湖南工学院工业控制实验室总体概述

湖南工学院工业控制实验室总体概述

工业控制网络与自动化技术室是为了适应自动化行业技术快速发展的需要，而投资兴建的一间集多领域、多学科技术于一体，充分体现实验装置的先进性、开放性和功能多样化的实验室。该技术室具有如下显著特点：1、既包含连续自动化控制系统、运动控制系统，又包含离散自动化控制系统。

连续自动化控制系统：THFCS-1型现场总线过程控制系统

THFCS-1型现场总线高级过程控制对象系统实验装置

THJ-3型冗余DCS分布式过程控制系统

THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置运动控制系统:THPFXC-1A型小车运动控制系统实训模型

THANA-8型工业全数字运动控制装置离散自动化控制系统：THMSRX-2-2型机械手输送系统

THJDCL-1型材料分拣实训装置

THWLT-1型立体仓库实物教学实验装置2、涵盖国际知名自动化厂商的主流控制系统。西门子S7、LOGO系列控制系统：THFCS-1、THWLT-1、THANA-8罗克韦尔AB控制系统：THPFXC-1A三菱Q系列、FX系列控制系统：THMSRX-2-2欧姆龙CJ系列高端控制系统：THJDCL-1和利时DCS系统：THJ-33、包含多总线控制系统。西门子系统ProfiBus-DP总线、ProfiBus-PA总线、AS-i总线：

THFCS-1、THWLT-1、THJ-3、THANA-8。三菱系统CC-Link总线：THMSRX-2-2。欧姆龙系统DeviceNet总线：THJDCL-1。罗克韦尔AB控制系统：THPFXC-1A。西门子系统ProfiBus-DP总线、ProfiBus-PA总线、AS-i总线：

THFCS-1、THWLT-1、THJ-3、THANA-8。PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud~12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化、楼宇、交通电力等自动化领域。PROFIBUS可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。PROFIBUS的最大优点在于具有稳定的国际标准EN50170作保证，并经实际应用验证具有普遍性。

(1)PROFIBUS–DP:

是一种高速低成本通信，用于设备级控制系统与分散式I／O的通信。使用PROFIBUS－DP可取代传统电压、电流信号传输，实现控制层数字化通讯。(2)PORFIBUS－PA：专为过程自动化设计，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全规范，实现过程变量和控制信号的数字化传输。典型的西门子PROFIBUS总线网络结构图举例：三菱系统CC-Link总线：THMSRX-2-2。CC-Link是唯一源于亚洲的开放式控制与通信网络技术，在中国已经被广泛应用于汽车、轮胎、印刷、冶金、电力、水处理、食品、交通和建筑等多种行业，拥有大量的用户，大大提升了我国的自动化技术水平。作为亚洲的事实标准，CC-Link经过了十余年的发展，在取得了IEC61158、IEC61784、ISO15745-5、SEMI154.12等国际标准后，于2008年12月获得批准成为中华人民共和国国家推荐标准，获得批准的是国家标准GB/T19760-2008《CC-Link控制与通信网络规范（第1.2.3.4部分）》，共包括4个部分：GB/T19760.1-2008第一部分：CC-Link协议规范；GB/T19760.2-2008第二部分：CC-Link实现；GB/T19760.3-2008第三部分：CC-Link行规；GB/T19760.4-2008第四部分：CC-Link/LT协议规范。CC-Link网络参考图如下：欧姆龙系统DeviceNet总线：THJDCL-1。DeviceNet规范是基于CAN-bus总线的开放式应用层协议，由Rockwell公司发布并由ODVA协会管理，目前在北美、亚洲的工业控制市场现场总线应用中占据主导地位。DeviceNetTM现场总线网络特别适用于工业自动控制。工业设备（如：限位开关、光电传感器、阀组、马达启动器、过程传感器、变频驱动器、面板显示器和操作员接口等）通过DeviceNet连接构成网络。我国于2002年12月将DeviceNet规范批准为电力产品的国家标准。DeviceNet网络结构参考图如下：罗克韦尔AB控制系统：THPFXC-1A。THPFXC-1A型小车运动控制系统实训模型采用CompactLogix系列PLC，该类PLC提供中型应用的Logix解决方案。典型的应用包括设备级别的控制应用（只要求有限的输入输出数量以及有限的通讯要求）。Compactlogix1769-L31提供两个串行通讯接口。CompactLogixPLC系统支持：从中心CompactLogix控制器通过EtherNet/IP、控制网、设备网来远程控制输入输出和现场设备，实现不同地点的分布式控制。

通过将CompactLogix控制器连接到EtherNet/IP以太网或ControlNet控制网，可以将一台机器或一个项目集成到一个工厂范围控制系统中去。4、完善的控制网络

从最底层的过程变量数字化信号到管理层的TCP/IP工业以太网通讯网络，整个建设方案构成了完整的网络系统。模块化：整套系统由不同功能的主要模块单元组成，可单独训练也可整体控制，涵盖丰富的实训内容。功能强大：整套系统可以最终实现单机PLC的独立控制和从3层网络来进行控制。工业化特征高：整体设备须以完全工业化典型控制方案为设计根本，全部选用工业级别元器件，最大程度的缩短实训设备与工业用设备的差距。实训课题广：整套系统从训练内容的设计，到各种控制元器件类型的选用上，须均最大程度的体现工业控制的特点，最大程度的以多元化为出发点，避免重复使用，使我们可以在一套系统中最大可能的掌握更多的知识点。科技含量高：提供的设备必须是当今尖端技术，应用性强，可以使学生在掌握专业知识的同时，掌握当今尖端科技在工业生产中的应用。工业控制网络与自动化技术室网络拓扑图如下图所示：实验设备实物图

本技术室适合于自动化、电气自动化等相关专业的《过程控制》、《现场总线控制系统》、《DCS分布式控制》、《PLC可编程控制》、《自动控制理论》、《计算机控制》及《传感器检测与转换技术》等课程开设实验实训课。同时也是相关专业学生进行工程实践、课程设计、生产实习、毕业实习、毕业设计及初上岗位的工程技术人员进行教学和培训的理想场所。

本技术室开设的主要项目如下：多总线工业控制网络认识及组网多主流控制系统与自动化设备认识及应用下位机软件中的硬件组态和程序编写上位机软件中的通信建立和界面组态高级过程控制对象系统特性测试液位、温度及流量单回路控制系统设计温度位式控制系统设计串级控制系统设计比值控制系统设计前馈-反馈控制系统设计滞后控制系统设计解耦