[发明专利]一种面向虚拟对象阀位（VPC）控制系统实验装置

权利要求书

1. 一种面向虚拟对象阀位（VPC）控制系统实验装置，其特征是它主要由工控机(1)、显示器(3)、PLC_CPU(5)、主调节器控件(6)、阀位调节器控件(7)、外干扰源U_f1(8)、PLC_ AO模块①(10)、PLC_ AO模块②(11)、PLC_ AO模块③(12)、PLC_ AI模块①(13)、PLC_ AI模块②(14)、第一减法器(15)、第二减法器(16)、一阶惯性环节①(17)、一阶惯性环节②(18)、三个I/V转换电阻(19，20，21)组成；所述的工控机(1)通过视频线(2)与显示器(3)相连，通过组态设计显示器(3)显示工艺流程实验界面、主被控变量过渡过程曲线和主调节器控件(6)、阀位调节器控件(7)、外干扰源U_f1(8)的仪表画面及PID参数整定画面；工控机(1)通过RS-232通讯总线(4)与PLC_CPU(5)通讯，PLC_CPU(5)经组态内嵌的PID控件分别构成主调节器控件(6)、阀位调节器控件(7)、外干扰源U_f1(8)，并分别经PLC_ AO模块①(10)、PLC_ AO模块②(11)、PLC_ AO模块③(12)输出4~20mA调节信号，通过显示器(3)组态实验界面调用控件，实现PID调节器功能；PLC_ AO模块②(11)输出的4~20mA信号与PLC_ AO模块③(12)输出的4~20mA信号经第一减法器(15)相减后送入一阶惯性环节②(18)输入端，一阶惯性环节②(18)输出的4~20mA信号与PLC_ AO模块①(10)输出的4~20mA信号经第二减法器(16)相减后送入一阶惯性环节①(17)输入端，一阶惯性环节①(17)输出的4~20mA信号送入PLC_ AI模块①(13)输入端，检测信号经组态作为主调节器控件(6)的测量值，并经显示器(3)显示其过渡过程曲线，PLC_ AO模块①(10)输出的4~20mA信号还送给PLC_ AI模块②(14)输入端，作为阀位调节器控件(7)的测量值;依据对主被控变量影响程度适当调整I/V转换电阻阻值，以保证输入输出关系的合理性；所述的I/V转换电阻阻值取值为：三个电阻的取值分别为150Ω、250Ω、100Ω；主调节器控件(6)组态为“正作用”调节器；阀位调节器控件(7)组态为“反作用”调节器；外干扰源U_f1(8)组态为开环手动输出；一阶惯性环节①(17)时间常数相对较小，模拟稳态调节一阶惯性环节②(18)时间常数相对较大；通过显示器(3)实验界面对主调节器控件(6)和阀位调节器控件(7)进行PID参数整定，操控主调节器控件(6)给定值为50%、外干扰源U_f1(8)初值为40%、阀位调节器控件(7)给定值为10%，投运主调节器控件(6)和阀位调节器控件(7)至“自动”工作状态，等待PLC_ AI模块①(13)过渡过程曲线至稳定状态；操控外干扰源U_f1(8)至50%阶跃变化，主调节器控件(6)经一阶惯性环节①(17)迅速稳定主被控变量，因阀位调节器控件(7)给定值为10%，最终使得主调节器控件(6)输出稳定为10%，构成阀位（VPC）控制系统，通过观察显示器(3)过渡过程曲线判定主调节器控件(6)和阀位调节器控件(7)PID参数整定是否合格及如何优化。