自動(dòng)化專業(yè)綜合工程實(shí)驗(yàn)裝置研制.pdf

1、為在某種程度上彌補(bǔ)近年來(lái)學(xué)生在生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)中缺乏動(dòng)手機(jī)會(huì)的不足，研制了自動(dòng)化專業(yè)綜合工程實(shí)驗(yàn)裝置。它由一條微型啤酒生產(chǎn)線和以該生產(chǎn)線為被控對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，其主要特點(diǎn)是將自動(dòng)化技術(shù)與一個(gè)實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程有機(jī)結(jié)合，測(cè)控效果最終反映在生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量上，使學(xué)生能從工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的整體上把握自動(dòng)化技術(shù)。本文論述了自動(dòng)化專業(yè)綜合工程實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)方案、硬件配置、控制策略及軟件設(shè)計(jì)。該裝置體現(xiàn)了自動(dòng)化專業(yè)強(qiáng)電與弱電結(jié)合、軟件與硬件結(jié)合、

2、常規(guī)技術(shù)與先進(jìn)技術(shù)結(jié)合的特點(diǎn)。 大慣性、大滯后、非線性、強(qiáng)耦合被控對(duì)象是自動(dòng)控制的難點(diǎn)，也是自動(dòng)控制的重點(diǎn)，所選被控對(duì)象充分體現(xiàn)了上述難點(diǎn)和重點(diǎn)，給學(xué)生提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。例如，在啤酒發(fā)酵過(guò)程中，由于冷卻水傳輸過(guò)程及各種環(huán)境因素的影響，使得發(fā)酵過(guò)程中存在著嚴(yán)重的純時(shí)滯現(xiàn)象。若采用常規(guī)PID控制，系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重超調(diào)。針對(duì)此問(wèn)題可讓學(xué)生嘗試下述解決方法：當(dāng)按工藝曲線要求降溫時(shí)，在降溫過(guò)程中插入適當(dāng)?shù)谋３蛛A段。實(shí)驗(yàn)證明，采用這種新

3、方法可使發(fā)酵過(guò)程的超調(diào)量大大減小。這種新方法也可推廣到其它大慣性、大滯后被控對(duì)象的自動(dòng)控制；又如，檢測(cè)滯后將對(duì)控制系統(tǒng)性能造成不利影響，針對(duì)發(fā)酵過(guò)程溫度檢測(cè)中存在的較嚴(yán)重的滯后現(xiàn)象，可讓學(xué)生采取智能預(yù)測(cè)方法，有效提高溫度傳感器動(dòng)態(tài)性能、減小檢測(cè)滯后；再如，麥汁在糖化泵的作用下通過(guò)兩段板式換熱器進(jìn)入發(fā)酵罐，工藝要求麥汁進(jìn)入發(fā)酵罐的溫度為8℃±0.5℃，由于此溫度受到多個(gè)因素的影響，采用一般的單回路調(diào)節(jié)方案不能滿足要求，針對(duì)此問(wèn)題，可采用串

4、級(jí)控制、前饋控制相結(jié)合的控制方案，其中，PID調(diào)節(jié)器采用變速積分PID算法，可滿足工藝要求；市場(chǎng)上無(wú)合適的麥汁煮沸過(guò)程泡沫檢測(cè)裝置，為此設(shè)計(jì)了探針式敏感元件，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、性能可靠，既能保證麥汁和啤酒花的充分煮沸又不至于溢出，可讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)探針式敏感元件的信號(hào)調(diào)理電路。 基于自動(dòng)化專業(yè)綜合工程實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)開發(fā)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為中級(jí)、高級(jí)、設(shè)計(jì)師級(jí)三個(gè)層次，滿足?？?高職)、本科、研究生不同的教學(xué)需求。該裝置還可作為有