电气自动化虚拟仿真实验室建设方案-上海怡健医学
电气自动化虚拟仿真实验室建设方案
1、简介
利用虚拟和仿真技术是提高高校实验室利用效率、降低实验维护成本的可行途径。介绍了比较成熟的仿真和虚拟技术。针对部分高校工业自动化实验室的现状，结合虚拟仪器和仿真技术的发展现状，探讨高校工业自动化实验室的建立。在实验中使用虚拟仪器技术可以提高学生的实验积极性、兴趣和灵活性，同时大大降低成本。如今，在工业控制实验中使用虚拟仿真技术已成为大趋势。
本解决方案针对工业自动化领域，提供仪器仪表设备虚拟仿真、工业自动化对象、控制器（尤其是PLC）仿真、工厂仿真。集半实物仿真技术、视觉仿真技术、虚拟仪器技术、数字化建模、信息采集技术、通信技术、控制技术、计算机技术于一体，构建完整的工业自动化测试验证系统，将实验室建设成学习型自动化技术，验证理论的公共技术平台。
本专业面向本科生，包括工业仪表、PLC仿真、工厂仿真；包括虚拟仪器、数学建模和高级复杂控制。虚拟仿真实验室可能会包含更多的内容，我们也在不断改进我们的产品，扩大虚拟仿真的应用范围。
2、应用技术虚拟仿真培训计划
应用技术教育包括部分工程教育和职业教育。我们提供两类产品：制造自动化和过程自动化。除了纯虚拟仿真产品，还有半物理仿真产品。设定也希望学校增加相应的真机，让经过大量模拟训练后，可以对真机进行短期训练。
2.1 虚拟仿真制造自动化
制造自动化传感器及设备、制造自动化单元虚拟仿真、PLC控制器仿真、装配线、灌装线仿真虚拟仿真实训中心建设方案，共四部分。
(1）传感器及设备，介绍接近传感器、编码器、测速仪、色标传感器、机器视觉传感器等的原理、三维结构及接线；还包括电磁阀、气动和液压设备包括交流电机、步进电机、伺服电机等。电气部分还包括指示灯、空气开关、旋钮、继电器和接触器等设备的3D动画和接线培训。
(2）制造自动化单元，包括各种单体设备，如送料机、装配单元、加工单元、分拣单元、机械手等单元，其结构、原理、控制。包括电动、气动、液压单元。通过大量的三维交互动画技术，实现组装、接线训练和考核。
(3）PLC控制器的仿真，包括西门子S7-200、S7-300/400的仿真，也包括普通欧姆龙、三菱PLC的仿真。通过软件技术，编程，下载即可对象控制和配置监控的实现、调试和培训。
(4）流水线或灌装线模拟是工厂模拟，将各种传感器和设备、多个柔性单元、PLC控制器集成在一起，形成工厂级模拟。学生可以编程和联合调试，多-人员合作开发调试。
大规模工厂模拟，可实现状态保存加载、考核回放，可用于操作人员和技术人员的培训考核。
2.2 半物理仿真制造自动化
本产品的对象都是仿真实现的，而PLC是真实的，可以更真实的进行编程和调试。并可实现高速计数、高速PWM、PTO控制。我们提供的模块可以接受PLC低速或高速控制，与PC通信虚拟仿真实训中心建设方案，在PC上模拟昂贵的目标设备。它还包括装配和接线培训和评估。
2.3制造厂中央控制室
提供2*3拼接大屏幕监控墙，用于大型生产线的视频及关键参数监控。提供工厂信息网络。现场信息发布屏（向现场发送加工要求和图纸）、现场RFID识别器、写卡器。
提供远程操作的监控配置界面。
大量监控摄像头可用于记录学生动作或监控现场。还可以提供虚拟视频场景。
提供MES系统，实现管控一体化。
2.4 流程自动化
过程自动化的传感器与设备、过程自动化对象单元的虚拟仿真、PLC和DCS控制器的仿真、过程自动化的工厂仿真，共四部分。
(1）传感器及设备，介绍温度、压力、液位、流量、成分、液位传感器的原理、三维结构及接线；还包括电磁阀、调节阀、变频器等执行器。设备包括水泵、热交换器、加热器等。电气部分还包括指示灯、空气开关、旋钮、继电器和接触器等设备的3D动画和接线培训。
(2）过程自动化单元，包括锅炉、水箱容积系统、泵阀单元、换热单元等结构、原理和控制。通过大量三维交互动画技术，组装和接线培训实现和评估。
(3）PLC控制器的仿真，包括西门子S7-200、S7-300/400的仿真，也包括普通欧姆龙、三菱PLC的仿真。通过软件技术，编程，下载即可实现、调试，以及对象控制、组态监控等培训。与PLC的PPI、USS等通讯。多PLC联网，与变频器、触摸屏联网。
(4）综合过程自动化工厂模拟，集成各种传感器和设备、多个柔性单元、PLC控制器组成工厂级模拟。学生可以进行编程、联调、多人合作开发例如A4200综合工厂模拟、E3000污水处理厂模拟。大型工厂模拟可实现状态保存加载、考核回放，可用于操作人员和技术人员的培训考核。
2.5 半物理仿真过程自动化
过程自动化的半实物仿真包括两种：一种是所有对象都是通过仿真实现的，而PLC是真实的，这样可以更真实地进行编程和调试。另一个是物体也有框架、管理、阀门和传感器，它们与模拟系统完全一样，但不带走水分。所有检测信号均由 PC 模拟并发送到传感器。然后发送给真正的PLC。
该产品还包括组装、接线和校准培训和评估。还可以进行开机、关机、故障操作和评估。
2.6加工厂中央控制室
提供2*3拼接大屏监控墙，用于过程工厂的视频和关键参数监控。
提供远程操作的监控配置界面。
提供工厂信息网络。
提供大量监控摄像头监控现场。还可以提供虚拟视频场景。
提供MIS/MES系统，实现管控一体化。
3 推荐的虚拟仿真产品配置
会见 60 个计算机实验室进行大规模模拟。
序列号
名字
涵盖子系统和功能，对象可选
数量
1
S7-200 PLC仿真软件
，S7-200 PLC，实现仿真，支持FLASH，VS编程对象，以及组态软件，半物理IO模块接口。
60套
2
S7-300/400 PLC仿真接口软件
目前仿真的PLC有S7-300、S7-400（非冗余型）、WINCC、STEP7软件。支持FLASH、VS编程对象，以及配置软件、半物理IO模块接口。
60套
3
欧姆龙PLC仿真接口软件
支持CS1 PLC仿真接口，支持FLASH、VS编程对象，以及配置软件、半物理IO模块接口。
60套
4
三菱PLC仿真软件
支持FX2N PLC仿真，支持FLASH、VS编程对象，以及配置软件，半物理IO模块接口。
60套
5
STCS控制器训练模拟系统
数字对象：交通信号灯、立体仓库、水塔关卡、自动售货机、电梯等
模拟对象：温度控制、水箱液位、变频调速等
60套
6
虚拟柔性制造系统
5工位柔性制造系统，可实现组装、接线、编程、调试等实践培训。包括所涉及的仪表模拟，不包括S7-（需要5台，需要串口和以太网组网）。
24套
7
虚拟过程自动化和过程工厂培训系统
，实现仿真PLC、FLASH、组态软件、半物理IO模块接口。目前模拟的PLC是S7-300、S7-400（非冗余）WINCC、STEP7软件。选择以下一组对象，包括相关的仪器模拟。
A2000 高级过程控制培训系统
A3000 高级过程控制培训系统
A4100加工厂培训系统（启动、多回路、停机）
A4200综合自动化工厂培训系统（大型超控）
A4600工业纯水加工厂实训系统。
A4800城市污水处理厂培训系统。
60套
8
虚拟中控室实训平台。
1、MIS系统或MES系统（云链接产品）
2、视频仿真系统，提供模拟视频。
3、能源管理模块，添加能源报告。需要贝加莱或西门子软件。
4、环网交换机、路由器、DELL服务器等IT设备。
5、可选：融合通信系统（硬件和软件），
6、可选：手机监控系统。
7、6块46寸拼接屏，两块屏间距3mm。你也可以选择投影仪
1套
5
半物理IO接口
60套