技術頻道

      基于紫金橋監控組態軟件的清華過程控制實驗平臺

      背景

      清華大學自動化系過程控制研究所早在1982年就成功的研制了“水力模型控制實驗臺”。多年來,該實驗臺的研究一直跟蹤著生產過程自動化技術的發展,多次改進了被控對象的模型和控制裝置,不斷融入新工藝、新技術和新方法,較好地滿足了清華大學以及其他一些院校的教學、科研要求。新構建的“小型多參數過程控制實驗臺”以其體積小、成本低、形象直觀、功能齊全、技術先進、使用方便等優勢,更加利用系統的普遍推廣,深受同行的好評,在自動化實驗教學和科學研究中發揮著重要的作用。

      紫金橋軟件和清華大學的合作由來已久,早期的九五和863項目就打下了良好的合作基礎,現在紫金橋與清華大學共建自動化過程控制實驗室,又將雙方的友誼推向了新的高度。

      清華大學小型多參數過程控制實驗臺

      物理模型

      過程控制教學實驗系統以三容水系統為基礎。系統的被控對象為三個串接水柱,設三個傳感器檢測液位的高度,通過A/D轉換控制水泵轉速,改變流量,對液位進行調節,由此構成一個完整的過程控制系統。為了合理利用實驗臺的資源,進一步擴展試驗內容,還設置了兩個溫度信號,一個流量信號和壓力信號。

      系統結構

      本實驗系統采用一臺服務器對多個實驗臺(>=1臺)的方式,通信方式選用RJ45口。實驗時,即可以選擇一臺服務器對一個實驗臺的單機操作方式;也可以使用一臺服務器對多個實驗臺的方式,然后利用紫金橋軟件的web發布功能,學生就可以在任意聯網的場所完成實驗,而不是局限于實驗室。

      以下是整個系統的結構。

      實驗控制臺系統結構

      系統功能

      本系統主要實驗以下幾個功能:

      1.人性化的交互界面,學生可以很方便的利用本系統完成各個教學實驗。

      2.重要參數提供曲線分析,可以查詢實時/歷史曲線。

      3.實驗管理權限合理區分,保證系統使用安全。

      4.提供有限的PID,串級,前饋/反饋控制,調節精度較高。

      5.強大的web發布功能,打破了以往實驗必須在實驗室完成的模式。

      以下是系統功能的實現,整個系統已經嵌入到清華自動化系實驗系統的網頁中,搭建的模式也選用網頁的風格。

      實驗控制臺系統體系結構

      系統主要完成各實驗項目的搭建,界面美觀,簡潔,利于學生自行完成實驗。

      過程控制實驗主界面

      以三容水箱單回路控制系統為例,具體看一下各個功能。

      三容水箱單回路控制

      實時顯示實驗進程:進入當前實驗之后,畫面會自動顯示實驗臺的實時情況,液位、壓力根據實驗的進展實時變化。實驗進行的同時還可以查看實驗原理圖,實驗的幫助等。學生可以方便的控制實驗的開始和結束。

      曲線分析:參數的趨勢是評估實驗完成質量的一個重要標準,系統中重要參數給出曲線的方式顯示數據的變化,方便得出實驗結論,為實驗的完成提供依據。每一條曲線都可以放大縮小,也可以將曲線中的數據導出到excel表,以便進一步分析。

      PID調節:系統提供PID的調節器,可以方便的切換手/自動控制,并帶用PID各參數的調節控制,方便學生精確的完成實驗。

      Web發布:利用web發布功能,與已有的實驗室管理系統形成無縫集成。不同的登陸用戶具有不同的管理權限,還可以記錄學生做實驗的起始時間和結束時間,以及實驗完成的效果。另外,學生可以自由選擇實驗場所,不必局限于實驗室,有效的發揮了網絡的優勢,清華自動化過程控制平臺強大的功能和網絡信息化有了完美的結合,增加了小型多參數控制平臺的亮點,成為真正的網絡實驗室。

      總結

      整個系統自使用以來,受到廣大清華師生的一致好評,界面清晰易于操作,曲線查看靈活,數據記錄完整利于實驗總結,利用強大的web發布功能,學生可以選擇合適的場所完成實驗,打破了以前實驗必須在實驗室完成的局限。隨著紫金橋軟件的日益發展,紫金橋公司和越來越多的高校進行了合作,紫金橋軟件的應用也滲透到各行各業,將自動化軟件的行業應用推向了新的高度。

      文章版權歸西部工控xbgk所有,未經許可不得轉載。

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