控制工程创新实验平台
一、系统概述
“控制工程创新实验平台”集多种控制对象、控制方式于一体的应用及创新平台。在该实验平台上可针对不同的对象（以实验模块形式、学校可自行选购）进行以PLC、智能仪表、智能模块、单片机、DSP、数据采集卡等不同模式的控制，其中PLC、智能仪表、智能模块的上位机软件采用工控组态软件；单片机、DSP控制上位机软件由VB、VC++编写的实验样例来实现；而数据采集卡的软件既有工控组态软件，又有由VB、VC++编写的实验样例。另外数据采集卡还提供MATLAB、LABVIEW实验编程样例。该实验平台可以满足工业电气自动化、电子信息、计算机应用科学等专业的课程设计、毕业设计或就业技能培训。
二、系统特点
1. 系统对于数据采集及控制方面既有工业上常用的PLC、智能仪表、智能模块、数据采集卡等应用型模块，又有单片机、DSP等开发型实验模块，可以供不同专业的学生进行相应的就业技能训练
2. 对于软件方面，既有常用工控组态软件的使用，又有VB、VC++等开发型软件的使用，让学生在掌握控制方面知识的同时，还可培训对软件的编程及应用
3. 除了常规软件外，还有测控方面比较常用的LABVIEW编程样例和进行实时仿真控制的MATLAB实验样例，让学生全面掌握各种相关辅助软件的使用
4. 实验控制对象以模块的形式进行设计，学校可根据不同的要求进行选择
5. 所有实验程序代码全开放，学生可进行任意的编程学习和设计
三、技术参数
1. 输入电源：三相四线～380V±10% 50Hz/60Hz
2. 环境温度：-10℃～+45℃
3. 装置容量：＜5kVA
4. 安全保护：具有漏电自动保护装置
四、实验项目
1. 单闭环温度控制系统实验（可以实现PLC控制、智能仪表控制、数据采集卡控制、单片机控制、DSP控制）
2. 直流调速系统实验（可以实现PLC控制、数据采集卡控制、单片机控制、DSP控制）
3. 单容液位闭环控制系统实验（可以实现PLC控制、智能仪表控制、智能模块控制、数据采集卡控制、单片机控制）
4. 流量单闭环控制系统实验（可以实现PLC控制、单片机控制、数据采集卡控制）
5. 双容液位闭环控制系统实验（可以实现PLC控制、智能仪表控制、智能模块控制、数据采集卡控制、单片机控制）
6. 液位串级控制系统实验（可以实现PLC控制、智能模块控制、数据采集卡控制、单片机控制）
7. 位置控制系统实验（可以实现数据采集卡控制、单片机控制、DSP控制）
8. 直流发电机控制系统实验（可以实现数据采集卡控制、单片机控制、DSP控制）
9. 数字随动系统实验（可以实现单片机控制、DSP控制）
注：学校所选的对象和控制方式不同时，相应的实验内容也不同。
五、基本配置
1. SA01电源控制屏(铁质双层亚光密纹喷塑结构，铝质面板)
提供实验所需的三相四线～380V、三路单相～220V电源，总电源由三相钥匙开关控制，电网电压由三只交流电压表监示，三相带灯熔断器作为断相指示。设有漏电保护空气开关、电压型漏电保护器、电流型漏电保护器。另外，还设有定时器兼报警记录仪。
2. SA02实验桌
实验桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构，桌面为防火、防水、耐磨高密度板,结构坚固，形状似长方体封闭式结构，造型美观大方；设有两个大抽屉、柜门，用于放置工具、存放挂件及资料等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。电脑桌联体设计，造型美观大方。
3. 数据采集及控制模块
(1) PLC(S7-200 CPU224+EM235)模块
(2) 智能仪表控制模块
(3) 智能模块
(4) 数据采集卡模块
(5) 单片机控制模块
(6) DSP控制模块
(7) 变频器控制模块
4. 实验对象模块
(1) 温度控制对象
温度控制对象采用24V直流电压作为加热电源，主要由加热器、温度传感器、温度变送电路、驱动电路（输入为0～5V，采用SG3525专用芯片，PWM控制）、风机等几部分组成，其中加热筒采用透明有机玻璃，可以清晰的看到加热器的内部结构。
(2) 直流调速对象系统
直流电机对象采用24V直流电压作为控制电源，主要由直流电机、转盘、F/V转换电路、驱动电路（输入为0～5V，采用SG3525专用芯片，PWM控制）等几部分组成。其中直流电机的转速最大为3000rpm，
(3) 单容水箱液位对象系统
单容水箱液位对象系统是由有机玻璃水箱、微型水泵、储水槽、手动阀门、液位传感器和电气控制箱组成。水泵由一功率放大电路来驱动，储水箱中的水从有机玻璃水箱顶部进入，底部用一手动阀门控制出水的流量。用扩散硅压力变送器来检测液位，输出4～20mA/1～5V标准信号，通过各种控制器可实现液位的开关和闭环控制。
(4) 双容水箱液位对象系统
双容水箱液位对象系统在“单容水箱液位对象系统”的基础上增加了一个有机玻璃水箱和一个液位传感器，其结构与 “单容水箱液位对象系统”类似。
(5) 流量对象系统
单容流量对象系统与“单容水箱液位对象系统”的结构基本一致，不同的是在水路管道上安装了一只扩散硅压力变送器。
(6) 位置控制系统对象模块
它包括一套由步进电机、光电编码器、同步带、同步轮和滑块组成的机械结构。利用该实验系统可以进行位置控制的相关实验和研究。
(7) 直流发电机对象系统
直流发电机对象系统采用一只三相交流电动机和一只直流发电机组成直流发电机系统。整个系统由控制屏提供三相交流电给三相交流电动机供电，使三相交流电动机带动直流发电机转动；当直流电动机的励磁绕组有一个励磁电流流过时，直流发电机的输出端产生一个直流电压，并且将直流发电机的输出端与直流电流表、大功率电阻串联，与直流电压表并联接入电路；通过改变励磁电源来改变励磁电流的强弱，使输出电压在不同负载（大功率电阻）的情况下，输出电压保持恒定。在面板安装电流表、电压表，用于监视发电机的电枢电压，便于实验更加直观、便于理解。
(8) 数字随动系统模块
数字随动系统由以下三部分组成：被控对象直流电动机、微型计算机及输入输出接口电路、外部设备。微型计算机系统是数字控制的主体，可由单片机系统、DSP系统、PC机及接口电路组成。实验箱分为速度调节器，PWM控制单元以及功率放大器，用来实现对外围机组的控制。外围机组由直流力矩电机和光电编码器组成。光电编码器作为角度检测元件，用来实现转角到数字量的转换，并将数字信号发送给PC或其它控制单元。
5. 实验软件
实验过程中涉及到较多的实验软件，但对于不同的控制方式将有不同的实验软件，其具体如下所示：
PLC控制：上位机采用MCGS工控组态软件
智能仪表控制：上位机采用MCGS工控组态软件
智能模块控制：上位机采用MCGS工控组态软件
数据采集卡控制：上位机采用MCGS工控组态软件控制、LABVIEW样例控制、MATLAB样例控制(实时控制)、VB、VC++开发所开发的实验样例
单片机控制：VB、VC++开发所开发的实验样例
DSP控制：VB、VC++开发所开发的实验样例
