[发明专利]一种基于OPC的工业控制实训装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种过程控制教学实验装置，尤其涉及一种基于OPC的工业控制实训装置，属于教学设备领域。

背景技术

现代教育教学活动中，实验教学是必不可少的关键环节，对培养学生的实际工作能力至关重要，实验设备的匮乏则极大地制约了学生技能的学习与获取。借助设计良好的实验装置，可为学生在相关知识的理论学习与实际工程应用技能训练之间建立了一座桥梁，也进一步简化了控制系统中复杂控制算法的编制、调试及处理过程。

工业过程控制领域需要用到大量的现场设备、智能仪表以及控制应用软件，常常需要专用的硬件或软件接口才能完成数据交互，传统的方式是通过开发设备专有驱动程序来实现交互操作。但不同设备供应商的驱动程序往往很不一致，且难于随硬件、软件而升级，OPC(OLEforProcessControl)技术的出现极大地改善了这种状况。OPC是一种数据交换的工业标准机制，基于客户/服务器模式，为现场设备与软件应用之间提供了广泛的互操作性和互换性。

过程控制一般是指对连续性生产过程中的温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制，它是现代工业自动化系统的核心内容之一。过程控制原理是自动化类专业学生一门重要的专业课，其目的是使相关专业的学生获得过程控制原理及其应用的理论知识及实践技能，其中控制算法的设计及优化是其中的重要内容。传统的过程控制装置一般采用专用硬件实现调节器或使用组态软件中的PID算法实现类似的调节功能。若需实现更为复杂的神经网络控制、多变量解耦控制等则相当的困难。MATLAB软件是一种功能强大、使用灵活的，内置各种丰富的控制工具箱，也可由用户自行设计相关的优化控制算法来增强控制效果。MATLAB/SIMULINK被广泛应用于科学计算、数学建模与仿真，运算效率很高且可方便地实现各种复杂控制算法。人们在设计新的控制系统及控制算法的过程中，常常须借助SIMULINK完成建模和仿真，直至达到满意的仿真结果。由于现场工控设备的数据通信标准并不统一，使得MATLAB/SIMULINK难于与现场工控设备进行直接数据通信，致使很多先进控制算法仍然只能停留在纯数字仿真阶段；但基于SIMULINK的纯数字仿真往往难于精确模拟实际的控制对象，在建模过程中，也常常需要对对象模型作些假设和近似，同时会忽略实际对象系统中可能存在的部分扰动和噪声，因而造成仿真结果与实际应用效果有较大出入，而半实物仿真则可获得更真实的控制效果。引入OPC机制，使Matlab/SIMULINK可以直接与现场工控设备交互，将会极大地提高控制系统的设计实效性，同时也方便学生将主要精力放在控制效果的分析以及控制算法的研究及改善上，从而增强教学和学习的效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于OPC的工业控制实训装置。所述实验平台不仅适用于帮助学生理解过程控制的被控对象、控制手段、实现方法及优化算法，还可以促进学生对自动控制原理课程的理解和掌握，从而全面提高学生的理论与技能水平，增强其实际动手能力和工程应用能力。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于OPC的工业控制实训装置，包括被控对象、控制柜、控制主机；所述被控对象由多个透明液位容器、供液流路组成；

所述液位容器为3个，分别为第一液位容器V101、第二液位容器V102和第三液位容器V103，第一液位容器V101的下部排液管的流路上串接有用于控制排液阻力的第一排液手动阀XV301，第一液位容器V101的排液管的出口和第二液位容器V102相连通；第二液位容器V102的下部排液管的流路上串接有用于控制排液阻力的第二排液手动阀XV302，第二液位容器V102的排液管的出口和第三液位容器V103相连通；第三液位容器V103的下部排液管的流路上串接有用于控制排液阻力的第三排液手动阀XV303，第三液位容器V103的排液管的出口和储水容器V104相连通；所述各液位容器内置有溢流槽，溢流槽出口通过管道和储水容器V104连通，所述液位容器均由透明的有机玻璃制成，便于实验者观看实验效果；