1.本发明涉及plc程序的虚拟调试技术领域，具体而言，尤其涉及一种虚实结合的大型焦炉机械设备调试系统及调试方法。


背景技术：

2.大型焦炉机械装备在现场调试阶段受顾客项目整体安装进度等因素影响，现场调试时间长。电调人员在现场调试时不但需要花费时间修改和完善程序，在调试过程中还有可能损坏设备，甚至可能危害人员安全。目前大部分的虚拟调试软件都是基于三维模型开发的，而焦炉机械设备在设计时又没有三维模型，如果只是为了虚拟调试而开发一套三维模型的话，费时费力。


技术实现要素：

3.根据上述提出调试过程中还有可能损坏设备，甚至可能危害人员安全的技术问题，而提供一种虚实结合的大型焦炉机械设备调试系统。
4.本发明包括一种虚实结合的大型焦炉机械设备调试系统，包括：负责运行装煤车程序的plc模块、负责运行推焦机程序的plc模块、负责运行拦焦机程序的plc模块、负责运行电机车程序的plc模块、负责运行地面协调程序的plc模块、用于安装兼容主流控制器硬件设备接口系统的opc模块和工艺虚拟调试平台的电脑、用于通讯的以太网交换机模块，plc与虚拟调试系统接入同一交换机下的局域网中、给plc模块供电的ac220v/dc24v电源转换模块；
5.所述工艺虚拟调试平台包括：数据采集模块、对焦炉机械实际的外围设备进行配置的配置模块、用来显示配置的界面显示模块以及用于存储配置文件的windows系统文件。
6.进一步地，所述数据采集模块包括：数据中心和部件中心。
7.进一步地，所述数据中心还包括：外部数据和内部数据；所述外部数据即从plc传过来的数据，所述内部数据是平台内部数据的逻辑运算；
8.所述部件中心包括两个线程；
9.其中一个线程包含：焦炉机械实际的外围设备的虚拟运算配置，即焦炉机械部件库、虚拟平台有故障时的错误捕捉以及外部plc程序的运行故障信息；另一个线程包括：焦炉机械工艺流程的描述，即通过流程树颜色变化判断执行的机构。
10.进一步地，plc程序的输入作为所述工艺虚拟调试平台的输出，plc程序的输出作为所述工艺虚拟调试平台的输入。
11.本发明还包括一种虚实结合的大型焦炉机械设备调试方法，包括以下步骤：
12.s1：通过step7软件将plc程序分别下载到各plc模块中；所述plc模块包括：装煤车plc模块、推焦车plc模块、拦焦车plc模块、电机车plc模块以及地面中控plc模块；
13.s2：所述地面中控plc模块与所述装煤车plc模块、推焦车plc模块、拦焦车plc模块、电机车plc模块通过tcp/ip连接，将所述装煤车plc模块、推焦车plc模块、拦焦车plc模
块、电机车plc模块的输入输出信号采集到中控plc中；
14.s3：所述地面中控plc模块通过opc与工艺虚拟调试平台连接；
15.所述opc为kepware；所述kepware读取plc模块的ip地址、标记名称、输入输出地址及db数据块地址和数据类型，并将虚拟平台执行后的结果返回到地面中控plc里实现控制；
16.s4：将步骤s3中的kepware与所述工艺虚拟调试平台的数据中心连接；所述数据中心将kepware读取的中控plc数据发送到部件中心；所述部件中心再将数据发送给配置模块；
17.s5：所述配置模块将实现控制程序涉及的现场执行器和传感器的模拟与反馈；
18.s6：所述配置模块将plc程序所需的实际外围设备完成配置后，再传到部件中心；
19.s7：将所述配置完成的部件通过导出的形式，存储到windows系统文件里，下次调试时可以直接“导入”；
20.s8：部件中心将配置好的部件发送到显示界面上显示；并由所述显示界面给部件中心发送控制命令，将反馈数据通过部件中心传输到中控plc模块中。
21.s9：所述中控plc再将变化的数据传输到各个车辆plc模块，实现现场设备机构的闭环控制。
22.更近一步地，装煤车plc模块、推焦车plc模块、拦焦车plc模块、电机车plc模块以及地面中控plc模块采用simatic s7
‑
400，由导轨型电源提供dc24v的供电。
23.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
24.该虚拟调试系统不基于三维模型，配置简单，存储方便，成本低，可以实现焦炉机械plc程序工艺逻辑的快速调试。平台能够模拟现场的变频器、制动器、油缸、电磁铁等执行机构，以及限位、编码器、温度检测等元件的功能，替代现场实际的被控物理对象来辅助plc控制系统完成控制流程。plc模块只需要电源、cpu和通讯模块，所有的输入输出模块均不需要实物。数字量信号可以通过平台直接给定；模拟量信号可以通过db块给定，即可脱离现场完成焦炉机械多车联动的虚拟仿真调试，验证控制程序逻辑可靠性，极大缩短了项目现场的调试时间。
25.2、虚拟调试平台和plc模块之间使用opc工业通信协议连接，该通讯协议使得plc的类型不受限制。
26.3、可视化的操作界面，使得平台的人机交互更加简单化、人性化。
27.4、该虚拟调试平台还可以对连接plc的上位机进行调试。
28.5、虚拟平台建立的工业设备部件库是一个通用的部件库，也可以拓展到其它重型机械设备的虚拟调试。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明整体结构流程图。
31.图2为本发明电气系统接线图。
32.图3为本发明方法流程示意图。
具体实施方式
33.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
34.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
35.如图1
‑
3所示，本发明提供了一种虚实结合的大型焦炉机械设备调试系统由自主开发的工艺虚拟调试平台通过opc读取plc内部变量的数据变化，检测到控制系统发出的控制指令，模拟执行机构动作。机构动作时关联模拟对应的行程、位置等物理量变化，引起模拟的传感器等检测元件变化，再将变化信息通过数据采集模块读取并实时写回plc，实现现场设备机构的闭环控制。
36.依据此方法所研发的调试系统接线图如图1所示，其中包括：负责运行装煤车程序的plc模块、负责运行推焦机程序的plc模块、负责运行拦焦机程序的plc模块、负责运行电机车程序的plc模块、负责运行地面协调程序的plc模块、用于安装兼容主流控制器硬件设备接口系统的opc模块和工艺虚拟调试平台的电脑、用于通讯的以太网交换机模块，plc与虚拟调试系统接入同一交换机下的局域网中、给plc模块供电的ac220v/dc24v电源转换模块。
37.虚拟调试平台包括：数据采集模块、配置模块、界面显示模块、windows系统文件四部分组成。
38.数据采集模块又包括数据中心和部件中心两个部分。数据中心包含外部数据和内部数据，外部数据即从plc传过来的数据，内部数据是平台内部数据的逻辑运算。
39.部件中心包含两个线程，一个线程包含：焦炉机械实际的外围设备的虚拟运算配置，也就是焦炉机械部件库、虚拟平台有故障时的错误捕捉以及外部plc程序的运行故障信息。另一个线程主要是对焦炉机械工艺流程的描述，通过流程树颜色变化可以看出正在执行的机构。
40.配置模块主要是对焦炉机械实际的外围设备进行配置，比如：油缸、电机等。plc程序的输入作为虚拟调试平台的输出，plc程序的输出作为虚拟调试平台的输入。
41.界面显示模块用来显示配置好的各个部件。可以理解为作为优选的实施方式，在本技术中，部件可根据个人喜好随意拖动。部件有文字和数字显示，有些部件也可通过进度条或者颜色变化等直观显示。比如：油缸的行程值就可以通过进度条显示。
42.在本发明中，windows系统文件用于存储配置文件，方便调试人员拷入拷出。
43.具体的作为一种优选的本发明还包含一种虚实结合的大型焦炉机械设备调试方法，包括以下步骤：
44.步骤s1：通过step7软件将plc程序分别下载到各plc模块中；所述plc模块包括：装煤车plc模块、推焦车plc模块、拦焦车plc模块、电机车plc模块以及地面中控plc模块；
45.步骤s2：所述地面中控plc模块与所述装煤车plc模块、推焦车plc模块、拦焦车plc模块、电机车plc模块通过tcp/ip连接，将所述装煤车plc模块、推焦车plc模块、拦焦车plc模块、电机车plc模块的输入输出信号采集到中控plc中；
46.步骤s3：所述地面中控plc模块通过opc与工艺虚拟调试平台连接；
47.所述opc为kepware；所述kepware读取plc模块的ip地址、标记名称、输入输出地址及db数据块地址和数据类型，并将虚拟平台执行后的结果返回到地面中控plc里实现控制；kepware作为“软网关”，读取plc模块的ip地址、标记名称、输入输出地址及db数据块地址和数据类型，并将虚拟平台执行后的结果返回到地面中控plc里实现控制。
48.步骤s4：将步骤s3中的kepware与所述工艺虚拟调试平台的数据中心连接；所述数据中心将kepware读取的中控plc数据发送到部件中心；所述部件中心再将数据发送给配置模块；
49.步骤s5：所述配置模块将实现控制程序涉及的现场执行器和传感器的模拟与反馈；本发明运用c#语言，自主开发了一个工业设备部件库。该部件库包括：按钮、指示灯、接触器、继电器等控制元件；油泵、油缸、电机、限位、接近开关等执行元件。部件的输入信息连接plc模块输出信息，部件的输出信息连接plc模块的输入信息。
50.步骤s6：所述配置模块将plc程序所需的实际外围设备完成配置后，再传到部件中心；
51.步骤s7：将所述配置完成的部件通过导出的形式，存储到windows系统文件里，下次调试时可以直接“导入”；
52.步骤s8：部件中心将配置好的部件发送到显示界面上显示；并由所述显示界面给部件中心发送控制命令，将反馈数据通过部件中心传输到中控plc模块中。界面显示模块显示设备的关键信息，并将油缸等数值变化以条形图的形式绿色显示，同时还可以显示plc程序的故障信息。界面布局可以根据个人操作习惯随意摆放，并以页面的形式保存，方便下次打开时使用。
53.s9：所述中控plc再将变化的数据传输到各个车辆plc模块，实现现场设备机构的闭环控制。
54.作为一种优选的实施方式，在本技术中，装煤车plc模块、推焦车plc模块、拦焦车plc模块、电机车plc模块以及地面中控plc模块采用simatic s7
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400，由导轨型电源提供dc24v的供电。
55.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
56.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
57.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为
一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
58.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
59.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
60.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
61.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。