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1 概述1

1.1 工业自动化系统1

1.1.1 简介1

1.1.2 分类2

1.1.3 发展历史2

1.2 DCS控制系统3

1.2.1 DCS系统硬件体系结构4

1.2.2 DCS系统软件体系结构5

1.2.3 DCS系统组态6

1.2.4 OPC技术及其应用7

1.3 虚拟仪器技术8

1.3.1 虚拟仪器简介8

1.3.2 LabVIEW简介10

小结12

习题12

2 被控对象数学模型的建立与测试13

2.1 基本知识13

2.1.1 被控过程传递函数的一般形式14

2.1.2 建立过程数学模型的基本方法15

2.2 物理系统建模实训20

2.2.1 自衡单容对象的数学模型测试20

2.2.2 自衡双容对象的数学模型测试22

2.3 基于Matlab的建模实训23

2.3.1 作图法建立一阶系统数学模型23

2.3.2 计算法建立一阶系统数学模型25

2.3.3 计算法建立二阶系统数学模型26

小结28

习题29

3 小型水箱过程控制系统实训30

3.1 小型水箱过程控制系统介绍30

3.1.1 生产中典型的液位对象31

3.1.2 控制系统介绍32

3.1.3 控制系统中的仪器仪表34

3.1.4 控制系统的配电图37

3.1.5 控制系统的控制板通信设置38

3.1.6 水箱液位数学模型测定41

3.2 单回路控制实训44

3.2.1 单回路控制系统44

3.2.2 单回路控制系统方案49

3.2.3 单回路控制系统设计与实现49

3.2.4 单回路控制系统调试与优化50

3.3 液位和流量串级控制实训50

3.3.1 串级控制系统51

3.3.2 液位和流量串级控制系统方案53

3.3.3 液位和流量串级控制系统设计与实现55

3.3.4 液位和流量串级控制系统调试与优化55

3.4 流量-液位前馈反馈控制实训56

3.4.1 前馈反馈控制系统57

3.4.2 流量-液位前馈反馈控制系统方案61

3.4.3 流量-液位前馈反馈控制系统设计与实现63

3.5 管道压力和流量解耦控制实训64

3.5.1 解耦控制系统65

3.5.2 管道压力和流量解耦控制系统方案68

3.5.3 管道压力和流量解耦控制系统设计与实现69

小结70

习题71

4 多热工参量系统实训72

4.1 系统介绍72

4.1.1 产品概述72

4.1.2 工艺流程图74

4.1.3 实训系统对象74

4.2 锅炉自动补水控制实训77

4.2.1 实训设备78

4.2.2 控制流程79

4.2.3 实训步骤79

4.3 锅炉加热控制实训79

4.3.1 实训设备80

4.3.2 控制流程85

4.3.3 实训步骤85

4.4 热交换控制85

4.4.1 实训设备87

4.4.2 实训流程98

4.4.3 实训步骤98

4.4.4 热交换控制实训补充98

4.5 反应器液位控制100

4.5.1 实训设备100

4.5.2 实训流程111

4.5.3 实训步骤111

小结111

习题111

5 张力测量与控制系统实训112

5.1 张力对象的特点和分析112

5.1.1 张力的产生113

5.1.2 张力对象的性质113

5.2 张力测量与控制系统的技术要求113

5.3 张力测量与控制系统的方案113

5.3.1 张力控制方案分析与选择114

5.3.2 系统控制器114

5.3.3 张力检测方式114

5.3.4 控制张力的执行机构121

5.4 张力测量与控制系统设计与实现124

5.4.1 纸卷放卷过程的数学建模及分析124

5.4.2 张力系统PID控制125

5.4.3 PID控制技术的改进算法129

5.4.4 控制器编程130

5.5 张力测量及控制系统调试与优化160

小结161

习题161

6 倒立摆控制系统实训162

6.1 倒立摆控制系统介绍162

6.1.1 直线倒立摆162

6.1.2 环形倒立摆163

6.1.3 平面倒立摆163

6.2 倒立摆建模164

6.2.1 一阶倒立摆建模164

6.2.2 二阶倒立摆建模168

6.3 控制算法设计172

6.3.1 一阶倒立摆控制算法设计172

6.3.2 二阶倒立摆控制算法设计189

小结193

习题194

7 柔性制造生产线系统实训195

7.1 柔性制造生产线系统实训195

7.1.1 认识柔性制造自动生产线195

7.1.2 气动技术的应用196

7.1.3 西门子PLC的使用197

7.2 柔性制造自动生产线各分站的独立控制197

7.2.1 供料站功能及控制流程199

7.2.2 加工站功能及控制流程199

7.2.3 装配站功能及控制流程199

7.2.4 分拣站功能及控制流程200

7.2.5 输送功能及控制流程200

7.3 自动生产线综合控制201

7.3.1 供料站程序分析201

7.3.2 加工站程序分析202

7.3.3 装配站程序分析202

7.3.4 分拣站程序分析202

7.4 人机界面安装与生产线系统调试操作202

7.4.1 HMI的安装202

7.4.2 HMI与PLC连接203

7.4.3 系统运行模式204

7.4.4 物料状态207

7.4.5 异常工作状态测试207

小结208

习题208

附录209

附录1 实训报告模板209

附录2 创新项目模板214

参考文献216