面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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和控制工程教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，具體地說是一種面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]《過程控制工程》是全國專業(yè)改革后，作為工科院校自動化專業(yè)的主干課程，其教材《過程控制工程》是國家統(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，動態(tài)模擬化工生產(chǎn)過程控制，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)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的真實(shí)感，對于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和實(shí)際動手能力以及解決工程實(shí)際問題的能力都能提供一個(gè)極好的平臺，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】

[0003]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的控制理論和控制工程教學(xué)過程中存在的純軟件教學(xué)效果差，純硬件教學(xué)投資大而影響教學(xué)質(zhì)量的問題，而且對于工業(yè)中超馳控制系統(tǒng)主要是面向正常工作狀態(tài)下主被控變量為溫度的軟保護(hù)控制系統(tǒng)，而實(shí)際對象構(gòu)建的溫度控制被控對象是升溫或降溫的不可逆過程，構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)效果很不理想，且難以構(gòu)建異常情況超限變量控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)選擇性控制系統(tǒng)或稱“超馳控制”系統(tǒng)，即構(gòu)建軟保護(hù)控制系統(tǒng)，為此本發(fā)明設(shè)計(jì)一種軟硬結(jié)合的面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法及裝置，以構(gòu)建以實(shí)為主、虛實(shí)結(jié)合的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，構(gòu)建面向系統(tǒng)工程能力培養(yǎng)的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法及裝置，它包括工控機(jī)1，其特征是所述的工控機(jī)I經(jīng)RS-232通訊組件2與PLC-CPU3相連，PLC-CPU分別與調(diào)節(jié)器控件①4、調(diào)節(jié)器控件②5、PLC-DI模塊9、PLC-DO模塊10、PLC-AI模塊②14、PLC-AI模塊①16相連，調(diào)節(jié)器控件①4與PLC_ AO模塊①6相連，調(diào)節(jié)器控件②5與PLC_ AO模塊②7相連，一方面PLC_ AO模塊①6輸出端與比較器8正輸入端相連，PLC_ AO模塊②7輸出端與比較器8負(fù)輸入端相連，比較器8輸出端與PLC-DI模塊9輸入點(diǎn)相連，另一方面PLC_ AO模塊①6輸出端與繼電器12常閉結(jié)點(diǎn)相連，PLC_ AO模塊②7輸出端與繼電器12常開結(jié)點(diǎn)相連，其中間繼電器11線圈連接至PLC-DO模塊10輸出端，繼電器12結(jié)點(diǎn)公共端與一階慣性環(huán)節(jié)②13輸入端相連接，一階慣性環(huán)節(jié)②13輸出端一方面與PLC-AI模塊②14輸入端相連，另一方面與一階慣性環(huán)節(jié)①16輸入端相連，一階慣性環(huán)節(jié)①16輸出端與PLC-AI模塊①17連接，PLC-AI模塊②14與過渡過程曲線②15連接，PLC-AI模塊①17與過渡過程曲線①18連接，外干擾Uf 119經(jīng)繼電器常開結(jié)點(diǎn)20與一階慣性環(huán)節(jié)①16輸入端相連。
[0005]工控機(jī)①I通過RS-232通訊組件2與PLC-CPU3、PLC_DI模塊9、PLC_D0模塊10、PLC-AI模塊15、PLC_ AO模塊①6和PLC_ AO模塊②7相通訊，采用PLC內(nèi)嵌的PID組件，組態(tài)設(shè)計(jì)PLC調(diào)節(jié)器控件①4 “正作用”、調(diào)節(jié)器控件②5 “反作用”、外干擾Ufll9 “手動”模式，通過工控機(jī)組態(tài)實(shí)現(xiàn)PID調(diào)節(jié)，并分別經(jīng)PLC_ AO模塊①6和PLC_ AO模塊②7輸出。
[0006]構(gòu)建低選器過程如下:PLC_ AO模塊①6和PLC_ AO模塊②7輸出端連接至比較器8比較數(shù)值大小，正常工作狀態(tài)下PLC_ AO模塊①6輸出值小于PLC_ AO模塊②7輸出值，比較器8輸出低電平至PLC-DI模塊9，并被PLC-CPU3檢測到，此時(shí)經(jīng)PLC-DO模塊10控制中間繼電器11使繼電器常閉觸點(diǎn)12閉合，即PLC_ AO模塊①輸出端連接至一階慣性環(huán)節(jié)②13輸入端，此時(shí)調(diào)節(jié)器控件①4處于閉環(huán)工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)器控件②5處于開環(huán)工作狀態(tài)，即系統(tǒng)工作在“正常工作”狀態(tài)。當(dāng)PLC_ AO模塊②7輸出值小于PLC_ AO模塊①6輸出值，比較器8輸出高電平至PLC-DI模塊9，并被PLC-CPU3檢測到，此時(shí)經(jīng)PLC-DO模塊10控制中間繼電器11使繼電器常開觸點(diǎn)12閉合，即PLC_ AO模塊②輸出端連接至一階慣性環(huán)節(jié)②13輸入端，此時(shí)調(diào)節(jié)器控件①4處于開環(huán)工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)器控件②5處于閉環(huán)工作狀態(tài)，即系統(tǒng)工作在“超限工作”狀態(tài)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案之三是:一種面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，其特征在于:工控機(jī)①操控調(diào)節(jié)器控件①4，使之由“手動”工作狀態(tài)“有自衡、無擾動”投運(yùn)至“自動”工作狀態(tài)，選擇控制規(guī)律為PID，采用經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù)，通過工控機(jī)①操控調(diào)節(jié)器控件②5，使之處于“自動”工作狀態(tài)，選擇控制規(guī)律為P，為取代及時(shí)，設(shè)定比例度為20 ;設(shè)定主調(diào)節(jié)器控件①4給定值為50%，待穩(wěn)定后加入20%給定值階躍變化，直至穩(wěn)定。同時(shí)設(shè)定調(diào)節(jié)器控件②5給定值為90%，此時(shí)因調(diào)節(jié)器控件②5為反作用，PLC_ AO模塊①6輸出值小于PLC_ AO模塊②7輸出值。即系統(tǒng)將進(jìn)入“正常工作”狀態(tài)；正常工作狀態(tài)下繼電器常開結(jié)點(diǎn)20處于斷開狀態(tài)，經(jīng)PLC-AI模塊②14檢測得到的過渡過程曲線②15處于穩(wěn)定狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)通過調(diào)整外干擾Uf 119輸出值為20~50%，并使繼電器常開結(jié)點(diǎn)20閉合，模擬安全超限狀態(tài)，當(dāng)經(jīng)PLC-AI模塊①17過渡過程曲線①曲線將突變減小，此時(shí)即出現(xiàn)PLC_ AO模塊
②7輸出值小于PLC_ AO模塊①6輸出值，即系統(tǒng)將進(jìn)入“超限工作”狀態(tài)；當(dāng)繼電器常開結(jié)點(diǎn)20斷開或調(diào)整外干擾Ufll9輸出值為0%，系統(tǒng)將從“超限工作”狀態(tài)自動回復(fù)至“正常工作”狀態(tài)。
[0008]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明采用以實(shí)為主，軟硬結(jié)合的開發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置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)過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的真實(shí)感，對于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力和實(shí)際動手能力以及解決工程實(shí)際問題的能力都能提供一個(gè)極好的平臺，同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)該課程實(shí)驗(yàn)的開放式教學(xué)。
[0009]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，投資少，教學(xué)效果好。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)組成框圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)效果圖。
[0012]圖中:1為工控機(jī)①、2為RS-232通訊組件、3為PLC_CPU、4為調(diào)節(jié)器控件①、5為調(diào)節(jié)器控件②、6為PLC-AO模塊①、7為PLC- AO模塊②、8為比較器、9為PLC-DI模塊、10為PLC-DO模塊、11為中間繼電器、12為繼電器觸點(diǎn)、13為一階慣性環(huán)節(jié)②、14為PLC-AI模塊②、15為過渡過程曲線模塊②、16為一階慣性環(huán)節(jié)①、17為PLC-AI模塊①、18為一過渡過程曲線模塊①、19為外干擾Ufl、20為繼電器觸點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0014]如圖1-2所示。
[0015]一種面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置，它包括工控機(jī)1，所述的工控機(jī)I經(jīng)RS-232通訊組件2與PLC-CPU3相連，PLC-CPU分別與調(diào)節(jié)器控件①4、調(diào)節(jié)器控件②5、PLC-DI模塊9、PLC-DO模塊10、PLC-AI模塊②14、PLC-AI模塊①16相連，調(diào)節(jié)器控件①4與PLC_ AO模塊①6相連，調(diào)節(jié)器控件②5與PLC_ AO模塊②7相連，一方面PLC_ AO模塊①6輸出端與比較器8正輸入端相連，PLC_ AO模塊②7輸出端與比較器8負(fù)輸入端相連，比較器8輸出端與PLC-DI模塊9輸入點(diǎn)相連，另一方面PLC_ AO模塊①6輸出端與繼電器12常閉結(jié)點(diǎn)相連，PLC_ AO模塊②7輸出端與繼電器12常開結(jié)點(diǎn)相連，其中間繼電器11線圈連接至PLC-DO模塊10輸出端，繼電器12結(jié)點(diǎn)公共端與一階慣性環(huán)節(jié)②13輸入端相連接，一階慣性環(huán)節(jié)②13輸出端一方面與PLC-AI模塊②14輸入端相連，另一方面與一階慣性環(huán)節(jié)①16輸入端相連，一階慣性環(huán)節(jié)①16輸出端與PLC-AI模塊①17連接，PLC-AI模塊②14與過渡過程曲線②15連接，PLC-AI模塊①17與過渡過程曲線①18連接，外干擾Ufl 19經(jīng)繼電器常開結(jié)點(diǎn)20與一階慣性環(huán)節(jié)①16輸入端相連。
[0016]本