[發(fā)明專利]面向虛擬對(duì)象單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510558823.0
• 申請(qǐng)日: 2015-09-06
• 公開（公告）號(hào): CN105070164B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施云貴;陳佩軍;劉勝榮;趙磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃山學(xué)院
• 主分類號(hào): G05B19/05
• 分類號(hào): G05B19/05;G09B23/18
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，尤其是一種控制理論與控制工程實(shí)驗(yàn)裝置，具體地說(shuō)是一種面向虛擬對(duì)象單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

《過(guò)程控制工程》是全國(guó)專業(yè)改革后，作為工科院校自動(dòng)化專業(yè)的主干課程,其教材《過(guò)程控制工程》是國(guó)家統(tǒng)編，其課程實(shí)驗(yàn)是教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，它可以培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際能力和動(dòng)手能力。為此各院校都進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)改革與建設(shè)，其方向包括兩類：一類面向純軟件仿真，該方式目前并不理想，主要是學(xué)生做實(shí)驗(yàn)真實(shí)感較差；另一類是實(shí)際構(gòu)造生產(chǎn)過(guò)程，該方式投資較大，且需較大的占地面積，同時(shí)不利于開發(fā)式實(shí)驗(yàn)。為了加強(qiáng)課程實(shí)驗(yàn)的工程特色，動(dòng)態(tài)模擬化工生產(chǎn)過(guò)程控制，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，我們采取以上兩類方式結(jié)合的方案，即保證了較少的投資和減少了占地面積，也使學(xué)生具有面向?qū)嶋H生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的真實(shí)感，對(duì)于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和實(shí)際動(dòng)手能力以及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力都能提供一個(gè)極好的平臺(tái)，同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)該課程實(shí)驗(yàn)的開放式教學(xué)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置存在的純軟件教學(xué)效果差，純硬件教育投資成本高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種軟硬件結(jié)合的面向虛擬對(duì)象單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種面向虛擬對(duì)象單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，它包括工控機(jī)1，其特征是所述的工控機(jī)1分別連接有PLC調(diào)節(jié)器控件3和PLC數(shù)字量輸出模塊5，PLC數(shù)字量輸出模塊5與中間繼電器11相連，PLC調(diào)節(jié)器控件3與PLC模擬量輸出模塊4的輸入端相連，PLC模擬量輸出模塊4的輸出端與一階慣性環(huán)節(jié)模塊①7的輸入端相連，在一階慣性環(huán)節(jié)模塊①7的輸入端還連接有外干擾源6，外干擾源6與中間繼電器11的繼電器輸出結(jié)點(diǎn)③14相連，一階慣性環(huán)節(jié)模塊①7的輸出端分別與一階慣性環(huán)節(jié)模塊②8及模擬輸入模塊9的輸入端相連，一階慣性環(huán)節(jié)模塊①7的輸出端通過(guò)繼電器輸出結(jié)點(diǎn)①12與一階慣性環(huán)節(jié)模塊②8相連，一階慣性環(huán)節(jié)模塊②8的輸出端通過(guò)繼電器輸出結(jié)點(diǎn)②13也與模擬輸入模塊9的輸入端相連，模擬輸入模塊9的輸出端一方面與過(guò)渡過(guò)程曲線模塊10相連，另一方面與工控機(jī)1相連，實(shí)時(shí)顯示模擬過(guò)程。

工控機(jī)1通過(guò)RS-232通訊組件2與PLC模擬量輸出模塊4、PLC數(shù)字量輸出模塊5和模擬量輸入模塊9通訊，采用PLC內(nèi)嵌的PID組件， PLC調(diào)節(jié)器3和外干擾源6通過(guò)工控機(jī)1實(shí)現(xiàn)輸出值的給定，并經(jīng)PLC模擬量輸出模塊4輸出。

一階慣性環(huán)節(jié)①7和一階慣性環(huán)節(jié)②8通過(guò)工控機(jī)1選擇單容水箱液位單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由PLC數(shù)字量輸出模塊5控制中間繼電器11，繼電器輸出結(jié)點(diǎn)①12、繼電器輸出結(jié)點(diǎn)②13為常閉結(jié)點(diǎn)閉合，通過(guò)工控機(jī)1選擇雙容水箱液位單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，由PLC數(shù)字量輸出模塊5控制中間繼電器11，繼電器輸出結(jié)點(diǎn)①12、繼電器輸出結(jié)點(diǎn)②13為常閉結(jié)點(diǎn)閉合。

工控機(jī)1操控PLC調(diào)節(jié)器控件①3使之由“手動(dòng)”工作狀態(tài)由自衡無(wú)擾動(dòng)投運(yùn)至“自動(dòng)”工作狀態(tài)，PLC調(diào)節(jié)器控件①3進(jìn)行參數(shù)整定，加入10%給定值階躍變化，其輸出經(jīng)PLC模擬量輸出模塊4施加在一階慣性環(huán)節(jié)①7、一階慣性環(huán)節(jié)②8，進(jìn)入模擬量輸入模塊9，再由工控機(jī)1輸出過(guò)渡過(guò)程曲線模塊10，構(gòu)成單回路閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)觀察過(guò)渡過(guò)程曲線模塊10的輸出曲線判定PID參數(shù)整定是否合格及如何優(yōu)化。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明通過(guò)軟硬件結(jié)合，既保證了較少的投資和減少了占地面積，也使學(xué)生具有面向?qū)嶋H生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的真實(shí)感，對(duì)于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和實(shí)際動(dòng)手能力以及解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力都能提供一個(gè)極好的平臺(tái)，同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)該課程實(shí)驗(yàn)的開放式教學(xué)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖。

圖2是本發(fā)明的教學(xué)過(guò)程軟件界面截圖。

圖中：1為工控機(jī)、2為RS-232通訊組件、3為PLC調(diào)節(jié)器控件、4為PLC模擬量輸出模塊、5為PLC數(shù)字量輸出模塊、6為外干擾源、7為一階慣性環(huán)節(jié)①、8為一階慣性環(huán)節(jié)②、9為模擬量輸入模塊、10為過(guò)渡過(guò)程曲線模塊、11為中間繼電器、12為繼電器輸出結(jié)點(diǎn)①、13為繼電器輸出結(jié)點(diǎn)②、14為繼電器輸出結(jié)點(diǎn)③。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示。