背景
清華大學(xué)自動(dòng)化系過程控制研究所早在1982年就成功的研制了“水力模型控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)”。多年來，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研究一直跟蹤著生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，多次改 進(jìn)了被控對(duì)象的模型和控制裝置，不斷融入新工藝、新技術(shù)和新方法，較好地滿足了清華大學(xué)以及其他一些院校的教學(xué)、科研要求。新構(gòu)建的“小型多參數(shù)過程控制 實(shí)驗(yàn)臺(tái)”以其體積小、成本低、形象直觀、功能齊全、技術(shù)先進(jìn)、使用方便等優(yōu)勢(shì)，更加利用系統(tǒng)的普遍推廣，深受同行的好評(píng)，在自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)研究中發(fā)揮著重要的作用。
紫金橋軟件和清華大學(xué)的合作由來已久，早期的九五和863項(xiàng)目就打下了良好的合作基礎(chǔ)，現(xiàn)在紫金橋與清華大學(xué)共建自動(dòng)化過程控制實(shí)驗(yàn)室，又將雙方的友誼推向了新的高度。根據(jù)清華大學(xué)的規(guī)劃部署，此系統(tǒng)在清華大學(xué)內(nèi)部試用一段時(shí)間后，將首先在全國(guó)百所211高校推廣，以滿足我國(guó)高校學(xué)生對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)的需求。
清華大學(xué)小型多參數(shù)過程控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)
物理模型
過程控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以三容水系統(tǒng)為基礎(chǔ)。系統(tǒng)的被控對(duì)象為三個(gè)串接水柱，設(shè)三個(gè)傳感器檢測(cè)液位的高度，通過A/D轉(zhuǎn)換控制水泵轉(zhuǎn)速，改變流量，對(duì)液位進(jìn)行 調(diào)節(jié)，由此構(gòu)成一個(gè)完整的過程控制系統(tǒng)。為了合理利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)的資源，進(jìn)一步擴(kuò)展試驗(yàn)內(nèi)容，還設(shè)置了兩個(gè)溫度信號(hào)，一個(gè)流量信號(hào)和壓力信號(hào)。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用一臺(tái)服務(wù)器對(duì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（>=1臺(tái)）的方式，通信方式選用RJ45口。實(shí)驗(yàn)時(shí)，即可以選擇一臺(tái)服務(wù)器對(duì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的單機(jī)操作方式；也可 以使用一臺(tái)服務(wù)器對(duì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的方式，然后利用紫金橋軟件的web發(fā)布功能，學(xué)生就可以在任意聯(lián)網(wǎng)的場(chǎng)所完成實(shí)驗(yàn)，而不是局限于實(shí)驗(yàn)室。
以下是整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)功能
本系統(tǒng)主要實(shí)驗(yàn)以下幾個(gè)功能：
1．人性化的交互界面，學(xué)生可以很方便的利用本系統(tǒng)完成各個(gè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
2．重要參數(shù)提供曲線分析，可以查詢實(shí)時(shí)/歷史曲線。
3．實(shí)驗(yàn)管理權(quán)限合理區(qū)分，保證系統(tǒng)使用安全。
4．提供有限的PID，串級(jí)，前饋/反饋控制，調(diào)節(jié)精度較高。
5．強(qiáng)大的web發(fā)布功能，打破了以往實(shí)驗(yàn)必須在實(shí)驗(yàn)室完成的模式。
以下是系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)嵌入到清華自動(dòng)化系實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)頁中，搭建的模式也選用網(wǎng)頁的風(fēng)格。
實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)主要完成各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的搭建，界面美觀，簡(jiǎn)潔，利于學(xué)生自行完成實(shí)驗(yàn)。
過程控制實(shí)驗(yàn)主界面
以三容水箱單回路控制系統(tǒng)為例，具體看一下各個(gè)功能。
三容水箱單回路控制
實(shí)時(shí)顯示實(shí)驗(yàn)進(jìn)程：進(jìn)入當(dāng)前實(shí)驗(yàn)之后，畫面會(huì)自動(dòng)顯示實(shí)驗(yàn)臺(tái)的實(shí)時(shí)情況，液位、壓力根據(jù)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展實(shí)時(shí)變化。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的同時(shí)還可以查看實(shí)驗(yàn)原理圖，實(shí)驗(yàn)的幫助等。學(xué)生可以方便的控制實(shí)驗(yàn)的開始和結(jié)束。
曲線分析：參數(shù)的趨勢(shì)是評(píng)估實(shí)驗(yàn)完成質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)中重要參數(shù)給出曲線的方式顯示數(shù)據(jù)的變化，方便得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，為實(shí)驗(yàn)的完成提供依據(jù)。每一條曲線都可以放大縮小，也可以將曲線中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到excel表，以便進(jìn)一步分析。
PID調(diào)節(jié)：系統(tǒng)提供PID的調(diào)節(jié)器，可以方便的切換手/自動(dòng)控制，并帶用PID各參數(shù)的調(diào)節(jié)控制，方便學(xué)生精確的完成實(shí)驗(yàn)。
Web發(fā)布：利 用web發(fā)布功能，與已有的實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)形成無縫集成。不同的登陸用戶具有不同的管理權(quán)限，還可以記錄學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，以及實(shí)驗(yàn)完成的 效果。另外，學(xué)生可以自由選擇實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，不必局限于實(shí)驗(yàn)室，有效的發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，清華自動(dòng)化過程控制平臺(tái)強(qiáng)大的功能和網(wǎng)絡(luò)信息化有了完美的結(jié)合，增加 了小型多參數(shù)控制平臺(tái)的亮點(diǎn)，成為真正的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。
總結(jié)
整個(gè)系統(tǒng)自使用以來，受到廣大清華師生的一致好評(píng)，界面清晰易于操作，曲線查看靈活，數(shù)據(jù)記錄完整利于實(shí)驗(yàn)總結(jié)，利用強(qiáng)大的web發(fā)布功能，學(xué)生可以選擇 合適的場(chǎng)所完成實(shí)驗(yàn)，打破了以前實(shí)驗(yàn)必須在實(shí)驗(yàn)室完成的局限。隨著紫金橋軟件的日益發(fā)展，紫金橋公司和越來越多的高校進(jìn)行了合作，紫金橋軟件的應(yīng)用也滲透 到各行各業(yè)，將自動(dòng)化軟件的行業(yè)應(yīng)用推向了新的高度。