[发明专利]一种自动化仿真系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及虚拟仿真技术领域，具体而言，涉及一种自动化仿真系统和方法。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明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，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中：