自動化專業(yè)綜合工程實驗裝置研制.pdf

1、為在某種程度上彌補(bǔ)近年來學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)實習(xí)中缺乏動手機(jī)會的不足，研制了自動化專業(yè)綜合工程實驗裝置。它由一條微型啤酒生產(chǎn)線和以該生產(chǎn)線為被控對象的自動控制系統(tǒng)組成，其主要特點(diǎn)是將自動化技術(shù)與一個實際的生產(chǎn)過程有機(jī)結(jié)合，測控效果最終反映在生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量上，使學(xué)生能從工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的整體上把握自動化技術(shù)。本文論述了自動化專業(yè)綜合工程實驗裝置的設(shè)計方案、硬件配置、控制策略及軟件設(shè)計。該裝置體現(xiàn)了自動化專業(yè)強(qiáng)電與弱電結(jié)合、軟件與硬件結(jié)合、

2、常規(guī)技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)結(jié)合的特點(diǎn)。 大慣性、大滯后、非線性、強(qiáng)耦合被控對象是自動控制的難點(diǎn)，也是自動控制的重點(diǎn)，所選被控對象充分體現(xiàn)了上述難點(diǎn)和重點(diǎn)，給學(xué)生提供了良好的實驗平臺。例如，在啤酒發(fā)酵過程中，由于冷卻水傳輸過程及各種環(huán)境因素的影響，使得發(fā)酵過程中存在著嚴(yán)重的純時滯現(xiàn)象。若采用常規(guī)PID控制，系統(tǒng)將會出現(xiàn)嚴(yán)重超調(diào)。針對此問題可讓學(xué)生嘗試下述解決方法：當(dāng)按工藝曲線要求降溫時，在降溫過程中插入適當(dāng)?shù)谋３蛛A段。實驗證明，采用這種新

3、方法可使發(fā)酵過程的超調(diào)量大大減小。這種新方法也可推廣到其它大慣性、大滯后被控對象的自動控制；又如，檢測滯后將對控制系統(tǒng)性能造成不利影響，針對發(fā)酵過程溫度檢測中存在的較嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象，可讓學(xué)生采取智能預(yù)測方法，有效提高溫度傳感器動態(tài)性能、減小檢測滯后；再如，麥汁在糖化泵的作用下通過兩段板式換熱器進(jìn)入發(fā)酵罐，工藝要求麥汁進(jìn)入發(fā)酵罐的溫度為8℃±0.5℃，由于此溫度受到多個因素的影響，采用一般的單回路調(diào)節(jié)方案不能滿足要求，針對此問題，可采用串

4、級控制、前饋控制相結(jié)合的控制方案，其中，PID調(diào)節(jié)器采用變速積分PID算法，可滿足工藝要求；市場上無合適的麥汁煮沸過程泡沫檢測裝置，為此設(shè)計了探針式敏感元件，其結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、性能可靠，既能保證麥汁和啤酒花的充分煮沸又不至于溢出，可讓學(xué)生自行設(shè)計探針式敏感元件的信號調(diào)理電路。 基于自動化專業(yè)綜合工程實驗裝置進(jìn)行了實驗開發(fā)。實驗項目分為中級、高級、設(shè)計師級三個層次，滿足專科(高職)、本科、研究生不同的教學(xué)需求。該裝置還可作為有