电气自动化在工业控制技术的实验分析 工业控制网络技术实验

　　摘要：当今电气工程及自动控制方法和应用模式有了很大的改变，新技术的出现导致了传统控制系统结构的改革，全局自动化技术的应用及推广是不争的事实，是企业竞争的必然结果。然而本文全面的阐述电气自动化在工业控制技术系统实验及设计，仅供参考。
　　关键词：电气自动化、控制技术、系统设计
　　Abstract: in today"s electrical engineering and automatic control method and application models had very big change, the emergence of new technology in the traditional control system structure of the reform, the global automation technology of application and promotion of this is the fact that does not dispute, it is the inevitable result of the enterprise competition. This paper discusses the overall electrical automation technology in industrial control systems experiment and design, only supplies the reference.
　　Keywords: electrical automation and control technology, system design
　　
　　
　　中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
　　前言：
　　目前，国内外高校都在积极研究、探究高效的面向工程应用的教学模式。面向工程应用与工程专业国际认证，创新构建符合现代教育要求的综合实践教学系统也是当务之急。本文完成的创新控制技术综合实验系统的设计，正是顺应了高等工程教学的发展趋势。该设计既能完成基本电机控制、电器控制技术、可编程控制技术、人机界面组态技术、基于 PC 的软逻辑（软PLC）控制技术、计算机控制技术等实践教学的实验工作，又能拓展为面向现代自动化应用技术，开放、开发型的综合技术应用平台。
　　1、 工业控制技术综合实验装置设计原则
　　1.1 工业控制技术综合实验装置设计原则
　　1.1.1借助实验手段的多样性，实现对学生的创造性思维培养
　　实验系统中的测控对象，可用不同的技术手段或方式进行测控，这样可给学生一个多自由度的测控技术想象空间。彻底摆脱传统测控实验中，控制方法或方式的单一性，解决了传统单一方法测控实验限制学生思维方式的问题。学生通过这样的培训在了解不同的测控技术与方法的同时，还能进一步的分析各种测控方法的性能、难易程度等综合因素，使学生应用技术的分析、比较、综合能力得以提高。
　　1.1.2增强实验项目开放性，为强化学生动手能力的培养提供条件。
　　模块式的设计可以实现各种控制方式方便的、多变化的、全新的软、硬件组合，同时界面之间的接口留有余地，可任意扩展，为学生提供了控制实验、设计开发实验的开放性平台。也为教师的科研开发提供了适宜的空间。应用中，积极鼓励学生在完成教学要求实验的基础上，自主设计实验、开发实验。
　　1.2 工业控制技术综合实验装置创新点
　　现代工业控制技术开放型实验装置设计注重开放性、可扩充性；注重利用与挖掘实验设备的潜力，最大限度的提高设备利用率；注重实验系统设计的复合性，从而提高实验空间的使用效益；注重实验手段的多样性设计，为学生解决实际工程问题提供丰富的想象空间。注重将自动化的最新技术引入到实验系统中来，以弥补当前教材建设滞后应用技术的不足，最大限度地缩短学生适应未来实际工作的过渡过程。
　　2. 工业控制技术综合实验系统设计内容
　　工业控制技术综合实验装置基本覆盖了当今自动化控制技术的各种技术手段，基本内容见图 1 所示，其中上部分为控制器部分，下部分为控制对象，实验中各种控制器之间可组合成综合性实验。
　　
　　图1工业控制技术综合实验装置系统
　　2.1常规电器与智能电器原理与应用控制部分
　　实验系统可提供多块常规控制电器实验模板、LOGO智能控制器实验模板。根据配置可完成常用控制电器如按钮、时间继电器、热继电器、电流继电器、电压继电器、行程开关、接近开关、中间继电器、接触器以及智能控制电器 LOGO 等的应用技术实验。
　　2.2变频器应用控制技术部分
　　系统配备变频器控制模板，三相交流电动机，该部分与常规电器、智能控制电器配合，可完成变频器的面板控制、变频器的远动分段控制等实验。
　　2.3可编程序控制器部分
　　可编程序控制器部分组成见图2 所示，该部分配备可编程序控制器控制实验模板,与典型工业控制模板系列( 控制对象) 、变频器控制模板、三相交流电动机、常规电器与智能控制电器配合, 可完成可编程序控制器编程技术实验及综合应用技术实验等。
　　
　　图 2 可编程序控制器部分基本组成图示
　　2.4人机界面(组态软件)技术部分
　　人机界面(组态软件) 技术实验部分见图 3 所示，该部分配置了编程计算机、触摸屏和人机界面(软件 )技术，可完成可视化控制技术的基础性实验；配合 PLC 可构成上下位机控制。
　　
　　图 3 人机界面技术部分基本组成图示
　　2.5 PC总线技术实验部分
　　PC总线技术实验部分见图 4 所示，该部分配置了计算机、PC总线板卡以及人机界面(组态软件)软件，与典型工业控制模板系列( 控制对象)、变频器控制模板、三相交流电动机、常规电器与智能控制电器配合,可完成基于 PC 控制技术实验及部分综合性应用技术实验等。
　　
　　图4PC 总线技术实验部分组成示意图
　　2.6工业以太网技术部分
　　 工业以太网部分选用先进的现场可编程 Ethernet总线适配器，其数据传送速率为 10M bit/s ，配置现场组合式 I/O。开关量 I/O：8/8（24V）；模拟量：4 路AD、2 路DA（0-10V）。
　　3. 工业控制技术综合实验系统实验项目
　　工业控制技术综合实验装置功能：实验设计面向当今的自动化应用技术，可完成各种常规工业控制器如计算机控制、可编程控制器控制技术、总线控制技术等。可完成自动化、电气工程及其自动化、机电一体化等相关专业部分课程如“电机与拖动”、“可编程控制技术”、“电气控制技术”、“计算机控制技术”等课程的相关教学实验。特别是系统提供开放式实验教学与设计型实验支持，适合当今教育教学的知识整合与创新实验设计。基本控制实验项目可达 60 多个，系统设计模式是开放的，因而支持用户进行新实验的自主开发设计。
　　工业控制技术综合实验装置完成的主要实验项目分析如下。
　　3.1基于电器的控制实验
　　典型电器与智能电器原理和应用技术实验包括交流电动机的启动控制实验、交流电动机的正反转控制实验、具有过载保护的电动机的正反转控制实验、接触器、按钮连锁的正反转控制实验、交流电动机的启动综合实验、变频器面板控制应用实验、变频器外部分段控制、外部模拟量控制应用、LOGO 控制器应用实验等。
　　3.2基于可编程序控制器的实验
　　3.2.1实验模板系列实验
　　包括电机控制实验、天塔之光实验、抢答器实验、交通灯自控与手控实验、水塔水位自动控制实验、自动成型机实验、自控轧钢机实验、多种液体自动混合实验、自动送料装车系统实验、邮件分拣机实验、多级供电线路的机电保护、供电主接线运行实验等。
　　3.2.2实际接线系列实验
　　包括交流电动机的启动控制、交流电动机的正反转控制、具有过载保护的电动机的正反转控制、接触器、按钮连锁的正反转控制、交流电动机的启动综合实验。
　　3.3基于计算机的可视化（组态技术）控制实验
　　3.3.1实验模板系列实验
　　包括电机控制实验、天塔之光实验、抢答器实验、交通灯自控与手控实验、水塔水位自动控制实验、自动成型机实验、自控轧钢机实验、多种液体自动混合实验、自动送料装车系统实验、邮件分拣机实验、多级供电线路的机电保护、供电主接线运行实验等。
　　3.3.2实际接线系列实验
　　包括交流电动机的启动控制、交流电动机的正反转控制、具有过载保护的电动机的正反转控制、接触器、按钮连锁的正反转控制、交流电动机的启动综合实验。
　　3.4综合开发与开放性实验
　　PLC 与变频器的组合控制技术实验、PLC 与 MCGS组态软件综合实验、变频器与计算机组态软件综合实验等。
　　3.5 工业控制网技术(含分布 I/O 配置、现场编程技术、以太网通讯技术与组态技术)。
　　基于工业以太网的分布 I/O 控制技术或基于现场总线技术的分布 I/O 控制技术实验。
　　4、结语：
　　完成了基于现代自动化控制技术的综合实验系统设计，其内容涉及常规控制电器、智能电器、可编程序控制器、变频器、工业控制计算机板卡等自动化应用技术。该系统体现了现代控制技术在电气工程领域的应用概貌，既能完成基本的教学实验如电机控制、电器控制技术、可编程控制技术、人机界面组态技术、基于 PC 的软逻辑（软 PLC）控制技术、计算机控制技术以及工业控制应用系统设计技术等项目的工作，又能拓展为面向现代自动化应用技术，开放的、开发型的科研平台。
　　注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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