摘要：

計算機仿真實驗系統是實驗教學的理想平臺.目前,我國高校因擴招而出現實驗教學與理論教學比例失衡的問題,且現有自控原理實驗設備已不能滿足過程控制仿真要求.針對這一現狀,本文在對國內外仿真實驗室建設和使用情況分析的基礎上,以我校輕工與能源學院過程裝備與控制工程專業學生為應用對象,結合所需仿真的實驗內容,設計并搭建了一套基于西門子S7-300PLC的計算機綜合仿真實驗系統,旨在建成一個適用范圍廣,建設成本低的仿真實驗室,有效緩解實驗教學的壓力. 本文主要研究工作和貢獻可總結如下. 1)確定系統建設方案,并對關鍵技術進行研究.在分析計算機仿真實驗室國內外動態的基礎上,本文重點研究了建設基于西門子S7-300PLC的計算機綜合仿真實驗系統所包含的各項關鍵技術,包括PROTEL,西門子S7-300PLC,WINCC,STEP7,OPC,MPI和控制理論等相關知識. 2)仿真實驗系統的搭建.通過對關鍵技術的運用,設計和制作了系統所需的控制柜和實驗箱等設備,并建立了各上位機,服務器與PLC,PLC與實驗箱之間的硬件連接. 3)繪制監控畫面,編寫程序及調試系統.利用WINCC與STEP7,進行硬件組態,參數設置,監控畫面繪制和用戶程序編寫;通過MPI和OPC通訊技術建立各上位機,服務器與PLC之間的通訊連接;對系統進行運行和調試. 4)實驗內容的設計與實現.設計《控制工程基礎》和《復雜過程控制系統》相關實驗的基于RC網絡的模擬電路,并將各實驗的模擬電路搭接在實驗箱上進行仿真.利用MATLAB軟件得出相同實驗在相同參數設置下的仿真結果,并與本實驗系統的仿真結果進行對比,表明本實驗系統的仿真效果是較為理想的.撰寫實驗指導書. 本課題的創新之處在于: 1)通過搭建基于西門子S7-300PLC的計算機綜合仿真實驗系統,創建了一個更接近工業現場的過程控制仿真平臺. 2)本系統建設成本低.它運用MPI和OPC等多種通訊技術,使得一套系統中多臺上位機能共用一張通訊卡與PLC相連而各自能同時獨立地完成實驗,這樣減少了大量實驗設備的投入,系統建設成本能夠降低約三分之二. 3)本系統適用范圍廣.它能夠包含《控制工程基礎》和《復雜過程控制系統》的相關實驗,并且為各控制方式設計了基于RC網絡的模擬電路,使得實驗者能更方便快捷地完成實驗.

展開

總結

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