面向虛擬對(duì)象串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種教學(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(shuō)是一種面向虛擬對(duì)象串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]《過(guò)程控制工程》是全國(guó)專(zhuān)業(yè)改革后，作為工科院校自動(dòng)化專(zhuān)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(lèi):一類(lèi)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(lèi)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(kāi)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(lèi)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(kāi)放式教學(xué)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有的控制理論和控制工程教學(xué)過(guò)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(wèn)題，設(shè)計(jì)一種軟硬結(jié)合的面向虛擬對(duì)象串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)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]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0005]—種面向虛擬對(duì)象串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置，它包括工控機(jī)①1和工控機(jī)②11，其特征是所述的工控機(jī)①1分別與主調(diào)節(jié)器控件3及PLC_D0模塊①5相連，PLC_D0模塊
①5與中間繼電器①6相連，主調(diào)節(jié)器控件3的輸出與PLC_ A0模塊①4的輸入端相連，PLC_ A0模塊①4的輸出端接副調(diào)節(jié)器控件12的一個(gè)輸入端，副調(diào)節(jié)器控件12的另一個(gè)輸入端接工控機(jī)②11的一個(gè)輸出端，副調(diào)節(jié)器控件12的輸出端接PLC_ A0模塊②13的輸入端，PLC_ A0模塊②13接一階慣性環(huán)節(jié)②18和一階慣性環(huán)節(jié)①19，在一階慣性環(huán)節(jié)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(jié)點(diǎn)②17，一階慣性環(huán)節(jié)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(jié)點(diǎn)①8，一階慣性環(huán)節(jié)①19與模擬量輸入模塊①9相連，模擬量輸入模塊①9與過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)模塊①10相連并將所得的曲線(xiàn)在工控機(jī)①1的顯示界面上顯示；一階慣性環(huán)節(jié)②18連接有模擬量輸入模塊②20，模擬量輸入模塊②20與過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)模塊②21相連，并將所得的曲線(xiàn)送入工控機(jī)②11的顯示界面加以顯示，工控機(jī)②11的另一個(gè)輸出端接PLC_ DO模塊②14，PLC_ DO模塊②14的輸出接中間繼電器②15。
[0006]工控機(jī)①1和工控機(jī)②11通過(guò)RS-232通訊組件2與PLC_ A0模塊①4、PLC_D0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。
[0007]一階慣性環(huán)節(jié)②18、一階慣性環(huán)節(jié)①19采用了運(yùn)算放大器，一階慣性環(huán)節(jié)②18作為副對(duì)象特性，一階慣性環(huán)節(jié)①19作為主對(duì)象特性。
[0008]外干擾源②16和外干擾源①7的幅值分別通過(guò)PLC_ DO模塊②14和PLC_D0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(jié)點(diǎn)②17或繼電器輸出結(jié)點(diǎn)①8實(shí)現(xiàn)主副回路外部干擾是否加入。
[0009]工控機(jī)①1和工控機(jī)②11先后操控副調(diào)節(jié)器控件②12和主調(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)，采用二步整定法，整定副調(diào)節(jié)器控件②12和主調(diào)節(jié)器控件3參數(shù)，給主調(diào)節(jié)器控件3加入10%給定值階躍變化，其輸出經(jīng)PLC_ A0模塊①4作為副調(diào)節(jié)器控件②12的給定值經(jīng)PID運(yùn)算輸出4~20mA信號(hào)施加在一階慣性環(huán)節(jié)②18、一階慣性環(huán)節(jié)①190，其中副被控變量經(jīng)模擬量輸入模塊②20得到過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)②21，主被控變量經(jīng)模擬量輸入模塊①9得到過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)①10構(gòu)成串級(jí)控制系統(tǒng)，通過(guò)觀(guān)察過(guò)渡過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)②21和過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)①10判定主副調(diào)節(jié)器PID參數(shù)整定是否合格及如何優(yōu)化。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果:
[0011]本實(shí)用新型采用以實(shí)為主，軟硬結(jié)合的開(kāi)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(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(kāi)放式教學(xué)。
[0012]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，教學(xué)效果好。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成框圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型的教學(xué)實(shí)驗(yàn)界面截圖之一。
[0015]圖3是本實(shí)用新型的教學(xué)實(shí)驗(yàn)界面截圖之二。
[0016]圖中:1為工控機(jī)①、2為RS-232通訊組件、3為主調(diào)節(jié)器控件、4為PLC_ A0模塊
①、5為PLC_D0模塊、6為中間繼電器①、7為外干擾源①、8為繼電器輸出結(jié)點(diǎn)①、9為模擬量輸入模塊①、10為過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)模塊①、11為工控機(jī)②、12為副調(diào)節(jié)器控件、13為PLC_A0模塊②、14為PLC_ DO模塊②、15為中間繼電器②、16為外干擾源②、17為繼電器輸出結(jié)點(diǎn)②、18為一階慣性環(huán)節(jié)②、19為一階慣性環(huán)節(jié)①、20為模擬量輸入模塊②、21為過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)模塊②。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]如圖1-3所示。
[0019]一種面向虛擬對(duì)象串級(jí)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置，其主要由工控機(jī)①1、RS-232通訊組件2、主調(diào)節(jié)器控件①3、PLC_ A0模塊①4、PLC_D0模塊5、中間繼電器①6、外干擾源①7、繼電器輸出結(jié)點(diǎn)①8、模擬量輸入模塊①9、過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)①10、工控機(jī)②11、副調(diào)節(jié)器控件②12、PLC_ AO模塊②13、PLC_ DO模塊②14、中間繼電器②15、外干擾源②16、繼電器輸出結(jié)點(diǎn)②17、一階慣性環(huán)節(jié)②18、一階慣性環(huán)節(jié)①19、模擬量輸入模塊②20和過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)②21組成。所述的工控機(jī)①1分別與主調(diào)節(jié)器控件3及PL