過程控制實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研發(fā).pdf

1、過程控制是自動化及其相關(guān)專業(yè)的重要專業(yè)課，具有理論性與實(shí)踐性并重的特點(diǎn)。切實(shí)掌握過程控制課程內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)必不可少。然而，許多高校實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并不完善，導(dǎo)致過程控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)趨于形式化，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的理解停留于表面。因此，設(shè)計、開發(fā)一套性能優(yōu)越、功能完善的過程控制實(shí)驗(yàn)平臺對提高過程控制教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力具有重要意義。在陜西省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)計劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：2014KCT-15）的資助下，本文將實(shí)物實(shí)驗(yàn)與半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)合，圍

2、繞過程控制實(shí)驗(yàn)平臺的搭建和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研發(fā)開展研究，論文的主要工作可分述如下：
　?。?）過程控制實(shí)驗(yàn)平臺的硬件與軟件設(shè)計
　　根據(jù)對過程控制實(shí)驗(yàn)平臺的需求分析，設(shè)計了一套基于西門子 S7-300 PLC的過程控制實(shí)驗(yàn)平臺。硬件方面，設(shè)計、制作了一套小型化的多參數(shù)三容水箱實(shí)驗(yàn)裝置，用以模擬一階過程、二階過程、大時滯過程等典型環(huán)節(jié)；以該實(shí)驗(yàn)裝置為被控對象，設(shè)計了控制系統(tǒng)硬件部分，涉及測控點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計、元器件選型、控制柜和MCC柜設(shè)計

3、與制作等。軟件方面，包括基于STEP7的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目程序開發(fā)與調(diào)試、基于WinCC的監(jiān)控界面設(shè)計、上位機(jī)與下位機(jī)的以太網(wǎng)通訊實(shí)現(xiàn)等。
　　（2）實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)物實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研發(fā)
　　在已搭建的實(shí)驗(yàn)平臺上，以過程控制實(shí)驗(yàn)要求為目標(biāo)，設(shè)計了一系列實(shí)物實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涉及液位、溫度、流量、壓力四類常見過程參量的檢測與控制，設(shè)計了被控對象建模實(shí)驗(yàn)、單回路控制實(shí)驗(yàn)等簡單控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，以及液位串級、流量比值等復(fù)雜控制實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并分別給出了實(shí)驗(yàn)設(shè)

4、計方案、實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。進(jìn)一步以蟻群算法為例闡述了智能算法在實(shí)驗(yàn)平臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法。
　?。?）實(shí)驗(yàn)平臺半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研發(fā)
　　針對半實(shí)物仿真的原理與特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了基于 MATLAB與 WinCC的半實(shí)物仿真。采用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了MATLAB與WinCC的雙向數(shù)據(jù)交換，為了使實(shí)驗(yàn)平臺更為緊湊，使用C腳本完成了MATLAB在WinCC中的集成。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了單回路液位控制及液位串級控制兩個半實(shí)物仿