一種過程控制的教學實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型為一種過程控制的教學實驗裝置，1～4臺加料泵的進口連接原料箱、出口接入反應(yīng)箱，1～4臺出料泵的進口連接反應(yīng)箱、出口接入原料箱，反應(yīng)箱中安裝攪拌器、加熱器及溫度、液位傳感器。各加料泵、出料泵、攪拌器和加熱器的控制線接到接線排的控制進線端子，溫度、液位傳感器的信號線接到接線排上不同信號進線端子上，接線排上有與各進線端子一一對應(yīng)的出線端子，控制出線端子和信號出線端子分別接入中心處理器的輸出輸入端。原料箱和反應(yīng)箱中盛放水，作為模擬的原料和反應(yīng)物料。本裝置含多種控制對象和不同的傳感器，可用于不同過程控制的實驗；開放式結(jié)構(gòu)直觀，連線簡便；受控過程和效果可視，可顯著提高實驗教學的效果。
【專利說明】一種過程控制的教學實驗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及教學實驗【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種過程控制的教學實驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)自動化的基礎(chǔ)之一是各種工業(yè)過程的自動控制。而自動控制中過程控制的實驗教學即是讓學生掌握通過工控計算機、可編程控制器、或基于單片機、CPLD、FPGA、DSP、ARM的各種開發(fā)板對相應(yīng)對象的過程控制。這是工業(yè)自動化專業(yè)學生的入門訓練課程。這類課程要解決的最重要的問題就是提高學生對實際過程控制系統(tǒng)的設(shè)計能力，這只能通過實驗教學訓練才能實現(xiàn)。
[0003]相關(guān)的實驗教學必需使用過程控制的教學實驗裝置?，F(xiàn)在也有一些商業(yè)化的實驗設(shè)備，但不僅價格昂貴，而且集成度過高，直觀性差。控制系統(tǒng)的各部件嚴密包裝，處于類擬黑匣子的箱內(nèi)，學生只是通過的面板上的插線來用控制對象及傳感器等硬件來構(gòu)建控制系統(tǒng)，難以了解控制系統(tǒng)最底層的硬件構(gòu)建狀況。課程結(jié)束，學生仍是對相關(guān)軟件程序與硬件的關(guān)系一知半解，更難以對控制系統(tǒng)的中心處理器如何獲取主令信號、傳感信號，控制信號如何控制相應(yīng)的設(shè)備，程序的改變對被控對象的影響等得到感性認識。這樣的教學實驗無法讓學生掌握并具備可實際應(yīng)用的工業(yè)過程控制基本技能。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是設(shè)計一種過程控制的教學實驗裝置，設(shè)置反應(yīng)箱、原料箱和多臺加料泵和放料泵，反應(yīng)箱中安裝攪拌器、加熱器，并安裝溫度傳感器和壓力傳感器。各部件的控制線和信號線均連接到接線排上，接線排上的控制線和信號線接入中心處理器的輸出端和輸入端。學生可在接線排上選擇相關(guān)部件構(gòu)建過程控制實驗系統(tǒng)，并直觀各部件的運行狀態(tài)。
[0005]本實用新型設(shè)計的一種過程控制的教學實驗裝置，包括中心處理器、接線排，還包括反應(yīng)箱、原料箱，I?4臺加料泵的進口連接原料箱的對應(yīng)出料口，加料泵的出口經(jīng)管道接入反應(yīng)箱，I?4臺出料泵的進口連接反應(yīng)箱的對應(yīng)出料口，出料泵的出口經(jīng)管道接入原料箱，反應(yīng)箱中安裝攪拌器、加熱器，并安裝溫度傳感器和液位傳感器。各加料泵、出料泵、攪拌器和加熱器的控制線連接到接線排的不同控制進線端子上，溫度傳感器和液位傳感器的信號線也連接到接線排上不同信號進線端子上，接線排上有與控制進線端子和信號進線端子一一對應(yīng)的控制出線端子和信號出線端子，控制出線端子和信號出線端子分別接入中心處理器的輸出端和輸入端。
[0006]所述中心處理器為工業(yè)控制計算機、或者可編程控制器、或者為基于單片機、復雜可編程邏輯器件(CPLD英文為complex programmable logic device)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA 英文為 Field — Programmable Gate Array)、數(shù)字信號處理器(DSP 英文為 Digitalsingnal processor)和ARM (英文為Advanced RISC Machine的縮寫，意為高級精簡指令集計算機)的開發(fā)板中的任一種。[0007]本裝置配置有支架，反應(yīng)箱、原料箱、加料泵、出料泵和接線排均安裝在支架上。
[0008]所述原料箱和反應(yīng)箱中盛放水，作為模擬的原料和反應(yīng)物料。
[0009]當進行控制過程實驗時，操作者可在接線排上選擇控制對象加料泵、出料泵、攪拌器和加熱器的控制進線端子，選擇用于檢測反應(yīng)箱溫度的溫度傳感器和反應(yīng)箱液位的液位傳感器的信號進線端子，分別連接相應(yīng)的控制出線端子和信號出線端子，從而接到中心處理器的輸出和輸入端。在中心處理器上編制的過程控制程序，在執(zhí)行過程控制程序時，實驗者可觀察到本實驗裝置根據(jù)傳感器檢測到的模擬信號，選擇不同的加料泵動作對反應(yīng)箱的加料、加料后啟動攪拌器對反應(yīng)箱內(nèi)物料進行攪拌、溫度未達到設(shè)定值時電熱器對反應(yīng)箱內(nèi)物料加熱、加料后設(shè)置反應(yīng)時間、之后啟動放料泵讓反應(yīng)水箱放料等過程控制。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型過程控制的教學實驗裝置的優(yōu)點為:1、包括多種控制對象和不同的傳感器，可用于不同加料放料控制、加熱控制、溫度控制、液位的比例積分控制(PID控制)、模糊控制以及工控組態(tài)軟件的應(yīng)用等多種實驗；2、結(jié)構(gòu)直觀簡單、清晰明了，便于學生學習了解相關(guān)控制系統(tǒng)硬件的構(gòu)建，接線排的連線簡便；3、反應(yīng)箱中的水作為出料反注回原料箱，循環(huán)使用，方便實驗；4、成本低、占地面積小，便于相關(guān)實驗室批量配置；5、同一套裝置上可學習不同類型傳感器的使用可進行多種過程控制實驗；6、裝置為開放式設(shè)計，實驗中各部件的受控動作和效果可視，可顯著提高實驗教學的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本過程控制的教學實驗裝置實施例反應(yīng)箱和原料箱的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本過程控制的教學實驗裝置實施例的控制線和信號線的連接示意圖。
【具體實施方式】
[0013]本過程控制的教學實驗裝置實施例包括中心處理器、接線排和反應(yīng)箱、原料箱，反應(yīng)箱和原料箱的結(jié)構(gòu)如圖1所示，3臺加料泵的進口連接原料箱的3個出料口，加料泵的出口經(jīng)管道接入反應(yīng)箱，I臺出料泵的進口連接反應(yīng)箱的出料口，出料泵的出口經(jīng)管道接入原料箱。反應(yīng)箱中安裝攪拌器和加熱器，反應(yīng)箱底部安裝溫度傳感器和液位傳感器。本例的液位傳感器為壓力傳感器。本例各控制對象和傳感器的與接線排的接線如圖2所示，各加料泵、出料泵、攪拌器和加熱器的控制線連接到進線排的不同控制接線端子(圖2用〇表示)，溫度傳感器和液位傳感器的信號線也連接到接線排上不同信號進線端子(圖2用□表示)，接線排上有與控制進線端子和信號進線端子一一對應(yīng)的控制出線端子(圖2用?表示)和信號出線端子圖2用□表示);控制出線端子和信號出線端子分別接入中心處理器的輸出端和輸入端。
[0014]本例的中心處理器為工業(yè)控制計算機。當中心處理器為可編程控制器、或者為基于單片機、復雜可編程邏輯器件(CPLD)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、數(shù)字信號處理器(DSP)和ARM的開發(fā)板中的任一種時,情況與本例相同。
[0015]本裝置配置有支架，反應(yīng)箱、原料箱、加料泵、出料泵和接線排均安裝在支架上。
[0016]所述原料箱的反應(yīng)箱中盛放水，作為原料和反應(yīng)物料。
[0017]上述實施例，僅為對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進一步詳細說明的具體個例，本實用新型并非限定于此。凡在本實用新型的公開的范圍之內(nèi)所做的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種過程控制的教學實驗裝置，包括中心處理器、接線排，其特征在于: 還包括反應(yīng)箱、原料箱，I?4臺加料泵的進口連接原料箱的對應(yīng)出料口，加料泵的出口經(jīng)管道接入反應(yīng)箱，I?4臺出料泵的進口連接反應(yīng)箱的對應(yīng)出料口，出料泵的出口經(jīng)管道接入原料箱，反應(yīng)箱中安裝攪拌器、加熱器，并安裝溫度傳感器和液位傳感器；各加料泵、出料泵、攪拌器和加熱器的控制線連接到接線排的不同控制進線端子上，溫度傳感器和液位傳感器的信號線也連接到接線排上不同信號進線端子上，接線排上有與控制進線端子和信號進線端子一一對應(yīng)的控制出線端子和信號出線端子，控制出線端子和信號出線端子分別接入中心處理器的輸出端和輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制的教學實驗裝置，其特征在于: 所述中心處理器為工業(yè)控制計算機、或者可編程控制器、或者為基于單片機、復雜可編程邏輯器件、現(xiàn)場可編程門陣列、數(shù)字信號處理器和ARM的開發(fā)板中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制的教學實驗裝置，其特征在于: 所述教學實驗裝置配置有支架，反應(yīng)箱、原料箱、加料泵、出料泵和接線排均安裝在支架上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制的教學實驗裝置，其特征在于: 所述原料箱和反應(yīng)箱中盛放水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過程控制的教學實驗裝置，其特征在于: 所述液位傳感器為壓力傳感器。
【文檔編號】G09B25/02GK203562135SQ201320722754
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月15日
【發(fā)明者】陳赤, 張尚昆 申請人:廣西師范大學