面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種教學實驗裝置,尤其是一種控制理論與控制工程實驗裝置,具體地說是一種面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)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(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。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有的教學實驗裝置存在的純軟件教學效果差,純硬件教育投資成本高的問題,設計一種軟硬件結合的面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置。
[0004]本實用新型的技術方案是:
[0005]一種面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置,它包括工控機1,其特征是所述的工控機1分別通過RS-232通訊組件2連接PLC調節(jié)器控件3、PLC數(shù)字量輸出模塊12和PLC模擬量輸入模塊,PLC數(shù)字量輸出模塊12與中間繼電器13相連,PLC調節(jié)器控件3與PLC模擬量輸出模塊4的輸入端相連,PLC模擬量輸出模塊4的輸出端與對數(shù)放大器①5和對數(shù)放大器②6輸入端相連,對數(shù)放大器①5和對數(shù)放大器②6輸出端與加法器7輸入端相連,加法器7輸出端與一階慣性環(huán)節(jié)模塊①8的輸入端相連,在一階慣性環(huán)節(jié)模塊①8的輸出端經(jīng)中間繼電器13的繼電器輸出結點14與一階慣性環(huán)節(jié)模塊②9輸入端相連,一階慣性環(huán)節(jié)模塊②9輸出端與經(jīng)中間繼電器13的繼電器輸出結點15與PLC模擬輸入模塊10的輸入端相連,模擬輸入模塊10的輸出端一方面與過渡過程曲線模塊11相連,另一方面與工控機1相連,實時顯示模擬過程。
[0006]所述的工控機1通過RS-232通訊組件2與PLC模擬量輸出模塊4、PLC數(shù)字量輸出模塊12和模擬量輸入模塊10通訊,PLC調節(jié)器控件3采用PLC內(nèi)嵌的PID組件,通過工控機1實現(xiàn)輸出值的給定,并經(jīng)PLC模擬量輸出模塊4輸出4~12mA和12~20mA信號。
[0007]所述的PLC模擬量輸出模塊4輸出的4~12mA送入具有信號限幅功能的對數(shù)放大器①,模擬小流通能力等百分比閥門特性,12~20mA信號送入具有信號限幅功能的對數(shù)放大器②,模擬大流通能力等百分比閥門特性,并經(jīng)加法器模擬兩只閥門并聯(lián)控制,其輸出送入由中間繼電器13切換繼電器輸出結點14和繼電器輸出結點15連接一階慣性環(huán)節(jié)模塊①8和一階慣性環(huán)節(jié)模塊②9實現(xiàn)模擬一階慣性環(huán)節(jié)和二階慣性環(huán)節(jié)對象特性。
[0008]所述的工控機1操控PLC調節(jié)器控件①3使之由“手動”工作狀態(tài)由自衡無擾動投運至“自動”工作狀態(tài),PLC調節(jié)器控件3進行參數(shù)整定,加入10%給定值階躍變化,其輸出經(jīng)PLC模擬量輸出模塊4分程輸出4~12mA和12~20mA信號并經(jīng)放大和求和后施加在一階慣性環(huán)節(jié)①8、一階慣性環(huán)節(jié)②9,進入模擬量輸入模塊10,再由工控機1輸出過渡過程曲線模塊11,構成分程控制系統(tǒng),通過觀察過渡過程曲線模塊11的輸出曲線判定PID參數(shù)整定是否合格及如何優(yōu)化。
[0009]本實用新型的有益效果:
[0010]本實用新型通過軟硬件結合,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(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。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的系統(tǒng)組成框圖。
[0012]圖中:1為工控機、2為RS-232通訊組件、3為PLC調節(jié)器控件、4為PLC模擬量輸出模塊、5為對數(shù)放大器①、6對數(shù)放大器②、7加法器、8為一階慣性環(huán)節(jié)模塊①、9為一階慣性環(huán)節(jié)②、10為模擬量輸入模塊、11為過渡過程曲線模塊、12 PLC數(shù)字量輸出模塊、13為中間繼電器、14為繼電器輸出結點①、14為繼電器輸出結點②,15為繼電器輸出結點。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0014]如圖1所示。
[0015]一種面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置,它包括工控機1,其特征是所述的工控機1分別通過RS-232通訊組件2連接PLC調節(jié)器控件3、PLC數(shù)字量輸出模塊12和PLC模擬量輸入模塊,PLC數(shù)字量輸出模塊12與中間繼電器13相連,PLC調節(jié)器控件3與PLC模擬量輸出模塊4的輸入端相連,PLC模擬量輸出模塊4的輸出端與對數(shù)放大器①5和對數(shù)放大器②6輸入端相連,對數(shù)放大器①5和對數(shù)放大器②6輸出端與加法器7輸入端相連,加法器7輸出端與一階慣性環(huán)節(jié)模塊①8的輸入端相連,在一階慣性環(huán)節(jié)模塊①8的輸出端經(jīng)中間繼電器13的繼電器輸出結點14與一階慣性環(huán)節(jié)模塊②9輸入端相連,一階慣性環(huán)節(jié)模塊②9輸出端與經(jīng)中間繼電器13的繼電器輸出結點15與PLC模擬輸入模塊10的輸入端相連,模擬輸入模塊10的輸出端一方面與過渡過程曲線模塊11相連,另一方面與工控機1相連,實時顯示模擬過程。如圖1所示。
[0016]本實用新型的工作過程是:
[0017]工控機1通過RS-232通訊組件2與PLC模擬量輸出模塊4、PLC數(shù)字量輸出模塊12和模擬量輸入模塊10通訊,PLC調節(jié)器控件3采用PLC內(nèi)嵌的PID組件,通過工控機1實現(xiàn)輸出值的給定,并經(jīng)PLC模擬量輸出模塊4輸出4~12mA和12~20mA信號。PLC模擬量輸出模塊4輸出的4~12mA送入具有信號限幅功能的對數(shù)放大器①,模擬小流通能力等百分比閥門特性,12~20mA信號送入具有信號限幅功能的對數(shù)放大器②,模擬大流通能力等百分比閥門特性,并經(jīng)加法器模擬兩只閥門并聯(lián)控制,其輸出送入由中間繼電器13切換繼電器輸出結點14和繼電器輸出結點15連接一階慣性環(huán)節(jié)模塊①8和一階慣性環(huán)節(jié)模塊②9實現(xiàn)模擬一階慣性環(huán)節(jié)和二階慣性環(huán)節(jié)對象特性。工控機1操控PLC調節(jié)器控件①3使之由“手動”工作狀態(tài)由自衡無擾動投運至“自動”工作狀態(tài),PLC調節(jié)器控件3進行參數(shù)整定,加入10%給定值階躍變化,其輸出經(jīng)PLC模擬量輸出模塊4分程輸出4~12mA和12~20mA信號并經(jīng)放大和求和后施加在一階慣性環(huán)節(jié)①8、一階慣性環(huán)節(jié)②9,進入模擬量輸入模塊10,再由工控機1輸出過渡過程曲線模塊11,構成分程控制系統(tǒng),通過觀察過渡過程曲線模塊11的輸出曲線判定PID參數(shù)整定是否合格及如何優(yōu)化。
[0018]本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術相同或可采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
【主權項】
1.面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置,它包括工控機(1),其特征是所述的工控機(1)分別通過RS-232通訊組件連接PLC調節(jié)器控件(3)、PLC數(shù)字量輸出模塊(12)和PLC模擬量輸入模塊,PLC數(shù)字量輸出模塊(12 )與中間繼電器(13 )相連,PLC調節(jié)器控件(3 )與PLC模擬量輸出模塊(4)的輸入端相連,PLC模擬量輸出模塊(4)的輸出端與對數(shù)放大器①(5)和對數(shù)放大器②(6)輸入端相連,對數(shù)放大器①(5)和對數(shù)放大器②(6)輸出端與加法器(7)輸入端相連,加法器(7)輸出端與一階慣性環(huán)節(jié)模塊①(8)的輸入端相連,在一階慣性環(huán)節(jié)模塊①(8)的輸出端經(jīng)中間繼電器(13)的繼電器輸出結點(14)與一階慣性環(huán)節(jié)模塊②(9)輸入端相連,一階慣性環(huán)節(jié)模塊②(9)輸出端與經(jīng)中間繼電器(13)的繼電器輸出結點(15)與PLC模擬輸入模塊(10)的輸入端相連,模擬輸入模塊(10)的輸出端一方面與過渡過程曲線模塊(11)相連,另一方面與工控機(1)相連,實時顯示模擬過程。2.根據(jù)權利要求1所述的面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置,其特征在于:工控機(1)通過RS-232通訊組件(2)與PLC模擬量輸出模塊(4)、PLC數(shù)字量輸出模塊(12)和模擬量輸入模塊(10)通訊,PLC調節(jié)器控件(3)采用PLC內(nèi)嵌的PID組件,通過工控機(1)實現(xiàn)輸出值的給定,并經(jīng)PLC模擬量輸出模塊(4)輸出4~12mA和12~20mA信號。3.根據(jù)權利要求1所述的面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置,其特征在于:PLC模擬量輸出模塊(4)輸出的4~12mA送入具有信號限幅功能的對數(shù)放大器①,模擬小流通能力等百分比閥門特性,12~20mA信號送入具有信號限幅功能的對數(shù)放大器②,模擬大流通能力等百分比閥門特性,并經(jīng)加法器模擬兩只閥門并聯(lián)控制,其輸出送入由中間繼電器(13)切換繼電器輸出結點(14)和繼電器輸出結點(15)連接一階慣性環(huán)節(jié)模塊①(8)和一階慣性環(huán)節(jié)模塊②(9)實現(xiàn)模擬一階慣性環(huán)節(jié)和二階慣性環(huán)節(jié)對象特性。4.根據(jù)權利要求1所述的面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置,其特征在于:工控機(1)操控PLC調節(jié)器控件①(3 )使之由“手動”工作狀態(tài)由自衡無擾動投運至“自動”工作狀態(tài),PLC調節(jié)器控件(3)進行參數(shù)整定,加入10%給定值階躍變化,其輸出經(jīng)PLC模擬量輸出模塊(4)分程輸出4~12mA和12~20mA信號并經(jīng)放大和求和后施加在一階慣性環(huán)節(jié)①(8 )、一階慣性環(huán)節(jié)②(9 ),進入模擬量輸入模塊(10 ),再由工控機(1)輸出過渡過程曲線模塊(11),構成分程控制系統(tǒng),通過觀察過渡過程曲線模塊(11)的輸出曲線判定PID參數(shù)整定是否合格及如何優(yōu)化。
【專利摘要】一種面向虛擬對象分程控制系統(tǒng)實驗裝置,工控機連接PLC調節(jié)器控件、PLC數(shù)字量輸出模塊和PLC模擬量輸入模塊,PLC數(shù)字量輸出模塊與中間繼電器相連,PLC調節(jié)器控件與PLC模擬量輸出模塊的輸入端相連,PLC模擬量輸出模塊的輸出端與對數(shù)放大器①和對數(shù)放大器②輸入端相連,對數(shù)放大器①和對數(shù)放大器②輸出端與加法器輸入端相連,加法器輸出端與一階慣性環(huán)節(jié)模塊①的輸入端相連,在一階慣性環(huán)節(jié)模塊①的輸出端經(jīng)中間繼電器的繼電器輸出結點與一階慣性環(huán)節(jié)模塊②輸入端相連,一階慣性環(huán)節(jié)模塊②輸出端與經(jīng)中間繼電器的繼電器輸出結點與PLC模擬輸入模塊的輸入端相連,模擬輸入模塊的輸出端一方面與過渡過程曲線模塊相連,另一方面與工控機相連,實時顯示模擬過程。本實用新型投資少,教學效果好。
【IPC分類】G05B19/05, G09B23/18
【公開號】CN205028134
【申請?zhí)枴緾N201520681625
【發(fā)明人】施云貴, 趙磊, 陳佩軍, 劉勝榮
【申請人】黃山學院
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年9月6日