[发明专利]中职直流调速系列实验的集成系统和方法

说明书

本发明公开一种面向中等职业院校的、直流调速系列实验的集成系统和方法。系统由直流调速系列实验的组态和控制装置、组态继电器接线桩阵列、系列实验装置组成；直流调速系列实验的系列实验装置包括控制单元、执行单元、被控对象、测量单元、零速封锁单元。集成系统基于控制理论，集成直流调速的系列实验，有助于职校生寻找直流调速知识要素之间的规律，提高自主学习和自我完善的能力；借助PLC继电器输出模块对端口的通断转换，生成继电器输出端口通断的组态列表，组态列表被映射为系列实验的实验切换，简单直观可靠；直流调速系列实验的集成系统立足现有的直流调速实验装置，降低了开发难度和集成系统的TCO。

技术领域

本发明属直流调速实验的技术范畴。特别是指基于控制理论，面向中等职业院校的、直流调速系列实验的集成系统和方法。

背景技术

参照杭州市XXX技师学院的教学大纲，52学时的直流调速课程包含7个典型 实验：开环直流调速、直流调速柜、转速负反馈单闭环直流调速、转速负反馈单 闭环无静差直流调速、直流调速柜电压负反馈单闭环直流调速、双闭环直流调速、 直流调速柜双闭环系统。其中，实验2、5、7由教师在“直流调速柜”上进行演 示实验，学生仅需观察思考，无需接线操作；故本文聚焦实验1、3、4、6展开论 述。直流调速系列实验的集成系统基于控制理论：被控对象，直流调速电动机， 相同；执行单元，三相整流变压器T+六只晶闸管VT1～VT6+触发电路，相同；测 量单元，测速电路或和电流反馈与过流保护电路，按需配置；控制单元，电流调节器或和速度调节器，按需配置。直流调速系列实验的集成系统引导学生从控制 论的视角，寻找直流调速知识要素之间潜在的规律与关系；运用类比和归纳等方 法，将知识体系的各个要素、各个层次作为一个统一的有机整体加以全方位考虑。 揭示知识体系不是知识点简单的“堆积”和“混合”，知识系统包含知识量和知 识结构的双重内涵；读书不能“只见树木，不见森林”，通过实验挖掘知识点间 的深层次联系，培养自主学习和自我完善意识。电气实验集成系统方面较有代表 性的知识产权成果综述如下：

·发明专利“一种集成控制系统实验装置和操作方法”(ZL201010172666.7)，提出集成控制系统实验装置，包含直流/交流调速控制系统、伺服控制系统、电梯群控等系统，让学生以工程师角色实现不同被控对象的控制系统集成。

·发明专利“机电一体化通用教学平台”(ZL201310155929.7)，提出一个标准化的机电一体化教学装备，使受训者掌握机电一体化技术的开发和集成。

上述有益探索，是电气实验集成方面研究成果的综述：不同电气控制系统的集成，机电一体装备的集成。基于控制理论，集成直流调速系列实验的系统和方法至今无人涉足；因此，有必要在现有成果的基础上，作进一步的创新设计。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种直流调速系列实验的集成系统和方法。

一种直流调速系列实验的集成系统，其特征在于系统由直流调速系列实验的组态和控制装置、直流调速系列实验的组态继电器接线桩阵列、直流调速系列实验的系列实验装置组成，直流调速系列实验的系列实验装置包括控制单元、执行单元、被控对象、测量单元、零速封锁单元、三相交流电源；闭环控制时，测量单元采集被控对象的被控变量值，偏差＝设定值-被控变量值，控制单元输入偏差、偏差代入控制祘法公式、输出控制量，执行单元根据控制量作用于被控对象、调节被控变量值；开环控制时，执行单元根据设定值直接作用于被控对象、调节被控变量值；控制单元是集成系统的一个逻辑单元，其软硬平台是组态和控制装置；