控制工程創新實驗平臺

一、系統概述
“控制工程創新實驗平臺”集多種控制對象、控制方式于一體的應用及創新平臺。在該實驗平臺上可針對不同的對象（以實驗模塊形式、學校可自行選購）進行以PLC、智能儀表、智能模塊、單片機、DSP、數據采集卡等不同模式的控制，其中PLC、智能儀表、智能模塊的上位機軟件采用工控組態軟件；單片機、DSP控制上位機軟件由VB、VC++編寫的實驗樣例來實現；而數據采集卡的軟件既有工控組態軟件，又有由VB、VC++編寫的實驗樣例。另外數據采集卡還提供MATLAB、LABVIEW實驗編程樣例。該實驗平臺可以滿足工業電氣自動化、電子信息、計算機應用科學等專業的課程設計、畢業設計或就業技能培訓。

二、系統特點
    1. 系統對于數據采集及控制方面既有工業上常用的PLC、智能儀表、智能模塊、數據采集卡等應用型模塊，又有單片機、DSP等開發型實驗模塊，可以供不同專業的學生進行相應的就業技能訓練
    2. 對于軟件方面，既有常用工控組態軟件的使用，又有VB、VC++等開發型軟件的使用，讓學生在掌握控制方面知識的同時，還可培訓對軟件的編程及應用
    3. 除了常規軟件外，還有測控方面比較常用的LABVIEW編程樣例和進行實時仿真控制的MATLAB實驗樣例，讓學生全面掌握各種相關輔助軟件的使用
    4. 實驗控制對象以模塊的形式進行設計，學校可根據不同的要求進行選擇
    5. 所有實驗程序代碼全開放，學生可進行任意的編程學習和設計
三、技術參數
    1. 輸入電源：三相四線～380V±10% 50Hz/60Hz
    2. 環境溫度：-10℃～+45℃
    3. 裝置容量：＜5kVA
    4. 安全保護：具有漏電自動保護裝置
四、實驗項目
    1. 單閉環溫度控制系統實驗（可以實現PLC控制、智能儀表控制、數據采集卡控制、單片機控制、DSP控制）
    2. 直流調速系統實驗（可以實現PLC控制、數據采集卡控制、單片機控制、DSP控制）
    3. 單容液位閉環控制系統實驗（可以實現PLC控制、智能儀表控制、智能模塊控制、數據采集卡控制、單片機控制）
    4. 流量單閉環控制系統實驗（可以實現PLC控制、單片機控制、數據采集卡控制）
    5. 雙容液位閉環控制系統實驗（可以實現PLC控制、智能儀表控制、智能模塊控制、數據采集卡控制、單片機控制）
    6. 液位串級控制系統實驗（可以實現PLC控制、智能模塊控制、數據采集卡控制、單片機控制）
    7. 位置控制系統實驗（可以實現數據采集卡控制、單片機控制、DSP控制）
    8. 直流發電機控制系統實驗（可以實現數據采集卡控制、單片機控制、DSP控制）
    9. 數字隨動系統實驗（可以實現單片機控制、DSP控制）
    注：學校所選的對象和控制方式不同時，相應的實驗內容也不同。
五、基本配置
    1. SA01電源控制屏(鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板)
    提供實驗所需的三相四線～380V、三路單相～220V電源，總電源由三相鑰匙開關控制，電網電壓由三只交流電壓表監示，三相帶燈熔斷器作為斷相指示。設有漏電保護空氣開關、電壓型漏電保護器、電流型漏電保護器。另外，還設有定時器兼報警記錄儀。
    2. SA02實驗桌
    實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，桌面為防火、防水、耐磨高密度板,結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造型美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。電腦桌聯體設計，造型美觀大方。
    3. 數據采集及控制模塊
    (1) PLC(S7-200 CPU224+EM235)模塊
    (2) 智能儀表控制模塊
    (3) 智能模塊
    (4) 數據采集卡模塊
    (5) 單片機控制模塊
    (6) DSP控制模塊
    (7) 變頻器控制模塊
    4. 實驗對象模塊
    (1) 溫度控制對象
    溫度控制對象采用24V直流電壓作為加熱電源，主要由加熱器、溫度傳感器、溫度變送電路、驅動電路（輸入為0～5V，采用SG3525專用芯片，PWM控制）、風機等幾部分組成，其中加熱筒采用透明有機玻璃，可以清晰的看到加熱器的內部結構。
    (2) 直流調速對象系統
    直流電機對象采用24V直流電壓作為控制電源，主要由直流電機、轉盤、F/V轉換電路、驅動電路（輸入為0～5V，采用SG3525專用芯片，PWM控制）等幾部分組成。其中直流電機的轉速*大為3000rpm，
    (3) 單容水箱液位對象系統
    單容水箱液位對象系統是由有機玻璃水箱、微型水泵、儲水槽、手動閥門、液位傳感器和電氣控制箱組成。水泵由一功率放大電路來驅動，儲水箱中的水從有機玻璃水箱頂部進入，底部用一手動閥門控制出水的流量。用擴散硅壓力變送器來檢測液位，輸出4～20mA/1～5V標準信號，通過各種控制器可實現液位的開關和閉環控制。
    (4) 雙容水箱液位對象系統
雙容水箱液位對象系統在“單容水箱液位對象系統”的基礎上增加了一個有機玻璃水箱和一個液位傳感器，其結構與 “單容水箱液位對象系統”類似。
    (5) 流量對象系統
單容流量對象系統與“單容水箱液位對象系統”的結構基本一致，不同的是在水路管道上安裝了一只擴散硅壓力變送器。
    (6) 位置控制系統對象模塊
它包括一套由步進電機、光電編碼器、同步帶、同步輪和滑塊組成的機械結構。利用該實驗系統可以進行位置控制的相關實驗和研究。
    (7) 直流發電機對象系統
    直流發電機對象系統采用一只三相交流電動機和一只直流發電機組成直流發電機系統。整個系統由控制屏提供三相交流電給三相交流電動機供電，使三相交流電動機帶動直流發電機轉動；當直流電動機的勵磁繞組有一個勵磁電流流過時，直流發電機的輸出端產生一個直流電壓，并且將直流發電機的輸出端與直流電流表、大功率電阻串聯，與直流電壓表并聯接入電路；通過改變勵磁電源來改變勵磁電流的強弱，使輸出電壓在不同負載（大功率電阻）的情況下，輸出電壓保持恒定。在面板安裝電流表、電壓表，用于監視發電機的電樞電壓，便于實驗更加直觀、便于理解。
    (8) 數字隨動系統模塊
    數字隨動系統由以下三部分組成：被控對象直流電動機、微型計算機及輸入輸出接口電路、外部設備。微型計算機系統是數字控制的主體，可由單片機系統、DSP系統、PC機及接口電路組成。實驗箱分為速度調節器，PWM控制單元以及功率放大器，用來實現對外圍機組的控制。外圍機組由直流力矩電機和光電編碼器組成。光電編碼器作為角度檢測元件，用來實現轉角到數字量的轉換，并將數字信號發送給PC或其它控制單元。
    5. 實驗軟件
    實驗過程中涉及到較多的實驗軟件，但對于不同的控制方式將有不同的實驗軟件，其具體如下所示：
    PLC控制：上位機采用MCGS工控組態軟件
    智能儀表控制：上位機采用MCGS工控組態軟件
    智能模塊控制：上位機采用MCGS工控組態軟件
    數據采集卡控制：上位機采用MCGS工控組態軟件控制、LABVIEW樣例控制、MATLAB樣例控制(實時控制)、VB、VC++開發所開發的實驗樣例
    單片機控制：VB、VC++開發所開發的實驗樣例
    DSP控制：VB、VC++開發所開發的實驗樣例
    注：以上所涉及到的軟件除MCGS工控組態軟件外，其余軟件均由學校自行采購。