湖南工學院工業(yè)控制實驗室總體概述

湖南工學院工業(yè)控制實驗室總體概述

工業(yè)控制網(wǎng)絡與自動化技術(shù)室是為了適應自動化行業(yè)技術(shù)快速發(fā)展的需要，而投資興建的一間集多領(lǐng)域、多學科技術(shù)于一體，充分體現(xiàn)實驗裝置的先進性、開放性和功能多樣化的實驗室。該技術(shù)室具有如下顯著特點：1、既包含連續(xù)自動化控制系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)，又包含離散自動化控制系統(tǒng)。

連續(xù)自動化控制系統(tǒng)：THFCS-1型現(xiàn)場總線過程控制系統(tǒng)

THFCS-1型現(xiàn)場總線高級過程控制對象系統(tǒng)實驗裝置

THJ-3型冗余DCS分布式過程控制系統(tǒng)

THJ-3型高級過程控制對象系統(tǒng)實驗裝置運動控制系統(tǒng):THPFXC-1A型小車運動控制系統(tǒng)實訓模型

THANA-8型工業(yè)全數(shù)字運動控制裝置離散自動化控制系統(tǒng)：THMSRX-2-2型機械手輸送系統(tǒng)

THJDCL-1型材料分揀實訓裝置

THWLT-1型立體倉庫實物教學實驗裝置2、涵蓋國際知名自動化廠商的主流控制系統(tǒng)。西門子S7、LOGO系列控制系統(tǒng)：THFCS-1、THWLT-1、THANA-8羅克韋爾AB控制系統(tǒng)：THPFXC-1A三菱Q系列、FX系列控制系統(tǒng)：THMSRX-2-2歐姆龍CJ系列高端控制系統(tǒng)：THJDCL-1和利時DCS系統(tǒng)：THJ-33、包含多總線控制系統(tǒng)。西門子系統(tǒng)ProfiBus-DP總線、ProfiBus-PA總線、AS-i總線：

THFCS-1、THWLT-1、THJ-3、THANA-8。三菱系統(tǒng)CC-Link總線：THMSRX-2-2。歐姆龍系統(tǒng)DeviceNet總線：THJDCL-1。羅克韋爾AB控制系統(tǒng)：THPFXC-1A。西門子系統(tǒng)ProfiBus-DP總線、ProfiBus-PA總線、AS-i總線：

THFCS-1、THWLT-1、THJ-3、THANA-8。PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。PROFIBUS傳送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當總線系統(tǒng)啟動時，所有連接到總線上的裝置應該被設成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化、樓宇、交通電力等自動化領(lǐng)域。PROFIBUS可實現(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設備智能化提供了可行的解決方案。PROFIBUS的最大優(yōu)點在于具有穩(wěn)定的國際標準EN50170作保證，并經(jīng)實際應用驗證具有普遍性。

(1)PROFIBUS–DP:

是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I／O的通信。使用PROFIBUS－DP可取代傳統(tǒng)電壓、電流信號傳輸，實現(xiàn)控制層數(shù)字化通訊。(2)PORFIBUS－PA：專為過程自動化設計，可使傳感器和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范，實現(xiàn)過程變量和控制信號的數(shù)字化傳輸。典型的西門子PROFIBUS總線網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖舉例：三菱系統(tǒng)CC-Link總線：THMSRX-2-2。CC-Link是唯一源于亞洲的開放式控制與通信網(wǎng)絡技術(shù)，在中國已經(jīng)被廣泛應用于汽車、輪胎、印刷、冶金、電力、水處理、食品、交通和建筑等多種行業(yè)，擁有大量的用戶，大大提升了我國的自動化技術(shù)水平。作為亞洲的事實標準，CC-Link經(jīng)過了十余年的發(fā)展，在取得了IEC61158、IEC61784、ISO15745-5、SEMI154.12等國際標準后，于2008年12月獲得批準成為中華人民共和國國家推薦標準，獲得批準的是國家標準GB/T19760-2008《CC-Link控制與通信網(wǎng)絡規(guī)范（第1.2.3.4部分）》，共包括4個部分：GB/T19760.1-2008第一部分：CC-Link協(xié)議規(guī)范；GB/T19760.2-2008第二部分：CC-Link實現(xiàn)；GB/T19760.3-2008第三部分：CC-Link行規(guī)；GB/T19760.4-2008第四部分：CC-Link/LT協(xié)議規(guī)范。CC-Link網(wǎng)絡參考圖如下：歐姆龍系統(tǒng)DeviceNet總線：THJDCL-1。DeviceNet規(guī)范是基于CAN-bus總線的開放式應用層協(xié)議，由Rockwell公司發(fā)布并由ODVA協(xié)會管理，目前在北美、亞洲的工業(yè)控制市場現(xiàn)場總線應用中占據(jù)主導地位。DeviceNetTM現(xiàn)場總線網(wǎng)絡特別適用于工業(yè)自動控制。工業(yè)設備（如：限位開關(guān)、光電傳感器、閥組、馬達啟動器、過程傳感器、變頻驅(qū)動器、面板顯示器和操作員接口等）通過DeviceNet連接構(gòu)成網(wǎng)絡。我國于2002年12月將DeviceNet規(guī)范批準為電力產(chǎn)品的國家標準。DeviceNet網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)參考圖如下：羅克韋爾AB控制系統(tǒng)：THPFXC-1A。THPFXC-1A型小車運動控制系統(tǒng)實訓模型采用CompactLogix系列PLC，該類PLC提供中型應用的Logix解決方案。典型的應用包括設備級別的控制應用（只要求有限的輸入輸出數(shù)量以及有限的通訊要求）。Compactlogix1769-L31提供兩個串行通訊接口。CompactLogixPLC系統(tǒng)支持：從中心CompactLogix控制器通過EtherNet/IP、控制網(wǎng)、設備網(wǎng)來遠程控制輸入輸出和現(xiàn)場設備，實現(xiàn)不同地點的分布式控制。

通過將CompactLogix控制器連接到EtherNet/IP以太網(wǎng)或ControlNet控制網(wǎng)，可以將一臺機器或一個項目集成到一個工廠范圍控制系統(tǒng)中去。4、完善的控制網(wǎng)絡

從最底層的過程變量數(shù)字化信號到管理層的TCP/IP工業(yè)以太網(wǎng)通訊網(wǎng)絡，整個建設方案構(gòu)成了完整的網(wǎng)絡系統(tǒng)。模塊化：整套系統(tǒng)由不同功能的主要模塊單元組成，可單獨訓練也可整體控制，涵蓋豐富的實訓內(nèi)容。功能強大：整套系統(tǒng)可以最終實現(xiàn)單機PLC的獨立控制和從3層網(wǎng)絡來進行控制。工業(yè)化特征高：整體設備須以完全工業(yè)化典型控制方案為設計根本，全部選用工業(yè)級別元器件，最大程度的縮短實訓設備與工業(yè)用設備的差距。實訓課題廣：整套系統(tǒng)從訓練內(nèi)容的設計，到各種控制元器件類型的選用上，須均最大程度的體現(xiàn)工業(yè)控制的特點，最大程度的以多元化為出發(fā)點，避免重復使用，使我們可以在一套系統(tǒng)中最大可能的掌握更多的知識點?？萍己扛撸禾峁┑脑O備必須是當今尖端技術(shù)，應用性強，可以使學生在掌握專業(yè)知識的同時，掌握當今尖端科技在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。工業(yè)控制網(wǎng)絡與自動化技術(shù)室網(wǎng)絡拓撲圖如下圖所示：實驗設備實物圖

本技術(shù)室適合于自動化、電氣自動化等相關(guān)專業(yè)的《過程控制》、《現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)》、《DCS分布式控制》、《PLC可編程控制》、《自動控制理論》、《計算機控制》及《傳感器檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)》等課程開設實驗實訓課。同時也是相關(guān)專業(yè)學生進行工程實踐、課程設計、生產(chǎn)實習、畢業(yè)實習、畢業(yè)設計及初上崗位的工程技術(shù)人員進行教學和培訓的理想場所。

本技術(shù)室開設的主要項目如下：多總線工業(yè)控制網(wǎng)絡認識及組網(wǎng)多主流控制系統(tǒng)與自動化設備認識及應用下位機軟件中的硬件組態(tài)和程序編寫上位機軟件中的通信建立和界面組態(tài)高級過程控制對象系統(tǒng)特性測試液位、溫度及流量單回路控制系統(tǒng)設計溫度位式控制系統(tǒng)設計串級控制系統(tǒng)設計比值控制系統(tǒng)設計前饋-反饋控制系統(tǒng)設計滯后控制系統(tǒng)設計解耦