一种用于教学培训的数字调节器装置及实现方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于教学培训的数字调节器装置及实现方法，该装置包括框架、微处理器控制模块、电源模块、偏差显示装置、PV显示装置、PV调整电位器及信号切换接口装置、SV显示装置、SV调整电位器及信号切换接口装置、MV显示装置、MV调整电位器及信号切换接口装置、比例度显示装置、比例度调整电位器、积分时间显示装置、积分时间调整电位器、微分时间显示装置、微分调整电位器、及手动自动切换接口装置。当本装置正常工作时，可以快速进行手自动切换，以及调整PID参数，并直观的显示当前参数、偏差及控制量大小。使用本发明可以直观展示PID控制参数对控制品质的影响。使得抽象的理论计算更加直观。同时也降低装置的成本。
【专利说明】
一种用于教学培训的数字调节器装置及实现方法
技术领域
[0001]本发明属于教学仪器设备领域，涉及一种用于教学培训的数字调节器装置及实现方法。
【背景技术】
[0002]目前，公知的调节器装置有两种类型，第一种为模拟调节器，如DDZ系列，此调节器使用方便，相关显示设置方便，容易上手。但体积庞大，成本与维护费用较高，多用见于工业自动化早期。第二种为以微处理器为核心的数字调节器。该方法成本相对低廉，特性也比较丰富，但在使用上比较复杂。针对培训的学生或学员，相关参数的设置往往非常复杂，繁琐。且用于教学或培训过程中该类调节器容易损坏，不易维修。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种能在教学培训过程中容易上手，方便直观，维护简易成本低廉的数字调节器装置及实现方法。
[0004]为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下。
[0005]—种便携式多特性工业对象仿真装置，包括框架、微处理器(单片机)控制及接口电路模块、PV显示装置、MV显示装置、SV显示装置、电源线接口、PV调整电位器及信号线切换接口装置，MV调整电位器及信号线切换接口装置、手自动切换装置、PID参数显示装置、PID参数调整装置。所述的模块、显示与调整装置和所述的支架、接口设置于所述框架上。
[0006]进一步地，所述MV显示装置有与所述控制模块的I/O端相连接。
[0007]进一步地，所述MV调整电位器及信号线切换接口装置与所述控制模块的I/O端相连接。
[0008]进一步地，所述PV显示装置有与所述控制模块的I/O端相连接。
[0009]进一步地，所述PV信号线切换接口装置与所述控制模块的I/O端相连接。
[0010]进一步地，所述EV显示装置有与所述控制模块的I/O端相连接。
[0011]进一步地，所述PID参数显示装置与所述控制模块的I/O端相连接。
[0012]进一步地，所述PID参数调整装置与所述控制模块的I/O端相连接。
[0013]进一步地，所述的数据电源接口与控制模块相连接。
[0014]进一步地，所述框架内的控制电路包括单片机、显示器和操作按钮，所述单片机的通讯口与所述操作按钮、显示装置与相连接。
[0015]本发明还提供一种利用模块化设计数字调节器的方法。包括以下内容:
[0016]I)微处理器控制及接口电路模块中程序采取扫描工作方式。
[0017]2)PV调整电位器及信号线切换接口装置采用承插式独立设计方式。
[0018]3)PID参数调整装置采用承插式独立设计方式。
[0019]4)手自动切换装置采用承插式独立设计方式。
[0020]5)显示装置采用承插式独立设计方式。
[0021]6)单片机系统通过检测手自动切换装置状态，MV装置初态，SV调整电位器及信号切换接口装置、PV调整电位器及信号线切换接口装置状态，PID参数调整装置状态，调用系统数字PID子程序，计算结果送至各显示装置缓冲区锁存。
[0022]由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是:使用本发明进行教学培训时，可以迅速实现PID参数调整及控制效果演示，且在教学培训过程中易损坏的信号输入输出部分采取独立的模块化设计，便于维修，安全经济可靠。
【附图说明】
[0023]图1为本发明用于教学培训的数字调节器外观示意图。
[0024]图中:1为PV显示，2为SV显示，3为EV显示，4为MV显示，5为手自动切换，6为PID参数显示，7为PID参数调整装置，8为内设信号调整装置，9内设信号与外接信号切换开关，10为外接信号接口，11为电源接口。
【具体实施方式】
[0025]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]本发明一种用于教学培训的数字调节器装置外观如图1所示，包括框架，PV显示装置1，SV显示装置2，EV显示装置3，MV显示装置4，手自动切换装置5，PID参数显示装，6，PID参数调节装置7，单机工作内置变量调节装置8，内外装置切换装置9，外部信号接入孔10，电源模块接入孔11，置于框架内。所述MV显示装置有与所述控制模块的I/O端相连接，所述MV调整电位器及信号线切换接口装置与所述控制模块的I/O端相连接，所述PV信号线切换接口装置与所述控制模块的I/O端相连接，所述PID参数调整装置与所述控制模块的I/O端相连接，所述所有显示装置与所述控制模块的I/O端相连接，所述的数据电源接口与单片机控制模块相连接。所述框架内的控制电路包括单片机、显示器和操作按钮，所述单片机的通讯口与所述操作按钮、显示装置与相连接。
[0027]本发明数字调节器装置在上电工作后，单片机控制模块通过检测手自动切换装置状态，MV装置初态，SV调整电位器及信号切换接口装置、PV调整电位器及信号线切换接口装置状态，PID参数调整装置状态，调用系统数字PID子程序，计算结果送至各显示装置缓冲区锁存。完成一个扫描工作周期后，单片机系统显示程序工作，并延时0.5s。系统重新扫描个装置状态。
[0028]培训时，可以迅速实现PID参数调整及控制效果演示，且在教学培训过程中易损坏的信号输入输出部分采取独立的模块化设计，便于维修。安全经济可靠。
[0029]在使用本发明进行调节器开环对象特性演示时，可以将PV调整电位器及信号线切换接口装置选择开关选择至内部设定。此时可手动设置改变PV数值。相应的调整PID参数，可以方便的单机演示各个参数对控制量MV的影响。
[0030]在使用本发明进行调节器闭环对象特性演示时，可以将PV调整电位器及信号线切换接口装置选择开关选择至外部接入。此时系统扫描外部接入的过程变量PV。直接调整PID参数调整装置，系统PID参数可以方便的修改，以便测试各个参数对系统过渡品质的影响。
[0031]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。
【主权项】
1.一种便携式多特性工业对象仿真装置，包括框架、微处理器(单片机)控制及接口电路模块、PV显示装置、MV显示装置、SV显示装置、电源线接口、PV调整电位器及信号线切换接口装置，MV调整电位器及信号线切换接口装置、手自动切换装置、PID参数显示装置、PID参数调整装置，其特征在于，所述的模块、显示与调整装置置于所述的框架上，其中， 所述MV显示装置有与所述控制模块的I/O端相连接； 所述MV调整电位器及信号线切换接口装置与所述控制模块的I/O端相连接； 所述PV显示装置有与所述控制模块的I/O端相连接； 所述PV信号线切换接口装置与所述控制模块的I/O端相连接； 所述EV显示装置有与所述控制模块的I/O端相连接； 所述PID参数显示装置与所述控制模块的I/O端相连接； 所述PID参数调整装置与所述控制模块的I/O端相连接； 所述的数据电源接口与控制模块相连接。2.根据权利要求1的所述的教学培训数字调节器装置，其特征在于，所述的PV信号线接口装置有可以切换外接标准信号和至本机PV值的选择开关。3.根据权利要求1或2的所述的教学培训数字调节器装置，其特征在于，所述的MV调整电位器及信号线切换接口装置有MV值调整旋钮。4.根据权利要求3的所述的教学培训数字调节器装置，其特征在于，所述的PID参数调整装置有3个独立的调整旋钮。5.根据权利要求4的所述的教学培训数字调节器装置，其特征在于，所述的PV显示装置有专用的数码显示装置。6.根据权利要求5的所述的教学培训数字调节器装置，其特征在于，所述的MV显示装置有专门的数码显示装置。7.根据权利要求6的所述的教学培训数字调节器装置，其特征在于，所述的EV显示装置有专门的数码显示装置。8.根据权利要求7的所述的教学培训数字调节器装置，其特征在于，所述的PID显示装置有专门的数码显示装置。9.根据权利要求8的所述的教学培训数字调节器装置，其特征在于，所述的SV显示装置有专门的数码显示装置。10.根据权利要求9的所述的教学培训数字调节器装置的实现方法，其特征在于， 1)pv调整电位器及信号线切换接口装置采用承插式独立设计方式。 2)PID参数调整装置采用承插式独立设计方式。 3)手自动切换装置采用承插式独立设计方式。 4)显示装置采用承插式独立设计方式。 5)微处理器控制及接口电路模块中程序采取扫描工作方式，单片机系统通过检测手自动切换装置状态，MV装置初态，SV调整电位器及信号切换接口装置、PV调整电位器及信号线切换接口装置状态，PID参数调整装置状态，调用系统数字PID子程序，计算结果送至各显示装置缓冲区锁存。
【文档编号】G09B23/18GK105894918SQ201410815060
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年12月22日
【发明人】朱运磊, 王欢
【申请人】南京化工职业技术学院