随着计算机网络技术和自动化技术的飞速发展,工业自动化过程控制领域正经历一场变革,开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS(计算机集中控制系统),到第二代的DCS(集散控制系统),发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)。而新一代的工业以太网控制系统又将引起工控领域新的变革。为了适应工业自动化发展的需要,使自动化及相关专业的学生在校期间就受到良好的工程实践锻炼,建设具有实际工程环境的网络生产过程控制实验室,是自动化专业实验室建设的重要目标。 论文研究基于工业以太网和PROFIBUS现场总线技术的生产过程两级网络控制系统实验平台。说明了实验装置的组成和工作原理,给出了实验控制系统的总体结构、软硬件构成以及系统的功能特点。系统上位机实现实验操作、数据录入、数据处理和保存、实验装置运行状态实时监控以及通过以太网对PLC进行硬件组态、编程、调试等功能;下位机选用西门子S7 300/400系列PLC,完成过程控制实验、控制算法实现等功能。论文以温度控制系统实验为对象,开发了模糊PID控制算法实验应用软件,提出了在上位机建立“模糊控制实验平台”的方法,便于实验者直观地分析模糊控制参数对控制系统性能的影响,有助于实验者加深对模糊控制的认识和理解。同时论文根据具体的实验教学要求,用STEP7编程软件和WinCC组态软件设计了一个图形界面友好、操作性强、易维护的过程控制实验软件包。 本系统已在南华大学电气工程学院过程控制实验室投入运行,实际运行结果表明:系统硬件设计合理,软件功能完善,操作、维护方便,运行可靠,能很好地满足设计型和开放型实验教学要求,还可以用于研究控制算法的仿真实验。