面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明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選擇性控制系統(tǒng)的實驗裝置。
【背景技術】
[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，其課程實驗是教學的重要環(huán)節(jié)，它可以培養(yǎng)學生的理論聯(lián)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(gòu)造生產(chǎn)過程，該方式投資較大，且需較大的占地面積，同時不利于開發(fā)式實驗。為了加強課程實驗的工程特色，動態(tài)模擬化工生產(chǎn)過程控制，培養(yǎng)學生的工程實踐能力，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，也使學生具有面向?qū)嶋H生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)的真實感，對于提高學生理論聯(lián)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(xiàn)該課程實驗的開放式教學。

【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(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控制系統(tǒng)，而實際對象構(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)實驗效果很不理想，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)建軟保護控制系統(tǒng)，為此本發(fā)明設計一種軟硬結(jié)合的面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實驗方法及裝置，以構(gòu)建以實為主、虛實結(jié)合的虛擬仿真實驗教學模式，構(gòu)建面向系統(tǒng)工程能力培養(yǎng)的網(wǎng)絡化實驗教學模式。
[0004]本發(fā)明的技術方案是:
一種面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實驗方法及裝置，它包括工控機1，其特征是所述的工控機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負輸入端相連，比較器8輸出端與PLC-DI模塊9輸入點相連，另一方面PLC_ AO模塊①6輸出端與繼電器12常閉結(jié)點相連，PLC_ AO模塊②7輸出端與繼電器12常開結(jié)點相連，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20與一階慣性環(huán)節(jié)①16輸入端相連。
[0005]工控機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)設計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，通過工控機組態(tài)實現(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，此時經(jīng)PLC-DO模塊10控制中間繼電器11使繼電器常閉觸點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，此時經(jīng)PLC-DO模塊10控制中間繼電器11使繼電器常開觸點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)明的技術方案之三是:一種面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實驗方法，其特征在于:工控機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”投運至“自動”工作狀態(tài)，選擇控制規(guī)律為PID，采用經(jīng)驗法整定參數(shù)，通過工控機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，設定比例度為20 ;設定主調(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。同時設定調(diào)節(jié)器控件②5給定值為90%，此時因調(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)將進入“正常工作”狀態(tài)；正常工作狀態(tài)下繼電器常開結(jié)點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)，實驗通過調(diào)整外干擾Uf 119輸出值為20~50%，并使繼電器常開結(jié)點20閉合，模擬安全超限狀態(tài)，當經(jīng)PLC-AI模塊①17過渡過程曲線①曲線將突變減小，此時即出現(xiàn)PLC_ AO模塊
②7輸出值小于PLC_ AO模塊①6輸出值，即系統(tǒng)將進入“超限工作”狀態(tài)；當繼電器常開結(jié)點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)明采用以實為主，軟硬結(jié)合的開發(fā)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?qū)嶋H生產(chǎn)過程計算機控制系統(tǒng)的真實感，對于提高學生理論聯(lián)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(xiàn)該課程實驗的開放式教學。
[0009]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，投資少，教學效果好。
【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)明的實驗效果圖。
[0012]圖中:1為工控機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、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。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0014]如圖1-2所示。
[0015]一種面向虛擬對象選擇性控制系統(tǒng)的實驗裝置，它包括工控機1，所述的工控機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負輸入端相連，比較器8輸出端與PLC-DI模塊9輸入點相連，另一方面PLC_ AO模塊①6輸出端與繼電器12常閉結(jié)點相連，PLC_ AO模塊②7輸出端與繼電器12常開結(jié)點相連，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20與一階慣性環(huán)節(jié)①16輸入端相連。
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