通信信号和数据量输入接口，分别与9电流和电压等电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块、10可编程序控制器(PLC)主机、11电机速度和频率等非电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块、12输入通信信号和数据量输入转换模块的输入口相连接。9电流和电压等电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块的输出口，分别与7仿真主控计算机、10可编程序控制器(PLC)主机的输入口相连接。10可编程序控制器(PLC)主机的输出口分别与7仿真主控计算机、14开关量输出转换和驱动模块、15变频驱动模块、16输出通信信号和数据量输出转换模块的输入口相连接，其中与7仿真主控计算机和16输出通信信号和数据量输出转换模块的连接为输入和输出双向连接。11电机速度和频率等非电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块的输出口，分别与10可编程序控制器(PLC)主机、7仿真主控计算机的输入口相连接。12输入通信信号和数据量输入转换模块的输出口，分别与10可编程序控制器(PLC)主机、7仿真主控计算机的输入口相连接。8仿真操作键盘的输出口与7仿真主控计算机的输入口相连接。7仿真主控计算机的输出口，分别与6仿真显示屏、26控制台面触摸屏、13数字量/模拟量(D/A)信号输出转换和驱动模块、14开关量输出转换和驱动模块、15变频驱动模块、16输出通信信号和数据量输出转换模块的输入口相连接，其中7仿真主控计算机的输出口与16输出通信信号和数据量输出转换模块和26控制台面触摸屏之间的连接，为输入和输出双向连接。13数字量/模拟量(D/A)信号输出转换和驱动模块、14开关量输出转换和驱动模块、15变频驱动模块的输出口，分别与22模块13的输出接口、23模块14的输出接口、24模块15的输出接口相连接。16输出通信信号和数据量输出转换模块的输出口，分别与10可编程序控制器(PLC)主机输入口、25模块16的输出接口相连接，16输出通信信号和数据量输出转换模块的输出口与10可编程序控制器(PLC)主机之间为输入和输出双向连接。

如说明书附图1和附图2所示，在7仿真主控计算机中，安装有专门开发的虚实结合的电气控制及智能控制三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究专用软件。并在7仿真主控计算机中建立有电气控制系统及智能控制系统三维场景建模的电气元器件库文件、实验研究过程特性参数和特性曲线及图表显示软件、虚拟测试仪器和虚拟仪表库文件、实验研究过程评价和管理等软件。

如说明书附图1和附图2所示，在实现由继电器和接触器构成的继电接触电气控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真实验研究时。可根据继电接触电气控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的继电接触电气控制系统线路要求。在本发明的实验研究平台装置上的6仿真显示屏上，通过操作图1和图2中的8仿真操作键盘或26控制台面触摸屏，调用7仿真主控计算机中虚拟继电接触电气控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真软件。调用仿真软件中的电气元器件库文件中的相应虚拟元器件模型图，在6仿真显示屏上建立起电气控制系统的三维虚拟场景图。进一步通过调用7仿真主控计算机中的三维虚拟仿真软件，在6仿真显示屏上进行电气控制的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的继电接触电气控制系统线路的虚拟仿真实验研究。并且通过调用7仿真主控计算机文件库中的虚拟测试仪器和虚拟仪表，进行相关实验数据的虚拟测试，并可在6仿真显示屏上显示出相应实验数据和特性曲线及图表，从而实现由继电接触电气控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真实验研究。

如说明书附图1和附图2所示，在实现由虚拟继电接触控制器和单台虚拟可编程序控制器(PLC)为控制器构成虚拟混合电气控制系统，进行三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究时。可根据继电接触和单台可编程序控制器(PLC)为控制器构成混合电气控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的继电接触和可编程序控制器(PLC)为控制器构成的混合电气控制系统线路要求。在本发明实验研究平台装置上的6仿真显示屏上，通过操作图1和图2中的8仿真操作键盘或26控制台面触摸屏，调用7仿真主控计算机中继电接触控制器和可编程序控制器(PLC)构成的混合电气控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真软件。调用仿真软件中相应的电气元器件库文件中的相应虚拟元器件模型图，在6仿真显示屏上建立起虚拟继电接触控制器和单台虚拟可编程序控制器(PLC)构成的混合电气控制系统的三维虚拟场景图。进一步通过调用7仿真主控计算机中的三维虚拟仿真软件，在6仿真显示屏上进行继电接触控制器和单台可编程序控制器(PLC)构成的混合电气控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的继电接触控制器和可编程序控制器(PLC)构成的混合电气控制系统线路的虚拟仿真实验研究。并且通过调用7仿真主控计算机文件库中的虚拟测试仪器和虚拟仪表，进行相关实验数据的虚拟测试，并可在6仿真显示屏上显示出相应实验数据和特性曲线及图表，从而实现由虚拟继电接触控制器和单台虚拟可编程序控制器(PLC)为控制器构成虚拟混合电气控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真实验研究。

如说明书附图1和附图2所示，在实现由多台虚拟可编程序控制器(PLC)构成主从电气控制系统的三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究时，可将其中一台PLC作为主控制器，其余各台PLC作为从控制器，构成多台虚拟PLC联网的虚拟主从控制系统。可根据多台可编程序控制器(PLC)构成联网主从电气控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的PLC电气控制系统线路要求。在本发明的实验研究平台装置上的6仿真显示屏上，通过操作图1和图2中的8仿真操作键盘或26控制台面触摸屏，调用7仿真主控计算机中多台可编程序控制器(PLC)构成的联网电气控制系统三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真软件。调用仿真软件中相应的电气元器件库文件中的相应虚拟元器件模型图，在6仿真显示屏上建立起多台可编程序控制器(PLC)构成联网主从电气控制系统三维虚拟场景图。进一步通过调用7仿真主控计算机中的三维虚拟仿真软件，在6仿真显示屏上进行多台可编程序控制器(PLC)构成联网主从电气控制系统基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的可编程序控制器(PLC)构成的电气控制系统线路的虚拟仿真实验研究。并且通过调用7仿真主控计算机文件库中的虚拟测试仪器和虚拟仪表，进行相关实验数据的虚拟测试，并可在6仿真显示屏上显示出相应实验数据和特性曲线及图表，从而实现由多台虚拟可编程序控制器(PLC)构成虚拟联网主从电气控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真实验研究。

如说明书附图1和附图2所示，在实现由一台虚拟计算机作为上位机和多台虚拟可编程序控制器(PLC)作为下位机构成虚拟主从电气控制及智能控制系统的三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究时。可根据系统计算机和可编程序控制器(PLC)构成的电气控制及智能控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的系统计算机和可编程序控制器(PLC)构成的电气控制及智能控制系统线路要求。在本发明的实验研究平台装置上的6仿真显示屏上，通过操作图1和图2中的8仿真操作键盘或26控制台面触摸屏，调用7仿真主控计算机中的虚拟计算机和虚拟可编程序控制器(PLC)构成的电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真软件。调用仿真软件中相应的电气元器件库文件中的相应虚拟元器件模型图，在6仿真显示屏上建立起虚拟计算机和虚拟可编程序控制器(PLC)构成的电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景图。进一步通过调用7仿真主控计算机中的三维虚拟仿真软件，在6仿真显示屏上进行系统计算机和可编程序控制器(PLC)构成的电气控制及智能控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的系统计算机和可编程序控制器(PLC)构成的电气控制及智能控制系统的虚拟仿真实验研究。并且通过调用7仿真主控计算机文件库中的虚拟测试仪器和虚拟仪表，进行相关实验数据的虚拟测试，并可在6仿真显示屏上显示出相应实验数据和特性曲线及图表，从而实现由虚拟计算机作为上位机和多台虚拟可编程序控制器(PLC)作为下位机构成的虚拟主从电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真实验研究。

如说明书附图1和附图2所示，在实现由多台虚拟计算机为控制器构成的电气控制及智能控制系统的三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究时，其中一台虚拟计算机作为上位主控计算机，其余各台作为下位控制计算机，构成虚拟计算机主从电气控制系统。可根据多台计算机控制系统构成的电气控制及智能控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的计算机电气控制及智能控制系统线路要求。在本发明的实验研究平台装置上的6仿真显示屏上，通过操作图1和图2中的8仿真操作键盘或26控制台面触摸屏，调用7仿真主控计算机中由多台虚拟计算机控制系统构成的电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真软件。调用仿真软件中相应的虚拟计算机控制系统电气元器件库文件中的相应虚拟元器件模型图，在6仿真显示屏上建立起多台虚拟计算机控制系统构成的电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景图。进一步通过调用7仿真主控计算机中的三维虚拟仿真软件，在6仿真显示屏上进行多台计算机控制系统构成的电气控制及智能控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的计算机控制系统构成的电气控制及智能控制系统的虚拟仿真实验研究。并且通过调用7仿真主控计算机文件库中的虚拟测试仪器和虚拟仪表，进行相关实验数据的虚拟测试，并可在6仿真显示屏上显示出相应实验数据和特性曲线及图表，从而实现由多台虚拟计算机控制系统构成的电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真实验研究。

如说明书附图1和附图2所示，也可由本发明实验研究平台装置上的可编程序控制器(PLC)和控制现场的输入、输出控制信号构成真实的PLC电气控制系统，进行真实的PLC电气控制系统实验研究。可根据可编程序控制器(PLC)电气控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的可编程序控制器(PLC)电气控制系统线路要求。在本发明实验研究平台装置上，通过18电流和电压等电量模拟量信号输入接口、19开关量输入接口、20电机速度和频率等非电量模拟量信号输入接口，分别连接控制现场的电量模拟量信号、开关量输入信号、非电量模拟量信号。现场控制信号经9电流和电压等电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块、11电机速度和频率等非电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块，转换进入10可编程序控制器(PLC)主机，由10可编程序控制器(PLC)主机进行编程控制。通过与10可编程序控制器(PLC)主机输出口相连接的，13数字量/模拟量(D/A)信号输出转换和驱动模块、14开关量输出转换和驱动模块、15变频驱动模块的输出口与控制现场的控制对象相连接，构成真实的PLC电气控制系统，进行真实的可编程序控制器(PLC)构成的电气控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的可编程序控制器(PLC)电气控制系统线路的实验研究。

如说明书附图1和附图2所示，也可由系统计算机和可编程序控制器(PLC)构成虚实结合的或真实的计算机与PLC电气控制系统及智能控制系统，进行虚实结合的或真实的计算机与PLC电气控制系统及智能控制系统的实验研究。可根据计算机与PLC电气控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、电气控制设备产品开发的计算机与PLC电气控制系统线路要求。在本发明实验研究平台装置上，通过连接18电流和电压等电量模拟量信号输入接口、19开关量输入接口、20电机速度和频率等非电量模拟量信号输入接口、21输入通信信号和数据量输入接口，分别连接控制现场的电量模拟量信号、开关量输入信号、非电量模拟量信号、输入通信信号和数据量输入信号。现场控制信号经9电流和电压等电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块、11电机速度和频率等非电量模拟量/数字量(A/D)信号输入转换模块、12输入通信信号和数据量输入转换模块，分别转换进入7仿真主控计算机和10可编程序控制器(PLC)主机，由7仿真主控计算机和10可编程序控制器(PLC)主机进行主从编程控制。通过与7仿真主控计算机和10可编程序控制器(PLC)主机输出口相连接的，13数字量/模拟量(D/A)信号输出转换和驱动模块、14开关量输出转换和驱动模块、15变频驱动模块、16输出通信信号和数据量输出转换模块的输出口与控制现场的控制对象相连接，构成虚实结合的或真实的计算机与PLC电气控制系统，进行虚实结合的或真实的计算机与PLC电气控制系统的基础验证性实验线路、设计性实验线路、综合创新性实验线路、智能控制系统线路、电气控制设备产品开发的计算机与PLC电气控制系统线路的实验研究。

如说明书附图1和附图2所示，可由本发明的多个实验研究平台通过通信接口和相关信号连接口，构成多台实验研究平台联网的多计算机和多PLC联网的复杂控制系统。其中有一台实验研究平台作为主控制台，其余各台作为从控制台，进行多计算机和多PLC构成的复杂电气控制系统及智能控制系统虚实结合的或真实系统的实验仿真研究。如图2所示，联网控制的方案可以有三种。其中方案一是由一台实验研究平台上的PLC作为主控制器，其余各实验研究平台上的PLC作为从控制器，组成多PLC二层架构的PLC主从联网控制系统。方案二是由一台实验研究平台上的仿真主控计算机作为主控制器，其余各实验研究平台上的PLC作为从控制器，构成由一台主控计算机与多台PLC组成二层架构的计算机与PLC主从联网控制系统。方案三是由一台实验研究平台上的仿真主控计算机作为主控计算机，其余各实验研究平台上的计算机和PLC作为从控制器，构成由一台主控计算机与多台计算机及多台PLC组成三层架构的计算机与计算机及PLC主从联网控制系统。从而实现多计算机和多PLC构成的复杂电气控制系统及智能控制系统虚实结合的或真实的控制系统的仿真实验研究。

如图2所示，上述联网控制方案一，可在本发明实验研究平台装置上，通过21输入通信信号和数据量输入接口、25模块16的输出接口，分别与其他同类型的实验研究平台的21输入通信信号和数据量输入接口、25模块16的输出接口进行交叉连接到PLC的通信输入和输出接口。从而组成由一台实验研究平台上的PLC作为主控制器，其余各实验研究平台上的PLC作为从控制器，组成多PLC二层架构的PLC主从联网控制系统，并将控制现场的实际控制信号从各实验研究平台的各有关输入口和输出口接入。从而可进行虚实结合的或真实的多PLC二层架构的PLC主从联网控制系统的基础验证性实验、设计性实验、综合创新性实验、电气控制设备产品开发的多PLC电气控制系统的仿真实验研究。

如图2所示，上述联网控制方案二，可在本发明实验研究平台装置上，通过21输入通信信号和数据量输入接口、25模块16的输出接口，分别与其他同类型的实验研究平台的21输入通信信号和数据量输入接口、25模块16的输出接口进行交叉连接到PLC的通信输入和输出接口。从而组成由一台实验研究平台上的仿真主控计算机作为主控制器，其余各实验研究平台上的PLC作为从控制器，构成计算机控制多台PLC的二层架构的主从联网控制系统，并将控制现场的实际控制信号从各实验研究平台的各有关输入口和输出口接入。从而进行虚实结合的或真实的计算机控制多台PLC的主从联网控制系统的基础验证性实验、设计性实验、综合创新性实验、计算机控制PLC的联网智能控制系统实验、电气设备产品开发的计算机PLC电气控制系统的仿真实验研究。

如图2所示，上述联网控制方案三，可在本发明实验研究平台装置上，通过21输入通信信号和数据量输入接口、25模块16的输出接口，分别与其他同类型的实验研究平台的21输入通信信号和数据量输入接口、25模块16的输出接口进行交叉相连接到7仿真主控计算机的通信输入和输出接口。从而组成由一台实验研究平台上的仿真主控计算机作为主控计算机，其余各实验研究平台上的仿真主控计算机作为下一级分控计算机，各实验研究平台上的PLC作为现场控制器与现场控制对象直接连接，从而构成主控计算机控制下一级多台计算机，下一级多台计算机分别控制下一级PLC的三层架构集中与分散的联网控制系统，并将控制现场的实际控制信号从各实验研究平台的各有关输入口和输出口接入。从而进行虚实结合的或真实的多台计算机联网控制多台PLC的三层联网架构控制系统的基础验证性实验、设计性实验、综合创新性实验、多计算机控制控制多PLC的联网智能控制系统实验、电气设备产品开发的多计算机控制多PLC的电气控制系统的仿真实验研究。

如说明书附图1和附图2所示，可由本发明的实验研究平台装置与现场实际控制对象的控制信号进行连接，构成实控虚、虚控实、实控虚再虚控实控制的虚实结合三维场景建模和三维虚拟仿真实验研究。

针对实控虚的虚实结合控制系统，是由现场的实际控制信号去控制三维虚拟场景图中的虚拟控制对象。可通过本实验研究平台装置的18电流和电压等电量模拟量信号输入接口、19开关量输入接口、20电机速度和频率等非电量模拟量信号输入接口、21输入通信信号和数据量输入接口等，与控制现场的开关量信号、电量模拟量信号、非电量模拟量信号、现场通信信号和数据量信号进行连接，构成实控虚的虚实结合三维场景建模和三维虚拟仿真实验系统。在6仿真显示屏上，通过操作图1和图2中的8仿真操作键盘或26控制台面触摸屏，调用7仿真主控计算机中相应的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真软件。调用仿真软件中相应的电气元器件库文件中的相应元器件模型图，在6仿真显示屏上建立起电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景图。进一步通过调用7仿真主控计算机中的三维虚拟仿真软件，在6仿真显示屏上进行虚实结合的实控虚基础验证性实验、设计性实验、综合创新性实验、智能控制系统实验、电气设备产品开发的电气控制线路实验研究。

针对虚控实的虚实结合控制系统，是由三维虚拟场景图中的虚拟控制系统输出去控制现场的实际控制对象。可通过本实验研究平台装置的22模块13的输出接口，23模块14的输出接口，24模块15的输出接口，25模块16的输出接口等，与控制现场的实际控制对象进行连接，将经过三维虚拟仿真控制系统处理过的开关量信号、电量模拟量信号、非电量模拟量信号、通信信号和数据量信号输出到控制对象上，驱动控制对象按照控制要求进行运行，从而构成虚控实的虚实结合三维场景建模和三维虚拟仿真实验系统。其操作过程是在6仿真显示屏上，通过操作图1和图2中的8仿真操作键盘或26控制台面触摸屏，调用7仿真主控计算机中相应的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真软件。调用仿真软件中相应的电气元器件库文件中的相应元器件模型图，在6仿真显示屏上建立起电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景图。进一步通过调用7仿真主控计算机中的三维虚拟仿真软件，在6仿真显示屏上进行虚实结合的虚控实基础验证性实验、设计性实验、综合创新性实验、智能控制系统实验、电气设备产品开发的电气控制线路实验研究。

针对实控虚后再虚控实的虚实结合电气控制系统，可先将本实验研究平台装置的18电流和电压等电量模拟量信号输入接口、19开关量输入接口、20电机速度和频率等非电量模拟量信号输入接口、21输入通信信号和数据量输入接口等，与控制现场的开关量信号、电量模拟量信号、非电量模拟量信号、现场通信信号和数据量信号进行连接。再将本实验研究平台装置的22模块13的输出接口，23模块14的输出接口，24模块15的输出接口，25模块16的输出接口等，与控制现场的实际控制对象进行连接，将经过三维虚拟仿真控制系统处理过的开关量信号、电量模拟量信号、非电量模拟量信号、通信信号和数据量信号输出到控制对象上，驱动控制对象按照控制要求进行运行，从而构成实控虚再虚控实的虚实结合三维场景建模和三维虚拟仿真实验系统。其操作过程是在6仿真显示屏上，通过操作图1和图2中的8仿真操作键盘或26控制台面触摸屏，调用7仿真主控计算机中相应的三维虚拟场景建模和三维虚拟仿真软件。调用仿真软件中相应的电气元器件库文件中的相应元器件模型图，在6仿真显示屏上建立起电气控制及智能控制系统的三维虚拟场景图。进一步通过调用7仿真主控计算机中的三维虚拟仿真软件，在6仿真显示屏上进行虚实结合的实控虚再虚控实的基础验证性实验、设计性实验、综合创新性实验、智能控制系统实验、电气设备产品开发的电气控制线路实验研究。