[发明专利]面向虚拟对象分程控制系统实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种教学实验装置，尤其是一种控制理论与控制工程实验装置，具体地说是一种面向虚拟对象分程控制系统实验装置。

背景技术

《过程控制工程》是全国专业改革后，作为工科院校自动化专业的主干课程,其教材《过程控制工程》是国家统编，其课程实验是教学的重要环节，它可以培养学生的理论联系实际能力和动手能力。为此各院校都进行了相应的实验改革与建设，其方向包括两类：一类面向纯软件仿真，该方式目前并不理想，主要是学生做实验真实感较差；另一类是实际构造生产过程，该方式投资较大，且需较大的占地面积，同时不利于开发式实验。为了加强课程实验的工程特色，动态模拟化工生产过程控制，培养学生的工程实践能力，我们采取以上两类方式结合的方案，即保证了较少的投资和减少了占地面积，也使学生具有面向实际生产过程计算机控制系统的真实感，对于提高学生理论联系实际的能力和实际动手能力以及解决工程实际问题的能力都能提供一个极好的平台，同时有利于实现该课程实验的开放式教学。

发明内容

本发明的目的是针对现有的教学实验装置存在的纯软件教学效果差，纯硬件教育投资成本高的问题，设计一种软硬件结合的面向虚拟对象分程控制系统实验装置。

本发明的技术方案是：

一种面向虚拟对象分程控制系统实验装置，它包括工控机1，其特征是所述的工控机1分别通过RS-232通讯组件2连接PLC调节器控件3、PLC数字量输出模块12和PLC模拟量输入模块，PLC数字量输出模块12与中间继电器13相连，PLC调节器控件3与PLC模拟量输出模块4的输入端相连，PLC模拟量输出模块4的输出端与对数放大器①5和对数放大器②6输入端相连，对数放大器①5和对数放大器②6输出端与加法器7输入端相连，加法器7输出端与一阶惯性环节模块①8的输入端相连，在一阶惯性环节模块①8的输出端经中间继电器13的继电器第一输出结点14与一阶惯性环节模块②9输入端相连，一阶惯性环节模块②9输出端与经中间继电器13的继电器第二输出结点15与PLC模拟量输入模块10的输入端相连，PLC模拟量输入模块10的输出端一方面与过渡过程曲线模块11相连，另一方面与工控机1相连，实时显示模拟过程。

所述的工控机1通过RS-232通讯组件2与PLC模拟量输出模块4、PLC数字量输出模块12和PLC模拟量输入模块10通讯，PLC调节器控件3采用PLC内嵌的PID组件，通过工控机1实现输出值的给定，并经PLC模拟量输出模块4输出4~12mA和12~20mA信号。

所述的PLC模拟量输出模块4输出的 4~12mA送入具有信号限幅功能的对数放大器①，模拟小流通能力等百分比阀门特性，12~20mA信号送入具有信号限幅功能的对数放大器②，模拟大流通能力等百分比阀门特性，并经加法器模拟两只阀门并联控制，其输出送入由中间继电器13切换继电器第一输出结点14和继电器第二输出结点15连接一阶惯性环节模块①8和一阶惯性环节模块②9实现模拟一阶惯性环节和二阶惯性环节对象特性。

所述的工控机1操控PLC调节器控件3使之由“手动”工作状态由自衡无扰动投运至“自动”工作状态，PLC调节器控件3进行参数整定，加入10%给定值阶跃变化，其输出经PLC模拟量输出模块4分程输出4~12mA和12~20mA信号并经放大和求和后施加在一阶惯性环节模块①8、一阶惯性环节模块②9，进入PLC模拟量输入模块10，再由工控机1输出过渡过程曲线模块11，构成分程控制系统，通过观察过渡过程曲线模块11的输出曲线判定PID参数整定是否合格及如何优化。

本发明的有益效果：

本发明通过软硬件结合，既保证了较少的投资和减少了占地面积，也使学生具有面向实际生产过程计算机控制系统的真实感，对于提高学生理论联系实际的能力和实际动手能力以及解决工程实际问题的能力都能提供一个极好的平台，同时有利于实现该课程实验的开放式教学。

附图说明

图1是本发明的系统组成框图。

图中：1为工控机、2为RS-232通讯组件、3为PLC调节器控件、4为PLC模拟量输出模块、5为对数放大器①、6对数放大器②、7加法器、8为一阶惯性环节模块①、9为一阶惯性环节②、10为PLC模拟量输入模块、11为过渡过程曲线模块、12 PLC数字量输出模块、13为中间继电器、14为继电器第一输出结点、15为继电器第二输出结点。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示。