摘 要

科技的进步给人才培养与课堂的教育模式带来极大的改变，尤其是随着可编程逻辑控制器快速发展并在各个领域中得到广泛的应用，可编程逻辑控制器的实验教学便成了各大高校不可或缺的一门教学。然而可编程逻辑控制器的实验教学存在许多诸如实验设备昂贵、实验内容单一等问题，这使得许多高校在可编程逻辑控制器教学上不能取得很好地发展。伴随着VR的发展，虚拟仿真技术被广泛地应用到了实际的教学中。这就给可编程逻辑控制器实验教学带来了转机。

本文正是以VR为基础进行可编程逻辑控制器实验的研发通过对实验模型的建设、程序的编制与模拟以及动画的制作等方面进行可编程逻辑控制器的实验仿真开发。本课题主要运用到了SolidWorks、GX developer、3D max等一系列软件进行建模、编程、动画制作等操作。通过PLC的十字路口交通灯实验来展示可编程逻辑控制器的实验仿真。

本课题的最后成果展示应有：THPLC-C型网络可编程控制器实验装置模型、PLC交通灯灯控制程序及梯形图、PLC十字路口交通灯控制动画。

关键词：可编程逻辑控制器；虚拟仿真；交通灯控制实验

Abstract

The progress of science and technology has brought about great changes in talent cultivation and classroom teaching mode. Especially, with the rapid development of programmable logic controller, it has been widely used in many fields. Experimental teaching of programmable logic controller has become an integral part of the major colleges and universities teaching. However, there are many problems in the experimental teaching of programmable logic controller, such as the high cost of experimental equipment, the single experiment content and so on. This makes a lot of colleges and universities in the teaching of programmable logic controller can not be achieved very good development. With the development of VR, virtual simulation technology has been widely applied to the actual teaching. This has brought a turning point for the experimental teaching of programmable logic controller.

This article is to VR based for the programmable logic controller developed by the experimental model construction, program compilation and simulation and animation production of experimental simulation for the programmable logic controller is developed. This topic is mainly used to GX, developer 3D, Max SolidWorks and a series of software for modeling, programming, animation and other operations. The experiment of the programmable logic controller is demonstrated by the experiment of traffic lights at the intersection of PLC.

The final results of this study show that: the model of THPLC-C network programmable logic controller, PLC traffic light control program and ladder diagram, PLC intersection traffic light control animation.

Keywords:Programmable logic controller; Virtual simulation; Traffic light control experiment

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1可编程逻辑控制器的国内外发展 1

1.2 PLC实验教学中存在的问题 2

1.3论文的目的及意义 3

1.4论文主要内容 3

第2章 可编程控制器实验装置建模 4

2.1引言 4

2.2主体与零部件建模 4

2.3模型的装配及处理 6

第3章 十字路口交通灯控制 8

3.1 交通信号控制系统分析 8

3.1.1十字路口交通灯控制实验要求 8

3.1.2十字路口交通灯控制系统信号分配与硬件设计 9

3.2十字路口交通灯控制编程 10

3.2.1十字路口交通灯控制实验要求 10

3.2.2十字路口交通灯控制系统信号分配与硬件设计 12

3.2.3 十字路口交通灯控制程序说明 12

第4章 虚拟仿真 16

4.1 VR在教学方向的发展 16

4.2 3D max软件简介 17

4.3仿真制作 17

4.3.1动画准备与上色 17

4.3.2动画制作 18

第5章 结 论 20

参考文献 22

致 谢 23

第1章 绪论

科技的进步对人才培养与课堂的教育模式带来极大改变，而教育模式的改变能更好地让学生掌握自己的专业技能。在现如今的高校教育中，实验因其独特的直观性、实践性以及综合性而占据十分重要的地位。相对于课堂上的理论教学来说，它更能启发学生的创新思维，培养学生的实践能力。实验作为一种理论与实践相结合的的教学方式，不仅有利于提高学生的素质加深学生对于理论知识的了解与吸收，更能培养学生的知识应用能力、自主创新能力以及分析与解决问题的能力^[1]。

这几年各高校在实验这一教育方式的采用上已经取得了共识。各专业学院也对相应的教学实验越来越重视。对于过程装备与控制工程专业的学生而言，掌握一门控制类的学科技能是必不可少的。可编程序控制器（Programmable Logic Controller）简称PLC，它是一种具备数据运算能力的可靠、便捷的计算机控制装置，其在现今的工业环境设计中拥有很高的价值，同时带来了巨大的效益。可编程逻辑控制器被广泛应用于工业控制领域，伴随着计算机技术和微电子技术的更新，它的功能也相应的得到了很大发展，PLC已经不再局限于顺序控制和逻辑控制这两个普通的技术层面，更是已经深入到了模拟量的控制以及远程通信功能等高技术的领域。因此PLC与CAD/CAM、机器人技术一起被称为当代工业自动化的三大支柱^[2] 。 PLC兼具了数据采集、逻辑处理以及高速脉冲输出和采集等功能。随着现代化建设的进一步深入，PLC在我国的应用也越来越频繁。对于过程装备与控制工程的学生来说掌握PLC这一控制技术势在必行。这也就意味着PLC的实验对于过程装备与控制工程有着极大的意义。