宇龙机电控制仿真软件

2012-10-04

上海宇龙软件工程有限公司开发的《宇龙机电控制仿真软件》是用于机电一体化及相关专业仿真实训软件，也是一个可以进行二次开发的工具平台，更是一个机电一体化专业的积件系统。

一、机电控制仿真软件构成

《宇龙机电控制仿真软件》本体由一个元器件库、一个控制对象库和一个仿真工作区构成。

1. 元器件库

元器件库包含了大量的电路元器件、液压元器件和气动元器件。每个元器件都带有其参数特性。元器件库是一个开放性的库，用户可以使用本软件的工具添加同类不同参数特性、不同外形的元器件。

 电路元器件

电路元器件库中包含了一下各种类型的元器件：通用继电器、中间继电器、电流继电器、电压继电器、时间继电器、热继电器、接触器、按钮开关、万能转换开关、熔断器、液位传感器、电磁阀、限位开关、固态继电器、刀开关、PLC、各种电源、控制变压器、桥式整流器、电磁吸盘、交通灯及各种灯具、数码管、各种电动机等。

PLC是其中一类重要电路元器件。目前，已经涵盖了欧姆龙、西门子和三菱系列PLC。本系统中提供了以上三种系列PLC部件的仿真程序编辑器。

PLC仿真编辑器

 液压元器件

液压元器件包含了各种动力元器件、控制元器件、执行元器件和各种接头。比如：动力元器件有各种液压泵；控制元器件有各种电磁式换向阀、液控式换向阀、手动换向阀、单向阀、调速阀、减压阀、压力继电器、溢流阀、节流阀、液压缸、行程阀等；执行元器件有各种液压缸和液压马达。

液压元器件图

 气动元器件

气动元器件与液压元器件类似。

2. 控制系统搭建平台

《宇龙机电控制仿真软件》的仿真工作区是一个控制系统的搭建平台。用户可以从元器件库中选择各种合适的元器件放入仿真工作区。然后，选择合适的导线或者管路将这些元器件搭建成一个控制系统。搭建完的控制可以在仿真工作区实现仿真运行。控制系统搭建平台有以下四项特点：

 随意搭建控制系统

控制系统可以随意搭建，不论元器件选型是否正确、不论链路是否正确，控制系统都会实现运行结果。对有对的结果、错有错的结果。

 实时检测

对于所搭建的控制系统，可以实时运行，并且可以使用各种仿真仪器仪表进行实时检测。这是由于本软件对所搭建的控制系统根据各元器件参数特性、导线参数特性和管路连接关系进行实时计算。并且，根据计算结果实现可视化结果。

实时检测

 PLC自由编程

本软件中提供了PLC元器件仿真程序编辑器。在这些编辑器中，用户可以自由进行PLC程序的编制。PLC灌入用户所编制的PLC程序后，PLC将对这些PLC程序进行指令解析并且运行。根据用户设计搭建的链路和编制的PLC程序以可视化形式真实直观地表现对应用对象的控制。

 机电混合搭建

所搭建的控制系统可以同时包含各种电路元器件、各种液压元器件和各种气动元器件，在同一个控制系统中既包含多个电路链路、液压链路和气动链路，是一个机电一体化的控制系统。

3. 控制对象库

我们将控制对象分为一般控制对象、普通机床和柔性生产线三大类。这些控制对象都是由一个平面或三维立体的图形所描述。所有控制对象都可以由用户自己搭建的控制系统进行控制运行。因此，控制对象使得所搭建的控制系统可视化了。

 一般控制对象

一般控制对象由一些教学过程中常用的控制对象组成。比如：小车、全自动洗衣机、输送带、交通信号灯、物料混合搅拌机、水塔、煤装卸设备、混凝土泵车、机械手等等。

交通信号灯

 普通机床

普通机床库包含了CA6150车床、X62W万能铣床、T68镗床、M7130平面磨床、Z3040摇臂钻床等。每台机床面板和手柄都可以操作，机床运动由机床操作手柄和机床电气电路控制。可以在机床电气电路上任意设置故障，故障可以是一个元器件某个故障引起，也可以是多个故障造成的。

万能铣床

 柔性生产线

柔性生产线包含亚龙235、亚龙335、天皇柔性生产线等。

二、机电一体化积件系统

积件系统由积件库和积件组合平台构成，近二十年来在教育技术领域愈来愈多地受到大家的关注。我们不对一般的、通用的积件系统进行理论上的探讨，只是希望通过十年时间打造一个相对实用的机电一体化专业的积件系统。并且，通过大量的示范校建设项目和精品课程建设逐步完善该积件系统。我们首先对微软PPT做个简单分析，然后提出一个机电一体化专业的积件系统设想。

1. 微软PPT——多媒体积件组合平台

众所周知，近二十年来，微软PPT在教学课件制作方面取得了广泛应用。在中青年教师中有了坚实的用户基础。由于PPT能够非常灵活地组合文字、图片、视频、音频、Flash动画等多媒体素材，微软PPT无疑是一个很好多媒体积件组合平台。

但是，微软并没有为我们去创建一个多媒体积件库，因为，这样的积件库使用对象范围太大了。微软更没有为我们去创建一个机电一体化专业积件系统，只是因为这样的积件系统过于专业化了。

2. 宇龙机电控制仿真软件——机电一体化专业的积件系统

如在机电控制仿真软件构成中叙述的，《宇龙机电控制仿真软件》实质上就是一个机电一体化专业的积件系统，元器件库就是一个积件库、仿真工作区就是一个积件组合平台。控制对象使得所搭建的控制系统可视化了，从而也成为积件组合平台的一部分。

微软PPT是一个开放系统，《宇龙机电控制仿真软件》包含了一个与PPT的接口程序。该接口程序可以方便地将机电控制仿真软件中的仿真工作区嵌入PPT。这样，在微软PPT基础上，我们进一步拓展这个多媒体积件组合平台使其成为我们所要的机电一体化专业的积件组合平台。

 理实一体化教材开发

《宇龙机电控制仿真软件》是一个机电一体化专业的积件系统，其不带有教学方法和教学思想，并且可以非常方便搭建所需要的控制系统。有了这样的机电一体化专业的积件系统，开发机电一体化专业的理实一体化教材就只是专业教师的事情了。

首先，我们在《宇龙机电控制仿真软件》元器件库中寻找PPT课件、PPT教案中所涉及的元器件，并且，在仿真工作区搭建控制系统。然后，将这些控制系统象在PPT中插入图片那样插入PPT。在这样制作的PPT中我们可以进行交互操作、可以进行系统搭建或者修改、可以进行检测和排故等等。因而，我们可以非常容易地将原有的PPT课件、PPT教案提升为理实一体化课件或教案。也可以利用《宇龙机电控制仿真软件》的元器件、控制对象搭建一个可视化的控制系统，并且利用PPT组建一个系列化的理实一体化教材。

 仿真实训项目开发

在《宇龙机电控制仿真软件》元器件库中选择合适的元器件，放入仿真工作区，用导线或者管路连接元器件就可以搭建各种机电控制系统。并且，在仿真工作区可以根据所选择的元器件的参数属性和导线或管路参数属性及构成的链路，实时计算控制系统的运行状况。因此，我们可以让学生在机电控制仿真软件中进行仿真实训。可以进行元器件的选型仿真实训，可以进行连线仿真实训，也可以进行控制设计及搭建仿真实训。我们可以通过对已经搭建的控制系统中的元器件参数属性进行修改，以制造出各种不同的系统故障。学生可以通过观察控制对象的运行结果，使用各种虚拟的仪器仪表进行检测，根据检测结果分析诊断出故障原因，并且修复。因此，我们可以非常容易开发制作大量仿真实训项目。

三、配套应用程序

《宇龙机电控制仿真软件》既是用于机电一体化及相关专业仿真实训软件，也是一个可以进行二次开发的工具平台，更是一个机电一体化专业的积件系统。该软件在机电一体化专业的示范校建设项目和精品课程建设项目中发挥着重要作用。为配合示范校建设项目和精品课程建设项目，我们配套了一下应用程序：

1. 教学资源管理器

教学资源管理器是一个B/S结构的Windows应用程序。该应用程序可以实现对在机电控制仿真软件的积件系统上开发出来的大量教学资源进行有效管理。其主要功能是对于大量教学资源进行分类、保存、修改、查阅、删除、备份、发布等服务。该应用程序可以对全校机电一体化专业教学资源使用权限进行有效管理。

机电教学资源管理器

2. 试题库管理系统

使用《宇龙机电控制仿真软件》开发的实训试题的量是巨大的，比如：一台普通机床的电气控制电路上设定几千个故障诊断试题是易如反掌的事，因为，只要对每个电气元器件上的故障点进行选定或对各根导线设定是否开路就可以了。因此，我们配套了一个试题库管理系统，其是按照国家题库建设规范开发的。即先设定考核知识点，按照考核知识点进行命题，然后对不同群体设定不同组卷模版，按照组卷模版进行计算机自动组卷。最后，对不同的群体配发该群体对应的组卷模版生成的试卷。

3. 练习程序和考核程序

每个学生可以通过练习程序和考核程序，完成试题库管理程序配发的练习卷和考核试卷。练习程序和考核程序将根据设定好的评判标准进行自动评判和打分。

4. 校园数字化教学资源网建设

《宇龙机电控制仿真软件》通过ActiveX插件可以将所搭建的控制系统可以方便地插入IE浏览器。从而使用《宇龙机电控制仿真软件》开发的教学资源天生就可以实现数字化教学的上网计划。

四、合作切入点及知识产权

在教学资源建设过程中，教育者和受教育者无疑是教学方法、教学思想的唯一提供者，企业是不应该，也是完全不可能去替代的。工具平台的开发，则应是企业的任务。我们认为，在示范校建设项目或者精品课程建设项目的教学资源建设中，校企合作模式应该是由企业提供教学资源建设的工具平台，学校可以在该工具平台上非常方便地根据自己教育思想和教育方法编制各种教学资源。通俗地讲，企业应该提供一个“Office Word”，学校使用这个“Office Word”去写自己的文章。这个“Office Word”就是校企成功合作的切入点。

在这种合作模式下，合作双方的知识产权问题就迎刃而解了。工具平台由企业开发，并且提供给学校使用，工具平台版权理应归开发企业。在这工具平台上编制的带有教学思想和教学方法的教学资源版权理应归属于学校。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/3c536f63ab00b52acfc789eb172ded630a1c9810.html