[實用新型]面向虛擬對象串級控制系統的實驗裝置

有效

• 申請號: 201520681624.4
• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN205028547U
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 施云貴;陳佩軍;劉勝榮;趙磊
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本實用新型涉及一種教學實驗裝置，尤其是一種控制理論和控制工程教學實驗裝置，具體地說是一種面向虛擬對象串級控制系統的實驗裝置。

背景技術

《過程控制工程》是全國專業改革后，作為工科院校自動化專業的主干課程,其教材《過程控制工程》是國家統編，其課程實驗是教學的重要環節，它可以培養學生的理論聯系實際能力和動手能力。為此各院校都進行了相應的實驗改革與建設，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，主要是學生做實驗真實感較差；另一類是實際構造生產過程，該方式投資較大，且需較大的占地面積，同時不利于開發式實驗。為了加強課程實驗的工程特色，動態模擬化工生產過程控制，培養學生的工程實踐能力，我們采取以上兩類方式結合的方案，即保證了較少的投資和減少了占地面積，也使學生具有面向實際生產過程計算機控制系統的真實感，對于提高學生理論聯系實際的能力和實際動手能力以及解決工程實際問題的能力都能提供一個極好的平臺，同時有利于實現該課程實驗的開放式教學。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有的控制理論和控制工程教學過程中存在的純軟件教學效果差，純硬件教學投資大而影響教學質量的問題，設計一種軟硬結合的面向虛擬對象串級控制系統的實驗裝置，以構建以實為主、虛實結合的虛擬仿真實驗教學模式，構建面向系統工程能力培養的網絡化實驗教學模式。

本實用新型的技術方案是：

一種面向虛擬對象串級控制系統的實驗裝置，它包括工控機①1和工控機②11，其特征是所述的工控機①1分別與主調節器控件3及PLC_DO模塊①5相連，PLC_DO模塊①5與中間繼電器①6相連，主調節器控件3的輸出與PLC_AO模塊①4的輸入端相連，PLC_AO模塊①4的輸出端接副調節器控件12的一個輸入端，副調節器控件12的另一個輸入端接工控機②11的一個輸出端，副調節器控件12的輸出端接PLC_AO模塊②13的輸入端，PLC_AO模塊②13接一階慣性環節②18和一階慣性環節①19，在一階慣性環節②18的輸入端上還連接有外干擾源②16，外干擾源②16的控制端接中間繼電器②15的繼電器輸出結點②17，一階慣性環節①19的輸入端接外干擾源①7，外干擾源①7的控制端接中間繼電器①6的繼電器輸出結點①8，一階慣性環節①19與模擬量輸入模塊①9相連，模擬量輸入模塊①9與過渡過程曲線模塊①10相連并將所得的曲線在工控機①1的顯示界面上顯示；一階慣性環節②18連接有模擬量輸入模塊②20，模擬量輸入模塊②20與過渡過程曲線模塊②21相連，并將所得的曲線送入工控機②11的顯示界面加以顯示，工控機②11的另一個輸出端接PLC_DO模塊②14，PLC_DO模塊②14的輸出接中間繼電器②15。

工控機①1和工控機②11通過RS-232通訊組件2與PLC_AO模塊①4、PLC_DO模塊5、PLC_AO模塊②13、PLC_DO模塊②14、模擬量輸入模塊①9、模擬量輸入模塊②20通訊。

一階慣性環節②18、一階慣性環節①19采用了運算放大器，一階慣性環節②18作為副對象特性，一階慣性環節①19作為主對象特性。

外干擾源②16和外干擾源①7的幅值分別通過PLC_DO模塊②14和PLC_DO模塊5分別控制中間繼電器②15和中間繼電器①6切斷或閉合繼電器輸出結點②17或繼電器輸出結點①8實現主副回路外部干擾是否加入。

工控機①1和工控機②11先后操控副調節器控件②12和主調節器控件①3，使之由“手動”工作狀態由自衡無擾動投運至“自動”工作狀態，采用二步整定法，整定副調節器控件②12和主調節器控件3參數，給主調節器控件3加入10%給定值階躍變化，其輸出經PLC_AO模塊①4作為副調節器控件②12的給定值經PID運算輸出4~20mA信號施加在一階慣性環節②18、一階慣性環節①190，其中副被控變量經模擬量輸入模塊②20得到過渡過程曲線②21，主被控變量經模擬量輸入模塊①9得到過渡過程曲線①10構成串級控制系統，通過觀察過渡過渡過程曲線②21和過渡過程曲線①10判定主副調節器PID參數整定是否合格及如何優化。

本實用新型的有益效果：

本實用新型采用以實為主，軟硬結合的開發的實驗裝置既保證了較少的投資和減少了占地面積，也使學生具有面向實際生產過程計算機控制系統的真實感，對于提高學生理論聯系實際的能力和實際動手能力以及解決工程實際問題的能力都能提供一個極好的平臺，同時有利于實現該課程實驗的開放式教學。

本實用新型結構簡單，投資少，教學效果好。

附圖說明

圖1是本實用新型的系統組成框圖。