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虚拟PLC硬件仿真系统的研究与设计的任务书
任务书
一、任务背景
PLC（ProgrammableLogicController）是由早期的接触器逐渐发展而来的一种现代化工业控制设备。它不仅具备了接触器可编程的特点，还通过计算机及相关系统进行程序控制，从而提高机器流程的适应性与控制的精度，广泛应用于大型工厂、机械控制等各种领域。
虚拟PLC硬件仿真系统正是以现代化的计算机技术为基础，模拟出PLC硬件结构与运行环境，使得开发人员能够在电脑上模拟PLC运行情景，让工程师能够快速进行PLC程序开发、系统设计等各项工作。虚拟PLC硬件仿真系统具备出色的可重现性、快速反应性、借以大的安全性、低成本等优势。
在工业4.0和智能制造时代，虚拟PLC硬件仿真系统有着广阔的应用前景。因此，本项目研究和设计虚拟PLC硬件仿真系统，为智能制造提供支持与技术。
二、研究目标
1.熟练掌握PLC软件设计与开发相关技术;
2.了解现有虚拟PLC硬件仿真系统的实现原理;
3.深入研究虚拟PLC硬件仿真系统的软硬件环境搭建、数据传输、通信协议等技术核心内容；
4.据此设计出一个完整的虚拟PLC硬件仿真系统，包括客户端、服务器、界面设计等内容，具有高效性、实用性、扩展性；
5.通过仿真系统的使用测试，验证系统性能并不断完善系统，达到预期研究效果。
三、研究内容
1.PLC软件设计与开发相关技术：了解PLC系统的基本结构，PLC的编程语言简介，以及PLC在自动化控制领域中的应用。
2.现有虚拟PLC硬件仿真系统实现原理；调研与了解现有虚拟PLC仿真系统的开发技术，以及其主流应用于工业自动化领域中的案例。
3.虚拟PLC硬件仿真系统搭建：通过客户端、服务器等环境搭建，模拟PLC的输入和输出，实现PLC程序访问、监视等功能。
4.虚拟PLC硬件仿真系统的数据传输：通过数据的传递与交换，链接物理层（I/O刺激器等）和人机界面。
5.虚拟PLC硬件仿真系统的通信协议：了解各种主流的通信协议，找到一种适合模拟自动化控制的协议。
6.虚拟PLC硬件仿真系统的界面设计：设计用户友好的界面，能够直观地展现监视数据和I/O刺激器信号，并为程序员提供快速编写和修改PLC程序的工具。
7.系统测试和完善：针对虚拟PLC硬件仿真系统进行测试，并不断完善系统，达到预期的研究效果，并且使系统更加稳定和方便使用。
四、研究计划
（1）准备阶段：2021年10月～2021年11月。
收集、整理、分析、研究和学习PLC软件设计与开发相关技术，并且深入了解现有虚拟PLC硬件仿真系统实现原理。
（2）开发阶段：2021年12月～2022年6月。
利用开发技术，进行一系列虚拟PLC硬件仿真系统的模拟环境设计，数据传输和通信协议的实现等。
（3）测试优化阶段：2022年7月～2022年9月
根据虚拟PLC硬件仿真系统的性能测试结果，对系统进行针对性的优化，为实现最佳仿真效果，提高系统的稳定性和实用性。
五、预期成果
本研究将基于现有PLC仿真技术，设计出一个可嵌入工业自动化控制软件系统的虚拟PLC硬件仿真系统，该系统将实现以下功能：
1.可替换物理PLC设备的功能，能够实现PLC的输入和输出模拟。
2.在客户端与服务器之间实现数据交互，并能够传输大批量数据。
3.能够使用多种通信协议，以满足各种模拟环境的需求。
4.具有友好的用户界面，可以实时地监测虚拟PLC硬件的状态。
5.针对虚拟PLC系统的不同需求，设计可以自由扩展的模块。
6.可实现虚拟PLC硬件的监控和控制，以及各种PLC程序的开发、测试和调试等。
最终，本研究将为智能制造和工业自动化领域中的PLC应用提供一种新的解决方案。