一种半实物仿真实验系统

摘要

本发明公开了一种半实物仿真实验系统，包括管理层、控制层和设备层，管理层由多个仿真计算机组成，用于对仿真实验的环境和参数进行设置、显示和管理，控制层有多个PLC组成，用于实现数据采集、控制回路调节、顺序控制、逻辑控制和综合报警，设备层由多个对象设备、模拟屏和输入∕输出信号组成，对象设备的种类包括传感器和执行器，模拟屏所述系统的控制流程图的形象化表达，输入/输出信号，是所述系统中检测信号和动作信号的仿真输入和输出，所述控制系统向下直接连接所述设备层的传感器和执行器，以及输入/输出信号，向上通过网络与所述管理层的仿真计算机相连，将采集的数据以及对象设备的状态信号发送给仿真计算机。

主权项

一种半实物仿真实验系统，其特征在于，该系统包括管理层、控制层和设备层，所述的管理层由多个仿真计算机组成，用于对仿真实验的环境和参数进行设置、显示和管理，所述的控制层有多个PLC组成，用于实现数据采集、控制回路调节、顺序控制、逻辑控制和综合报警，所述的设备层由多个对象设备、模拟屏和输入/输出信号组成，对象设备的种类包括传感器和执行器，模拟屏用于所述系统的控制流程图的形象化表达，输入/输出信号，是所述系统中检测信号和动作信号的仿真输入和输出，所述控制层向下直接连接所述设备层的传感器和执行器，以及输入/输出信号，向上通过网络与所述管理层的仿真计算机相连，将采集的数据以及对象设备的状态信号发送给仿真计算机，同时根据仿真计算机的仿真实验数据输出进行相关的控制策略计算和控制动作的执行，所述的控制层和所述的设备层集成在一个半实物实验操作装置中，该装置呈立柜结构，具有一边缘呈圆弧的底座，底座上方是实物展示区，实物展示区设有安装支架用于安装实验实物，实物展示区的上方是实验操作面板，该实验操作面板上设有操作开关和过程数据显示器，在所述实验操作面板上标示有实物工作原理模拟图，用以结合过程数据显示器动态演示所对应实物的工作状态，在所述实验操作面板上标示有实物指示标牌，用以对应标示安装于实物展示区的实物，在所述装置内部具有一安装背板，用以安装仿真实验装置所需的元器件和接线，在所述装置内部还具有电源、控制电缆和系统接地，所述装置是背部开门结构，所述的实验操作面板是单门结构，所述的实物展示区是半开放结构，所述的装置的背部是双开门结构，所述的实验操作面板的单门结构，采用前开门的形式，用铰链将前开门与所述装置的柜体连接,前开门可以脱卸和开启，所述半实物实验操作装置与多个仿真计算机通过以太网相连，任一个仿真计算机与多个半实物实验操作装置通过以太网相连，所述的半实物仿真实验系统，包括3个半实物仿真实验平台，第一个是主机燃油黏度控制半实物仿真实验平台，第二个是主机冷却水温度控制半实物仿真实验平台，第三个是机舱监测报警半实物仿真实验平台，主机燃油黏度控制仿真实验平台，包括一个半实物实验操作装置和一个仿真计算机，半实物实验操作装置是实验操作的主体设备，仿真计算机是实验中的仿真和管理设备，所述半实物实验操作装置和仿真计算机通过以太网连接，一个仿真计算机用于仿真管理至少一个半实物实验操作装置；同样一个半实物实验操作装置用于连接至少一个仿真计算机，如果连接2个仿真计算机时，只有1个仿真计算机进行仿真计算，即运行实验过程的仿真计算软件；多台同时可作为实验过程监视用，实验中的数据、曲线和各种人机界面同运行仿真软件的计算机一样，可以作为热备份，也可以供更多的学生进行实验，半实物实验操作装置正面上部是主机冷却水控制系统模拟屏,模拟屏上的展示的是整个主机冷却水控制系统工艺流程模拟图，系统中的设备、仪表、管路清晰的表述在模拟图中，模拟图上嵌入有数码显示表，显示了需要监测的温度值，在实验的过程中，温度随着控制系统的调节动作而改变，模拟图下部是“电动调节阀”、“温度传感器”、“压力变送器”、“开关阀”，不仅标明了各个仪表、设备的名称和它们安装在系统中物理位置，而且还作为模拟屏下部安装的实物的标牌，用仿真计算机进行仿真环境设置、运行仿真程序以及提供实验过程曲线和数据的可视界面，一个仿真计算机用于运行至少一个半实物实验操作装置的仿真控制程序，由于每一个半实物实验操作装置具有不同的IP地址，一台仿真计算机具有对多个半实物实验操作装置进行仿真控制的能力，一旦有一台仿真计算机故障，便用其他的仿真计算机操作，一个半实物实验操作装置也可以与多台仿真计算机连接，其中一台可以进行仿真环境设置和连接仿真数据接口，从其他的仿真计算机上可以观察实验过程的曲线和数据，多台仿真计算机控制一个半实物实验操作装置，通过每台仿真计算机和每一个半实物实验操作装置不同的网络IP地址，并由软件控制来实现的。