面向虛擬對象單回路控制系統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單回路控制系統實驗裝置。
【背景技術】
[0002]《過程控制工程》是全國專業改革后，作為工科院校自動化專業的主干課程，其教材《過程控制工程》是國家統編，其課程實驗是教學的重要環節，它可以培養學生的理論聯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，同時不利于開發式實驗。為了加強課程實驗的工程特色，動態模擬化工生產過程控制，培養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過程計算機控制系統的真實感，對于提高學生理論聯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，同時有利于實現該課程實驗的開放式教學。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是針對現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單回路控制系統實驗裝置。
[0004]本實用新型的技術方案是:
[0005]一種面向虛擬對象單回路控制系統實驗裝置，它包括工控機1，其特征是所述的工控機1分別連接有PLC調節器控件3和PLC數字量輸出模塊5，PLC數字量輸出模塊5與中間繼電器11相連，PLC調節器控件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的輸出端與一階慣性環節模塊①7的輸入端相連，在一階慣性環節模塊①7的輸入端還連接有外干擾源6，外干擾源6與中間繼電器11的繼電器輸出結點③14相連，一階慣性環節模塊①7的輸出端分別與一階慣性環節模塊②8及模擬輸入模塊9的輸入端相連，一階慣性環節模塊①7的輸出端通過繼電器輸出結點①12與一階慣性環節模塊②8相連，一階慣性環節模塊②8的輸出端通過繼電器輸出結點②13也與模擬輸入模塊9的輸入端相連，模擬輸入模塊9的輸出端一方面與過渡過程曲線模塊10相連，另一方面與工控機1相連，實時顯示模擬過程。
[0006]工控機1通過RS-232通訊組件2與PLC模擬量輸出模塊4、PLC數字量輸出模塊5和模擬量輸入模塊9通訊，采用PLC內嵌的PID組件，PLC調節器3和外干擾源6通過工控機1實現輸出值的給定，并經PLC模擬量輸出模塊4輸出。
[0007]一階慣性環節①7和一階慣性環節②8通過工控機1選擇單容水箱液位單回路調節系統，由PLC數字量輸出模塊5控制中間繼電器11，繼電器輸出結點①12、繼電器輸出結點②13為常閉結點閉合，通過工控機1選擇雙容水箱液位單回路調節系統，由PLC數字量輸出模塊5控制中間繼電器11，繼電器輸出結點①12、繼電器輸出結點②13為常閉結點閉入口 Ο
[0008]工控機1操控PLC調節器控件①3使之由“手動”工作狀態由自衡無擾動投運至“自動”工作狀態，PLC調節器控件①3進行參數整定，加入10%給定值階躍變化，其輸出經PLC模擬量輸出模塊4施加在一階慣性環節①7、一階慣性環節②8，進入模擬量輸入模塊9，再由工控機1輸出過渡過程曲線模塊10，構成單回路閉環控制系統，通過觀察過渡過程曲線模塊10的輸出曲線判定PID參數整定是否合格及如何優化。
[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過程計算機控制系統的真實感，對于提高學生理論聯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組成框圖。
[0012]圖2是本實用新型的教學過程軟件界面截圖。
[0013]圖中:1為工控機、2為RS-232通訊組件、3為PLC調節器控件、4為PLC模擬量輸出模塊、5為PLC數字量輸出模塊、6為外干擾源、7為一階慣性環節①、8為一階慣性環節②、9為模擬量輸入模塊、10為過渡過程曲線模塊、11為中間繼電器、12為繼電器輸出結點①、13為繼電器輸出結點②、14為繼電器輸出結點③。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。
[0015]如圖1所示。
[0016]一種面向虛擬對象單回路控制系統實驗裝置，它包括工控機1、RS-232通訊組件
2、PLC調節器控件①3、PLC模擬量輸出模塊4、PLC數字量輸出模塊5、外干擾源6、一階慣性環節①7、一階慣性環節②8、模擬量輸入模塊9、過渡過程曲線10、中間繼電器11、繼電器輸出結點①12、繼電器輸出結點②13、繼電器輸出結點③14，工控機1分別連接有PLC調節器控件①3和PLC數字量輸出模塊5，PLC數字量輸出模塊5與中間繼電器11相連，PLC調節器控件①3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的輸出端與一階慣性環節模塊①7的輸入端相連，在一階慣性環節模塊①7的輸入端還連接有外干擾源6，外干擾源6與中間繼電器11的繼電器輸出結點③14相連，一階慣性環節模塊①7的輸出端分別與一階慣性環節模塊②8及模擬輸入模塊9的輸入端相連，一階慣性環節模塊①7的輸出端通過繼電器輸出結點①12與一階慣性環節模塊②8相連，一階慣性環節模塊②8的輸出端通過繼電器輸出結點②13也與模擬輸入模塊9的輸入端相連，模擬輸入模塊9的輸出端一方面與過渡過程曲線模塊10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。
[0017]本實用新型的工作過程是:
[0018]工控機1通過RS-232通訊組件2與PLC模擬量輸出模塊4、PLC數字量輸出模塊5和模擬量輸入模塊9通訊，采用PLC內嵌的PID組件，PLC調節器3和外干擾源6通過工控機1實現輸出值的給定，并經PLC模擬量輸出模塊4輸出。一階慣性環節①7和一階慣性環節②8通過工控機1選擇單容水箱液位單回路調節系統，由PLC數字量輸出模塊5控制中間繼電器11，繼電器輸出結點①12、繼電器輸出結點②13為常閉結點閉合，通過工控機1選擇雙容水箱液位單回路調節系統，由PLC數字量輸出模塊5控制中間繼電器11，繼電器輸出結點①12、繼電器輸出結點②13為常閉結點閉合。工控機1操控PLC調節器控件①3使之由“手動”工作狀態由自衡無擾動投運至“自動”工作狀態，PLC調節器控件①3進行參數整定，加入10%給定值階躍變化，其輸出經PLC模擬量輸出模塊4施加在一階慣性環節①7、一階慣性環節②8，進入模擬量輸入模塊9，再由工控機1輸出過渡過程曲線模塊10，構成單回路閉環控制系統，通過觀察過渡過程曲線模塊10的輸出曲線判定PID參數整定是否合格及如何優化。
[0019]模擬運行結果如圖2所示。
[0020]本實用新型未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
【主權項】
1.一種面向虛擬對象單回路控制系統實驗裝置，它包括工控機(1)，其特征是所述的工控機(1)分別連接有PLC調節器控件(3)和PLC數字量輸出模塊(5)，PLC數字量輸出模塊(5 )與中間繼電器(11)相連，PLC調節器控件(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)的輸出端與一階慣性環節模塊①(7)的輸入端相連，在一階慣性環節模塊①(7 )的輸入端還連接有外干擾源(6 )，外干擾源(6 )與中間繼電器(11)的繼電器輸出結點③(14)相連，一階慣性環節模塊①(7)的輸出端分別與一階慣性環節模塊②(8)及模擬輸入模塊(9)的輸入端相連，一階慣性環節模塊①(7)的輸出端通過繼電器輸出結點①(12)與一階慣性環節模塊②(8)相連，一階慣性環節模塊②(8)的輸出端通過繼電器輸出結點②(13)也與模擬輸入模塊(9)的輸入端相連，模擬輸入模塊(9)的輸出端一方面與過渡過程曲線模塊(10)相連，另一方面與工控機(1)相連，實時顯示模擬過程。2.根據權利要求1所述的面向虛擬對象單回路控制系統實驗裝置，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數字量輸出模塊(5 )和模擬量輸入模塊(9)通訊，采用PLC內嵌的PID組件，PLC調節器控件(3)和外干擾源(6)通過工控機(1)實現輸出值的給定，并經PLC模擬量輸出模塊(4)輸出。3.根據權利要求1所述的面向虛擬對象單回路控制系統實驗裝置，其特征在于:一階慣性環節模塊①(7)和一階慣性環節模塊②(8)通過工控機(1)選擇單容水箱液位單回路調節系統，由PLC數字量輸出模塊(5 )控制中間繼電器(11)，繼電器輸出結點①(12 )、繼電器輸出結點②(13)為常閉結點閉合，通過工控機(1)選擇雙容水箱液位單回路調節系統，由PLC數字量輸出模塊(5 )控制中間繼電器(11)，繼電器輸出結點①(12 )、繼電器輸出結點②(13)為常閉結點閉合。4.根據權利要求1所述的面向虛擬對象單回路控制系統實驗裝置，其特征在于:工控機(1)操控PLC調節器控件(3 )使之由“手動”工作狀態由自衡無擾動投運至“自動”工作狀態，PLC調節器控件(3)進行參數整定，加入10%給定值階躍變化，其輸出經PLC模擬量輸出模塊(4)施加在一階慣性環節模塊①(7)、一階慣性環節模塊②(8)，進入模擬量輸入模塊(9)，再由工控機(1)輸出過渡過程曲線模塊(10)，構成單回路閉環控制系統，通過觀察過渡過程曲線模塊(10)的輸出曲線判定PID參數整定是否合格及如何優化。
【專利摘要】一種面向虛擬對象單回路控制系統實驗裝置，它包括工控機，其特征是所述的工控機分別連接有PLC調節器控件①和PLC數字量輸出模塊，PLC數字量輸出模塊與中間繼電器相連，PLC調節器控件與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一階慣性環節模塊①的輸入端相連，在一階慣性環節模塊①的輸入端還連接有外干擾源，一階慣性環節模塊①的輸出端分別與一階慣性環節模塊②及模擬輸入模塊的輸入端相連，一階慣性環節模塊①的輸出端通過繼電器輸出結點①與一階慣性環節模塊②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】CN205028133
【申請號】CN201520681560
【發明人】施云貴, 陳佩軍, 劉勝榮, 趙磊
【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