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本课题是围绕我校教学建设项目而展开研究的,旨在建立基于SIMATIC S7-300系列PLC的计算机综合仿真实验室,集电气工程、过程自动化、微机控制、PLC应用和网络多个实验室功能于一体,以满足非电类工科专业在《控制工程基础》、《过程控制工程》及《计算机仿真》等相关课程的实验教学需要,并缓解高校因实验室时间、场地和设备等因素的限制,而造成的学生规模和实验基础设施、规模比例严重失调、实验教学不能达到预期效果的需求矛盾。
同电类专业传统相关实验室相比,本课题所研发的计算机综合仿真实验室的主要优点如下:首先,该实验系统经济实用,总投资不到电类相关实验室的三分之一,而且系统功能先进,以计算机取代传统实验室的示波器、信号发生器、X-Y记录仪、万用表等常规设备,具备数据和曲线的双重记录、存储功能,部分实验还可以远程操作。不但能够完成自控原理实验、过程控制等相关课程的大部分内容,且可扩展性强,既能满足本科生的实验需求,也能为研究生提供科研平台,做开发性实验。
本文的主要工作是:
(1)研究计算机综合仿真实验室建设的相关技术,包括PROTEL、AutoCAD、SIMATIC S7、WinCC、OPC通讯、MATLAB以及控制理论相关知识;
(2)过程控制与计算机仿真综合实验箱的设计与制作;
(3)PLC控制柜的设计与制作;
(4)基于SIMATIC S7和WinCC的计算机综合仿真实验室软件的设计与开发;
(5)计算机综合仿真实验室低成本网络通讯的设计与实施;
(6)实验内容的设计。
本实验操作界面生动友好,整个系统安全稳定、成本低、效率高、可扩展性强、升级维护方便,具有较高的实用价值。从我校造纸学院的实际使用情况来看,取得了较好的效果。该实验是面对非电类专业而开发的,同电类专业各独立的传统实验室相比,硬件投资成本可减少三分之二,并可形成产品,在国内相关工科类高校推广应用。