[发明专利]一种面向虚拟对象阀位（VPC）控制系统实验装置

说明书

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Usubgt;f1/subgt;(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)、减法器(15)、减法器(16)、一阶惯性环节①(17)、一阶惯性环节②(18)、I/V转换电阻(19，20，21)组成；本发明投资少，教学效果好。

技术领域

本发明涉及一种教学实验装置，尤其是一种过程控制工程实验装置，具体地说是一种面向虚拟对象阀位（VPC）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阀位（VPC）控制系统实验装置。该实验装置解决了生产上存在的有两个（或多个）变量均能影响同一被控变量，具有良好的动态性能的变量时，其静态性能（指工艺上的某些性能）都是低劣的。因而要从提高被控变量控制品质的角度应采用动态性能好的变量，但从稳定优化的角度却会是不合适的矛盾，

是一种采用包括阀位控制系统在内的复合系统。

本发明的技术方案是：

一种面向虚拟对象阀位（VPC）控制实验装置，其特征是它主要由工控机1、显示器3、、PLC_CPU5、主调节器控件6、阀位调节器控件7、外干扰源U_f18、PLC_ AO模块①10、PLC_ AO模块②11、PLC_ AO模块③12、PLC_ AI模块①13、PLC_ AI模块②14、减法器15、减法器16、一阶惯性环节①17、一阶惯性环节②18、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可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_f18的仪表画面及PID参数整定画面。所述的工控机1通过RS-232通讯总线4与PLC_CPU5通讯，PLC_CPU5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_f18，并分别经PLC_ AO模块①10、PLC_ AO模块②11、PLC_ AO模块③12输出4~20mA调节信号，通过显示器3组态实验界面调用控件，可实现PID调节器功能。所述的PLC_ AO模块②11输出的4~20mA信号与PLC_ AO模块③12输出的4~20mA信号经减法器15相减后送入一阶惯性环节②18输入端，一阶惯性环节②18输出的4~20mA信号与PLC_ AO模块①10输出的4~20mA信号经减法器16相减后送入一阶惯性环节①17输入端，一阶惯性环节①17输出的4~20mA信号送入PLC_ AI模块①13输入端，该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①10输出的4~20mA信号还送给PLC_ AI模块②14输入端，作为阀位调节器控件7的测量值。

本发明依据对主被控变量影响程度可适当调整V/I转换电阻阻值，如电阻19取150Ω、电阻20取250Ω、电阻21取100Ω，以保证输入输出关系的合理性。