新工科背景下过程控制虚拟仿真实验教学课程建设

“新工科”教育背景下,实验教学是培养创新型人才的重要实践手段。针对自动化专业的过程控制课程实验教学中传统教学方法存在成本高、效率低,设备不易于更新、升级等问题,结合Web 3D技术,通过Internet网络,采用B/S网络结构构建了虚拟实验平台,模拟仿真过程控制的设备操作培训、单回路控制系统设计、串级控制系统的投运和整定、前馈控制系统的投运和整定及其他先进控制等。该平台可以实现学生的实验教学管理、教师科研服务的网络共享平台,探究了虚拟仿真实验教学资源的管理模式,可为自动化专业的虚拟仿真实验教学、科研等提供帮助。

基于ASEA实验平台的过程控制实验设计

针对传统的过程控制实验系统存在的种种缺点，吴重光教授的课题小组自主开发了新一代多功能过程与控制实验系统——ASEA实验平台。基于该平台，该文采用SIMATICPCS7BOX开发了过程控制实验，达到ASEA实验平台多方面利用的目的，加深学生对过程控制的理解，更好地培养学生的实践能力和创新能力。

基于网络控制与组态技术的过程控制实验室改造

在介绍"THJ-3型高级过程控制系统实验装置"组成的基础上,完成了基于C/S网络控制的1拖4的实验设备的改造,组建了系统的组态环境,并在组态环境下学生能够通过网络对过程控制装置在实验室的教师服务器上进行采集和控制,系统调试运行效果良好。通过网络技术对实验室的改造可以大大提高实验室的利用率,解决了实验室设备较少的问题,同时可以让学生能更好地了解学习现代网络控制和组态技术的优点。

过程控制实验装置实时监控软件开发

针对现有过程控制实验装置系统存在实时数据难以保存、复杂控制算法难以实现等问题,设计并开发了基于Matlab软件和OPC(OLE for process control)通信技术的实时监控软件。该软件通过OPC技术与过程控制实验装置集散控制系统进行通信,实时采集装置的运行数据,利用Matlab软件GUIDE工具开发GUI界面,实现数据的实时显示、保存和控制算法编程。该监控软件为学生充分挖掘实验装置功能和开展创新性研究提供了技术平台。

基于Matlab与VB的过程控制实验仿真系统设计

针对实验室现有的过程控制实验系统装置价格高,占用空间大,台数少的现状,采用VB与Matlab混编技术,设计了过程控制实验仿真系统。该系统利用在用户界面设计和快速开发等方面具有独特优势的VB设计界面,在界面处实现参数设置,仿真图形显示和保存等操作,利用在建模和仿真等方面具有独特优势的Matlab建立仿真模块,仿真过程实现后台运行。该系统能够弥补现有实验装置的不足,可作为计算机辅助教学软件使用。

基于LADRC的A3000过程控制实验系统探究

利用LADRC对A3000过程控制系统进行改造,运用实验计算出被控对象数学模型,设计自抗扰控制系统,进而按照A3000控制系统实际参数搭建仿真模型,求取控制参数,实验结果验证了对实验系统改造的可行性,该次实验设备的改造适应了工业控制技术的发展对高校实验教学的新要求,促进了过程控制实验项目的开放性、创新性,教学模式的改革,有利于我校创新型与应用型人才的培养,节约了高校实验设备更新成本,为我校实验设备更新提出新思路。

基于LabVIEW平台的可配置过程控制教学实验系统

针对实验室过程控制实验教学系统学生可操作性差的不足,设计了基于Lab VIEW平台的可配置过程控制教学实验系统,首次将NI公司开发的数据采集卡NI-my DAQ应用于构建实际对象的过程控制,搭建了半物理的液位过程控制实验教学系统。利用NI-my DAQ数据采集板卡将计算机与液位实验装置相连接,利用计算机上的Lab VIEW软件平台实现了液位过程的辨识与控制器设计,并通过控制实际的液位对象来验证控制器的性能。该实验系统要求学生必须掌握"过程建模-控制器设计"一体化方法,能够提升学生对过程控制的理解,训练学生控制器设计方面的工程创新能力。

基于PLC的过程控制实验装置温度模糊PID控制

本文介绍了用S7-200实现过程控制系统实验装置中锅炉夹套的温度模糊控制设计思想,对模糊PID控制的结构、模糊PID控制器的设计、模糊PID控制的PLC实现进行了分析,文中详细介绍了模糊控制器程序的编写方法,结果表明,用PLC实现的模糊控制器简单实用。

基于Internet远程过程控制实验系统的设计

描述一个基于Internet的远程过程控制实验系统,能够实现过程控制实验装置中水箱液位控制的远程实验。实验人员可以利用连接在Internet网上的任意一台计算机远程操作实验装置;可以远程选择控制算法和调整控制算法的参数,进行远程过程控制实验。简述PID控制、模糊控制、模糊自适应整定PID控制等远程控制算法的实现过程。测试结果表明远程过程控制实验系统能够满足过程控制实验的需要,具有操作简单、实验过程显示直观等特点。

过程控制实验课程教学改革实践

本文针对我校自动化专业独立开设过程控制实验课程的特点,从改革实验项目、多媒体及网络教学、开放式教学等方面详细阐述了教学改革的内容及取得的效果。

基于PLC的过程控制实验装置液位模糊PID控制

对模糊PID控制的结构、模糊PID控制器的设计及模糊PID控制的PLC实现进行了分析，并以PCT—II型过程控制系统实验装置为物理模拟对象，利用s7—300PLC实现了对液位的模糊PID控制。结果表明，用PLC实现的模糊PID控制器简单实用，系统的性能大为改善。

基于C/S构架的分布式计算机过程控制实验装置的设计

网络化控制式自动化控制系统的一个新的发展方向。设计一个实验室控制装置的网络控制系统。系统设计中采用C/S构架(客户机/服务器构架),利用VB开发并利用TCP/IP 协议实现了系统的远程控制。服务器与客户机之间利用TCP/IP协议中的UDP协议进行通信,实现校园网上的过程控制实验。图1为系统总体方案图。

基于PROFIBUS的过程控制实验系统的开发

现场总线是以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术,已经受到了世界范围的关注,成为自动化技术发展的热点,并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。近年来,PROFIBUS现场总线技术得到了迅速发展,越来越多的厂商采用PROFIBUS总线技术作为工厂底层控制系统。介绍了一套基于PROFIBUS-DP网络的过程控制实验系统的研制。

基于WinCC的过程控制实验装置监控系统的设计

以PC作为上位机,西门子公司的S7-300PLC作为下位机,并以PCT-II型过程控制系统实验装置为物理模拟对象,构建过程控制实验系统。以WinCC作为上位机的组态软件,在上位机PC和下位机PLC之间通过现场总线PROFIBUS_DP进行通信,通过VB开发了显示整个过程控制实验系统运行过程的ActiveX控件,从而建立了过程控制实验装置的监控系统。

基于虚拟仿真的过程控制实验的开发和设计

传统的过程控制实验,存在设备少和实验项目单一等缺陷,需要一种合适的仿真实验方法。本文通过使用"三级液位仿真系统"软件,开发了六个实验项目,详细描述了"单容水箱液位二位控制实验"的开发和设计过程。首先搭建实验平台,确定水箱和阀门等属性参数,然后在内控组态中设计控制回路和控制策略,基于学号设置实验内容,在评分系统中制定合理公平的评分方法,学生通过仿真系统能够获得和实际相符的曲线和最终评分。实验不仅仿真了液位在控制策略下的变化,而且通过自动评分系统对曲线进行了评估,仿真结果与理论贴合度较高。

基于PLC技术的过程控制实验装置二次开发

采用PLC等控制技术,构成完整的模拟闭环控制系统,并通过编写PLC程序自行研发出先进模糊PID算法,实现对温度控制中大滞后对象的有效控制,采用易控组态软件设计上位监控界面,并实现了装置的远程控制。在此基础上,结合单片机、CPLD技术设计了具有自定义I/O口的多通道模拟I/O模块,并以QXLPC-Ⅲ过程控制实验装置为例,将普通的过程实验装置改造成为一个技术先进的综合性的过程控制系统,优化了控制效果,使整套过程控制实验装置的性价比和应用价值得以提升。

网络化过程控制系统实验探索

结合实际工业控制中被广泛应用的网络化过程控制技术,针对过程控制工程实验课程提出在现有实验设备的基础上加入网络化控制技术,构建一个开放性实验平台的具体方案。目的是为学生提供一个综合运用PID控制、模糊控制、自适应控制等控制算法,自行探索设计控制器,并结合CAN网络技术和嵌入式技术实现能对系统温度、液位、压力等参数进行有效控制的网络化实验环境。通过增加开放性网络化过程控制实验,丰富过程控制实验教学体系,并实现开放性实验教学,为培养创新型人才打下基础。