[发明专利]一种对象仿真模块

说明书

本发明提供了一种对象仿真模块，其能够根据设定，模拟多种控制对象的过程数据输出，为工业控制器的过程控制功能、使用方法、控制精度等方面评测提供可靠实验对象。其包括：控制电路；人机交互部分；控制电路包括ARM控制器模块、模拟量输入采样电路、模拟量输出电路、通信接口电路，ARM控制器模块用于采集外部输入模拟量信号、进行数学模型计算、并输出对应比例的PWM信号、同时提供通信接口供上位机通信；模拟量输入采样电路用于接收外部设置值；模拟量输出电路用于将仿真模拟结果、将对应比例的PWM信号转化为过程控制系统用标准模拟信号；通讯接口电路提供通信接口、用于和上位机连接；控制电路和人机交互部分通过SPI总线通信连接。

技术领域

本发明涉及工业信号检测的技术领域，具体为一种对象仿真模块。

背景技术

现有技术中，过程控制对象(如电炉加热、水位控制、流量控制、压力控制)均采用实物进行搭建，根据工业控制器输出信号进行真实的加热、液位控制等，将过程数据反馈给工业控制器；

通常在评估一款工业控制器时，用户通过设备厂商提供的开发软件进行编程，控制真实的实物对象(如电炉、水箱、压力容器)，然后使用传感器进行过程数据检测，由变送器转化为4-20mA或0-10V，反馈给工业控制器，在工业控制器中实现过程控制算法的使用(如PID)，以评测该控制器的性能指标、使用方法；

现有的使用实物控制对象的技术存在如下缺陷：

1、需要根据控制对象的不同，搭建不同的实物控制对象，投入成本大、过程周期长；

2、对外部环境有要求，如隔热防火、液体泄漏等，需要防止产生不安全的实验隐患；

3、灵活性低，实物对象无法输出极端情况下的过程数据，用户难以验证控制算法的稳定性。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种对象仿真模块，其能够根据设定，模拟多种控制对象的过程数据输出，为工业控制器的过程控制功能、使用方法、控制精度等方面评测提供可靠实验对象。

一种对象仿真模块，其特征在于，其包括：

控制电路；

人机交互部分；

所述控制电路包括ARM控制器模块、模拟量输入采样电路、模拟量输出电路、通信接口电路，所述ARM控制器模块用于采集外部输入模拟量信号、进行数学模型计算、并输出对应比例的PWM信号、同时提供通信接口供上位机通信；

所述模拟量输入采样电路用于接收外部设置值；

所述模拟量输出电路用于将仿真模拟结果、将对应比例的PWM信号转化为过程控制系统用标准模拟信号；

所述通讯接口电路提供通信接口、用于和上位机连接；

所述控制电路和人机交互部分通过SPI总线通信连接，所述人机交互部分用于显示模型名称、模拟输入值、模拟输出值以及对应的量化物理值。

其进一步特征在于：

所述模拟量输入采样电路包括分压电路、两级一阶RC滤波器，所述模拟量输入采集电路接收外部模拟量输入指令信号0-10V、经过分压电路后将信号转换为0-3.3V范围内，然后经过两级一阶RC滤波器，输入所述ARM控制器模块的AD输入引脚；

所述两级一阶RC滤波器的滤波输出处设置第一浪涌防护结构，保护所述ARM控制器模块的端口；

所述第一浪涌防护结构具体为二极管和TVS二极管；