[实用新型]过程控制实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于自动化控制技术，尤其是指一种过程控制实验装置。

背景技术

过程控制实验装置包括实验对象，系统执行机构：包括变频调速器、交流电机、微型水泵和直流调速器、直流电机、微型水泵，运算调节模块：包括模拟调节器、位式控制器、单片机系统、计算机控制等，显示模块：包括数字显示仪表和计算机CRT显示，传感器信号检测放大模块：包括传感器信号检测、放大和数字显示调理电路，以及与计算机实现通讯的辅助模块等。

过程控制实验装置的产品化，目前在国内几乎还是空白，国内大部分高校过程控制实验课程的开设率为零。国内有部分重点高校自制了类似的水位控制等实验装置，但都是占地面积大，实验内容单一，控制方式简单，通常只用常规模拟仪表检测和控制，投入维护的人力、物力很大。国外进口的过程控制实验装置虽然结构小巧玲珑、制作精细，但一般控制对象单一，通常只有水位控制，另外，实验内容单一仅涉及控制算法，而价格通常要数十万元。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种过程控制实验装置，以改善实验条件，扩大实验内容，并使实验装置实现产品化。

其主要技术方案是运算调节模块的输出与执行机构连接，在执行机构的输出端连接实验对象，在实验对象与运算调节模块输入端之间连接传感器与放大调理电路。

所述运算调节模块可以是一种单片机系统。该单片机系统由CPU、A/D、D/A电路、晶振电路、看门狗电路、通讯电路、数字光电隔离电路相互连接组成。

上述运算调节模块也可以是一种模拟调节器。该调节器由相互连接的集成运算放大器、PID运算电路、模拟光电隔离电路及波段开关组成。

上述运算调节模块还可以是一种位式控制器，并且该控制器由集成运算放大器和逻辑运算电路连接而组成。

所述执行机构可以是一种由直流调速器与直流电动机及水泵连接而成的装置。

所述执行机构也可以由变频器与交流电动机及水泵相互连接而成。

上述执行机构还可以由固态继电器与加热器相互连接而成。

所述传感器可以是温度传感器、或压力传感器、或流量传感器、或液位传感器。其中的液位传感器可以与压力传感器相同。

传感器放大调理电路由仪表放大器、集成运算放大器及数字显示调理电路连接而成。

本实用新型是基于控制理论基础之上的集模拟电子线路、单片机技术、计算机控制、管理为一体的智能实验装置。该装置既可以为本专科学生开设过程控制、单片机技术、交直流调速等课程的实验，又可以为研究生、有关的专业教师和工程技术人员在复杂控制系统、智能控制系统和先进控制系统等方面的研究提供实验对象和实现手段。

1.本装置可开设20多个实验，内容覆盖了几乎所有自动化专业的专业基础课和专业课程的实验内容。

2.具有多种控制方式可供任意选择：可用模拟调节器、位式控制器、单片机、上位计算机软件实现的控制器。

3.将信号的输入、综合和PID调节等功能设计成独立的单元模块，根据实验的需要，可任意组合连接，便于学生对过程控制基本理论的理解和加深印象。

4.利用单片机与计算机的通讯接口，使计算机实现数据采集、管理、运算以及多种方法的系统辩识、仿真和控制。

5.整个系统结构采用软件与硬件的结合，模拟与数字的结合，既可进行常规的模拟式控制，又可进行数字式调节和智能化运算。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为单片机系统模块电路图。

图3模拟调节器模块电路图。

图4为位式控制器模块电路图。

图5为传感器放大调理电路图。

图6为数字显示调理电路图。

图7为模拟线性光电隔离电路。

具体实施方式

其静态结构如图所示：

1、单片机系统电路：

该模块包括A/D芯片IC1、CPU芯片IC2、D/A芯片IC4、IC5、晶振电路X1、看门狗电路芯片IC3、通讯电路芯片IC6和RS-232C接口、光电隔离电路芯片ISO201、IS0202以及电阻R201～R210、电位器P201、排阻PZ1、电容C201～C211等器件，接线柱S1～S4等元件组成。见图2。

2、模拟调节器电路：