根据先进水下设备低容错率、高集成度的特点,水下设备操纵控制系统各单元模块需要具有很高的可靠性,这使得其安装在实际设备前需要经过周密的性能测试。同时,水下设备操纵的复杂性也使得设计一款可以在实验室内进行仿真操作的模拟设备成为一种需求。综上,需要设计一款实验室水下设备控制仿真测试系统。传统方式是在实验室内搭建全还原水下设备内装置,包括液压阀泵、管路、水舱、空压机等设备。该方式占地大、耗能高、维护困难,在高强度的模拟条件下容易损坏。本文中设计针对特定型号水下设备控制操舵系统与运动监控系统的专用接口模拟器,采集控制操舵系统与运动监控系统控制信号,由模拟器处理、运算信息,再反馈给控制操舵系统与运动监控系统。论文中研究内容围绕模拟器电路设计、可编程逻辑控制器PLC(Programmable Logic Controller)编程、人机交互界面 HMI(Human Machine Interface)编程三部分展开。首先,在电路设计部分,本专用接口模拟器根据控制操舵系统和运动监控系统提供的接口定义设计I/0、D/A等各类接口电路,做到信号的采集与反馈。处理单元选用可编程逻辑控制器(PLC),满足高数量接口需求与多种类接口扩展。以PLC为中心设计扩展模块,本文根据不同信号类型将接口形式分类设计,包括D/A转换单元、N:N网络通讯和专用串口扩展等。·其次,对PLC进行编程,包括N:N网络数据交互、系统任务模块化设计、串口数据加密等。其中采用N:N网络通讯方式加入主从PLC设计,满足模拟器信息反馈要求的高速度要求。PLC程序设计采用梯形图编程语言,运用了数模转换、脉冲发生、定时器、计数器等功能。再次,进行HMI组态编辑,HMI选用步科公司15寸触摸屏MT5700,丰富的元件库满足窗口界面对控制操舵系统与运动监控系统面板的实际还原。图形化编程方式操作便捷,根据模拟器功能需求,设计界面布局与功能元件。模拟器控制参数通过HMI设置,画面包含动态演示功能。模拟器操作提供外控与屏控两种方式,由HMⅠ窗口切换,实现无外部控制器时检测输出信号的功能。综上,根据上述环节设计出专用接口模拟器,将模拟器与控制操舵系统和运动监控系统完成电缆连接后测试控制策略与接口性能。测试结果表明,文中所设计的接口模拟器满足接口协议设计需求,性能指标达到各项要求。本模拟器设计中包含接口信号类型多样,设计过程中将不同接口信息汇总,最终得到一套完善的、可移植的接口设备设计方案。