專利名稱：一種3d交互式在線廣義對象與實踐平臺及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及儀器領(lǐng)域，特別涉及一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺及其控制方法。
背景技術(shù)：
3D交互式在線廣義對象與系統(tǒng)平臺是面向現(xiàn)代工程能力培養(yǎng)和現(xiàn)代技能培訓(xùn)的全新一代綜合實踐平臺。參見

圖1，典型的控制系統(tǒng)均由控制器和廣義對象(包括被控對象、傳感器和執(zhí)行器等)兩部分組成，被控對象(例如傳送帶等)也稱工藝對象，而傳感器 (例如壓力傳感器等)和執(zhí)行器(例如電機等)等是工藝部件。在教學(xué)(理論、實驗、實訓(xùn)和綜合設(shè)計等)、培訓(xùn)(就業(yè)前培訓(xùn)、再就業(yè)培訓(xùn)、崗前培訓(xùn)和工業(yè)訓(xùn)練等)、展示與表現(xiàn)(會展和生產(chǎn)過程監(jiān)控等)等領(lǐng)域，目前典型的廣義對象解決方案主要包括以下幾類。(I)實物即采用完全真實的被控對象、傳感器和執(zhí)行器。主要問題不同領(lǐng)域、不同行業(yè)、不同專業(yè)和不同層次的用戶所需的被控對象種類繁多，而且很多被控對象的價格不菲；隨著技術(shù)的發(fā)展、培訓(xùn)者的變更以及不同階段的培訓(xùn)目標(biāo)而引起的用戶需求變更，需要不斷更新和變換實物對象。(2)微縮模型即采用真實被控對象、傳感器和執(zhí)行器的微縮版。例如，微縮電梯和微縮停車場等。主要問題通常比“實物”方案成本低，但也存在所需被控對象微縮模型種類繁多的問題。(3)簡單模擬即采用相對簡單的部件模擬被控對象、傳感器和執(zhí)行器。例如，用轉(zhuǎn)軸模擬被控對象(例如汽車)，用開關(guān)狀態(tài)模擬傳感器信息(例如位置)，用燈的亮滅模擬執(zhí)行器動作(例如電機的啟停)等。主要問題往往過于簡單以至于真實性和用戶體驗較差。(4)組態(tài)軟件與仿真平臺組態(tài)(Configuration)指模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件的主要特點體現(xiàn)在延續(xù)性、可擴充性、封裝性和通用性。仿真平臺按照系統(tǒng)的特征可分為連續(xù)系統(tǒng)仿真和離散事件系統(tǒng)仿真，按照仿真實驗中所取的時間(模型時間)標(biāo)尺4與自然時間(原型時間)標(biāo)尺 T之間的比例關(guān)系可分為實時仿真和非實時仿真，按照參與仿真的模型種類不同可分為物理仿真和數(shù)學(xué)仿真。主要問題目前組態(tài)軟件通常為2D模式，且為軟組態(tài)；組態(tài)軟件與仿真平臺自身實際操作性與實踐性(例如硬組態(tài)連接、故障設(shè)置與排除等功能)較差。綜上所述，各實現(xiàn)方案特點參見表I。表I廣義對象典型解決方案對比一覽表
權(quán)利要求
1.一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺，其特征在于，所述平臺包括3D主機、至少一個3D廣義對象顯示子系統(tǒng)、內(nèi)部通信子系統(tǒng)、至少一個工藝部件顯示子系統(tǒng)、至少一個工藝部件接口子系統(tǒng)、對外接口與通信子系統(tǒng)和電源子系統(tǒng)，其中，所述電源子系統(tǒng)為所述3D主機、所述3D廣義對象顯示子系統(tǒng)、所述內(nèi)部通信子系統(tǒng)、 所述工藝部件顯示子系統(tǒng)、所述工藝部件接口子系統(tǒng)和所述對外接口與通信子系統(tǒng)提供電源；所述3D主機通過所述內(nèi)部通信子系統(tǒng)與所述工藝部件接口子系統(tǒng)相連；所述工藝部件顯示子系統(tǒng)顯示所述3D主機發(fā)送的工藝部件及其引腳信息；用戶根據(jù)所述工藝部件顯示子系統(tǒng)顯示的信息結(jié)合控制結(jié)構(gòu)通過所述工藝部件接口子系統(tǒng)進行工藝部件硬組態(tài)連接； 所述3D廣義對象顯示子系統(tǒng)顯示所述3D主機的廣義對象實時運行狀態(tài)和人機交互操作界面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺，其特征在于，所述平臺還包括控制器子系統(tǒng)，所述控制器子系統(tǒng)用于與所述工藝部件接口子系統(tǒng)、所述內(nèi)部通信子系統(tǒng)和用戶之間的狀態(tài)和信息交互。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺，其特征在于，所述平臺還包括外部智能設(shè)備與系統(tǒng)，所述外部智能設(shè)備與系統(tǒng)通過所述對外接口與通信子系統(tǒng)分別與所述3D主機、所述內(nèi)部通信子系統(tǒng)和所述工藝部件接口子系統(tǒng)通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺，其特征在于，所述對外接口與通信子系統(tǒng)還用于對所述3D主機和所述工藝部件接口子系統(tǒng)的升級。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺，其特征在于，所述工藝部件顯示子系統(tǒng)與所述工藝部件接口子系統(tǒng)的個數(shù)相匹配。
6.一種用于權(quán)利要求3所述的3D交互式在線廣義對象與實踐平臺的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)用戶通過人機接口操作所述3D主機完成實踐項目選擇，所述3D主機通過所述3D 廣義對象顯示子系統(tǒng)顯示靜態(tài)的3D廣義對象；同時所述3D主機通過所述內(nèi)部通信子系統(tǒng)傳送對應(yīng)的工藝部件及其引腳信息，所述工藝部件顯示子系統(tǒng)顯示所述工藝部件及其引腳信息，實現(xiàn)廣義對象的初始化；其中，所述廣義對象的初始化具體為所述3D主機中包括基礎(chǔ)軟件平臺模塊和模型庫與算法庫模塊，所述基礎(chǔ)軟件平臺模塊通過調(diào)用所述模型庫與算法庫模塊實現(xiàn)廣義對象的初始化；(2)用戶通過所述模型庫與算法庫模塊中的預(yù)置結(jié)構(gòu)來設(shè)計控制結(jié)構(gòu)，通過所述模型庫與算法庫模塊中的預(yù)置算法來設(shè)計控制算法；(3)用戶根據(jù)所述控制結(jié)構(gòu)、所述工藝部件及其引腳信息和所述靜態(tài)的3D廣義對象， 通過所述工藝部件接口子系統(tǒng)實現(xiàn)工藝部件硬組態(tài)連接；(4)所述控制器子系統(tǒng)通過所述工藝部件接口子系統(tǒng)獲取廣義對象的狀態(tài)反饋信息， 通過所述控制算法對所述狀態(tài)反饋信息進行處理得到控制量，所述控制器子系統(tǒng)利用所述控制量通過所述工藝部件接口子系統(tǒng)對廣義對象狀態(tài)進行調(diào)節(jié)；(5)判斷廣義對象實時運行狀態(tài)是否正常，如果是，執(zhí)行步驟(6);如果否，執(zhí)行步驟(7)；(6)流程結(jié)束；(7)判斷所述控制結(jié)構(gòu)是否不合理，如果是，對所述控制結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，重新執(zhí)行步驟(5);如果否，執(zhí)行步驟⑶；(8)判斷工藝部件硬組態(tài)連接和/或工藝部件與所述控制器子系統(tǒng)的硬組態(tài)連接是否不正常，如果是，對所述工藝部件硬組態(tài)連接和/或工藝部件與所述控制器子系統(tǒng)的硬組態(tài)連接進行調(diào)整，重新執(zhí)行步驟(5);如果否，執(zhí)行步驟(9)；(9)對所述控制量進行調(diào)整，重新執(zhí)行步驟(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺的控制方法，其特征在于，所述實現(xiàn)工藝部件硬組態(tài)連接具體為實現(xiàn)所述工藝部件接口子系統(tǒng)內(nèi)部的端子之間的硬組態(tài)連接和/或多個所述工藝部件接口子系統(tǒng)的端子之間的硬組態(tài)連接；實現(xiàn)所述工藝部件接口子系統(tǒng)的端子與所述控制器子系統(tǒng)的端子之間的硬組態(tài)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺的控制方法，其特征在于，所述方法還包括對所述基礎(chǔ)軟件平臺模塊、所述模型庫與算法庫模塊、所述工藝部件接口子系統(tǒng)、所述內(nèi)部通信子系統(tǒng)、所述對外接口與通信子系統(tǒng)、所述控制器子系統(tǒng)、所述外部智能設(shè)備與系統(tǒng)和所述電源子系統(tǒng)設(shè)置廣義對象的故障。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺的控制方法，其特征在于，所述判斷廣義對象實時運行狀態(tài)是否正常具體包括I)通過所述3D主機對所述工藝部件硬組態(tài)連接的拓撲結(jié)構(gòu)判斷；2)通過所述3D主機對所述工藝部件接口子系統(tǒng)的信號及其時序判斷；3)通過人眼對所述3D廣義對象顯示子系統(tǒng)的顯示內(nèi)容判斷；4)通過人眼對所述工藝部件顯示子系統(tǒng)的顯示內(nèi)容判斷。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺的控制方法，其特征在于，所述方法還包括對所述工藝部件硬組態(tài)連接的拓撲結(jié)構(gòu)判斷和所述工藝部件接口子系統(tǒng)的信號及其時序判斷的結(jié)果直接進行智能評分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種3D交互式在線廣義對象與實踐平臺及其控制方法，涉及儀器領(lǐng)域，3D主機通過內(nèi)部通信子系統(tǒng)與工藝部件接口子系統(tǒng)相連；工藝部件顯示子系統(tǒng)顯示3D主機發(fā)送的工藝部件及其引腳信息；用戶根據(jù)工藝部件顯示子系統(tǒng)顯示的信息結(jié)合控制結(jié)構(gòu)通過工藝部件接口子系統(tǒng)進行工藝部件硬組態(tài)連接；3D廣義對象顯示子系統(tǒng)顯示3D主機的廣義對象實時運行狀態(tài)和人機交互操作界面。該平臺通過對外接口與通信子系統(tǒng)實現(xiàn)對3D主機和工藝部件接口子系統(tǒng)的升級，從而擴大了應(yīng)用的范圍；通過對外接口與通信子系統(tǒng)與外部智能設(shè)備與系統(tǒng)相連，構(gòu)成更復(fù)雜的系統(tǒng)或?qū)崿F(xiàn)多個平臺之間的聯(lián)動，從而滿足實際應(yīng)用中的多種需求。
文檔編號G05B17/02GK102542866SQ20121001314
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月14日
發(fā)明者邴志剛 申請人:好利晟(天津)科技發(fā)展有限責(zé)任公司