复杂的高阶对象多回路、串级、比值、解耦控制；通过组合被控对象及不同的测量变送器，可实现串级控制、比值控制、前馈-反馈控制、滞后控制和解耦控制等多种控制形式，从而使学生学习和体验不同的过程控制方案及效果，方案的切换只需通过对不同的电磁阀控制即可方便地实现。
[0052]4)采用S7-300 PLC作为过程接口，性价比高，简单，操作方便，可靠，且在必要时也可独立完成传统的PID控制。
[0053]5)实现模糊控制、神经网络控制的复杂控制，以SMULINK内置的丰富的包含模糊控制、神经网络等控制算法工具箱为基础，可灵活方便地实现各种自定义的优化控制算法，SMULINK设计的数字优化控制算法经过S7-300 PLC模块构成的过程接口，对现场控制对象进行控制，从而获得可视化的真实控制效果，以使学生获得真实的控制体验。
[0054]6)适用于高校、科研院所、培训机构等进行自动化教学与科学研宄。
[0055]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种基于OPC及S7-300 PLC模块的半实物过程控制实验装置，其特征在于:包括储水容器、多个液位容器和至少一条供液流路； 所述液位容器的上部设有供液管道，供液管道的流路上串接有用于控制供液的供液电磁阀，液位容器内设有用于测量液位高低的液位变送器；所述液位容器的下部设有排液管，排液管的流路上串接用于改变排液阻力的排液手动阀；所述液位容器均设置在储水容器的上方，相临的两个液位容器的位置关系是一个液位容器设置在另一个液位容器的上方，且所述一个液位容器的排液管的出口和所述另一个液位容器相连通； 所述供液流路包括水泵、供液母管和供液电磁阀，所述储水容器、水泵、供液母管通过管道依次连通，所述水泵出口和供液母管间连接有流量变送器和压力变送器；所述水泵出口和供液母管间串接电动调节阀或受变频器直接控制的水泵；所述液位容器上部的供液管道和供液母管连通； 所述流量变送器、压力变送器和S7-300模拟量输入输出模块的输入通道电连接，所述电动调节阀、变频器和S7-300模拟量输入输出模块的输出通道电连接，所述供液电磁阀和集成有处理器单元、通信单元及开关量输入输出单元的S7-300 CPU模块电连接，所述S7-300模拟量输入输出模块和S7-300CPU模块通信连接，S7-300CPU模块则通过MPI通信电缆与控制主机通信连接。2.根据权利要求1所述的一种基于OPC及S7-300PLC模块的半实物过程控制实验装置，其特征在于:所述液位容器为3个，分别为第I液位容器(E101)、第2液位容器(E102)和第3液位容器(E103)，第I液位容器(ElOl)的下部排液管的流路上串接有用于控制排液阻力的第I排液手动阀(V101)，第I液位容器(ElOl)的排液管的出口和第2液位容器(E102)相连通；第2液位容器(E102)的下部排液管的流路上串接有用于控制排液阻力的第2排液手动阀(V102)，第2液位容器(E102)的排液管的出口和第3液位容器(E103)相连通；第3液位容器(E103)的下部排液管的流路上串接有用于控制排液阻力的第3排液手动阀(V103)，第3液位容器(E103)的排液管的出口和储水容器(E100)相连通。3.根据权利要求2所述的一种基于OPC及S7-300PLC模块的半实物过程控制实验装置，其特征在于:所述供液流路为2路，分别为第I供液流路和第2供液流路； 所述第I供液流路包括第I水泵(P101)、第I供液母管、第I电动调节阀(FVlOl)和供液电磁阀，所述储水容器(E100)、第I水泵(P101)、第I供液母管通过管道依次连通，所述第I水泵(PlOl)出口和供液母管间串接第I流量变送器(FTlOl)和第I电动调节阀(FV101)，并连接有第I压力变送器(PTlOl);供液母管上连通有第IA供液管道，第IA供液管道串接有用于控制液体流通的第IA供液电磁阀(V110)，第IA供液管道的出口和第I液位容器(ElOl)连通；供液母管上连通有第2A供液管道，第2A供液管道串接有用于控制液体流通的第2A供液电磁阀(V112)，第2A供液管道的出口和第2液位容器(E102)连通；供液母管上连通有第3A供液管道，第3A供液管道串接有用于控制液体流通的第3A供液电磁阀(V114)，第3A供液管道的出口和第3液位容器(E103)连通； 所述第2供液流路包括第2水泵(P102)、第2变频器(FV102)、第2供液母管和供液电磁阀，所述储水容器(E100)、第2水泵(P102)、第2供液母管通过管道依次连通，所述第2水泵(P102)出口和供液母管间串接第2流量变送器(FT102)，并连接有第2压力变送器(PT102);供液母管上连通有第IB供液管道，第IB供液管道串接有用于控制液体流通的第IB供液电磁阀(VI11)，第IB供液管道的出口和第I液位容器(ElOl)连通；供液母管上连通有第2B供液管道，第2B供液管道串接有用于控制液体流通的第2B供液电磁阀(V113)，第2B供液管道的出口和第2液位容器(E102)连通；供液母管上连通有第3B供液管道，第3B供液管道串接有用于控制液体流通的第3B供液电磁阀(V115)，第3B供液管道的出口和第3液位容器(E103)连通；第2水泵的驱动电机直接和第2变频器(FV102)电连接； 所述第I流量变送器(FTlOI)、第I压力变送器(PTlOI)、第2流量变送器(FT102)、第2压力变送器(PT102)和S7-300模拟量输入输出模块的输入通道电连接，所述第I电动调节阀(FV101)、第2变频器(FV102)和S7-300模拟量输入输出模块的输出通道电连接，所述第IA供液电磁阀(V110)、第2A供液电磁阀(V112)、第3A供液电磁阀(V114)、第IB供液电磁阀(V111)、第2B供液电磁阀(V113 )、第3B供液电磁阀(V115 )和S7-300的CPU模块电连接。4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种基于OPC及S7-300PLC模块的半实物过程控制实验装置，其特征在于:所述液位容器内置有溢流槽，溢流槽出口通过管道和储水容器连通。5.根据权利要求4所述的一种基于OPC及S7-300PLC模块的半实物过程控制实验装置，其特征在于:所述液位容器由透明的有机玻璃制成。6.根据权利要求5所述的一种基于OPC及S7-300PLC模块的半实物过程控制实验装置，其特征在于:所述流量变送器为涡轮流量变送器。7.根据权利要求6所述的一种基于OPC及S7-300PLC模块的半实物过程控制实验装置，其特征在于:所述S7-300模拟量输入输出模块和S7-300 CPU模块分别为SM334模块和CPU312C 模块。
【专利摘要】本实用新型公开一种基于OPC及S7-300 PLC模块的半实物过程控制实验装置，包括储水容器、液位容器和供液流路；液位容器连通串接电磁阀的供液管、内置液位变送器；液位容器设在储水容器上方不同高处，排液管出口与其下方的液位容器连通；供液流路包括水泵、供液母管和电磁阀，一路供液母管上串接电动调节阀，另一路通过变频器调节供液流量；向液位容器供液的供液管道和供液母管连通；液位变送器、压力变送器、电动调节阀、变频器、电磁阀经S7-300 PLC模块和通信网络与控制主机连接。实现串级、比值、前馈-反馈、滞后和解耦多种控制方案，体验不同过程控制方案及效果，通过电磁阀切换控制方案，该装置结构简洁，直观；受控过程和效果可视，显著提高实验教学的效果。
【IPC分类】G05B19/05, G09B25/02, G05B17/02
【公开号】CN204650231
【申请号】CN201520209918
【发明人】邹益民, 曹国红, 张利民, 顾海珍
【申请人】南京铁道职业技术学院
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月9日