流程工业综合自动化创新实验平台
一、系统总览
本系统是一个以流程工业生产过程为对象的自动化创新实验平台。该平台基于西门子现场总线自动化控制系统，由模型库、算法库、可视化流程仿真系统、半实物仿真平台、上位机监控系统等组成。实现先进控制仿真、半实物仿真、虚拟流程工业仿真等多层次、多尺度仿真，可以在此平台上可完成工业控制技术的模拟实验和实操实验，实施故障模拟，进行先进控制创新实验、生产维护实训、操作培训。
该平台用途多样，结构灵活，可以为本科生、研究生、教师等各层次研究人员提供良好的研究实验条件。
二、系统功能
2.1 系统组成
仿真系统提供多尺度，多层次的系统仿真功能，满足离散系统仿真、连续系统仿真、流程仿真、半实物仿真等多种需求。仿真系统由以下三部分组成：仿真软件、仿真模型库、控制算法库、控制系统、仿真机。
仿真软件：包含Matlab/Simulink/Stateflow/RTW。Matlab是基础仿真和先进控制算法实现平台；Simulink用于闭环控制系统仿真，Stateflow用于离散事件系统建模与仿真，二者结合可实现带离散状态的工业流程建模与仿真；RTW用于将Matlab/Simulink/Stateflow生成的仿真模型转化为可执行代码进行实时仿真和半实物仿真。
本系统提供了灵活的仿真系统结构，包含控制器-实际对象（硬-硬），控制器-模型机（硬-软），仿真控制器-实际对象（软-硬），仿真控制器-模型机（软-软）四种控制模式。
(1)控制器-实际对象：控制器采用PLC，被控对象采用小型化实物对象，传感器、执行器均为实际装置。主要用于本科生教学，供学生学习基本的自动化控制装置原理，PLC编程，控制系统组态方法等。
(2)控制器-模型机：控制器采用PLC，被控对象采用模型机，传感器、执行器均为实际装置，通过AD、DA、DI、DO与模型机接口，模型机内可运行各种复杂对象的离散事件或连续模型，模拟实际对象的动态特性。该系统面向本科生与研究生教学，采用模型机可模拟各种复杂对象模型，使学生在实验室环境中进行完整的控制系统设计与实现。
(3)仿真控制器-实际对象：控制器采用PAC，被控对象采用小型化实物对象，传感器、执行器均为实际装置。PAC可运行各种先进控制算法，该算法可采用Matlab等软件实现，通过本平台提供的代码自动生成工具生成PAC目标代码，实现控制系统快速原型功能。该模式主要面向研究生和教师进行科学研究。
(4)仿真控制器-模型机：控制器采用PAC，被控对象采用模型机。在该模式下，对象、控制器均可根据需要灵活配置，实现任意系统的建模与仿真。
2.2 技术路线
技术路线1：xPC target模式
Xpc target是Matlab提供的快速原型系统解决方案，提供了控制算法的快速实现和硬件在回路仿真功能。可自动将Simulink仿真框图转化为可执行程序并下载到控制器运行。具有良好的实时性，控制周期可达1ms以下。提供了串口和以太网多种通信模式。
在该模式下，控制组态时生成的框图直接用于控制系统的实时监控，Simulink此时工作于外部模式下(External Mode)，所有模块的信号和参数均来自于控制器中的实时数据，这些数据按照用户预设的采样周期进行更新，用户对参数的修改将直接作用于被控对象中，Simulink与控制器通过以太网或串口进行实时数据通信。
技术路线1具有更好的实时性。
技术路线2：ActiveX控件模式
首先在Matlab中实现先进控制算法，然后利用Matlab中的Deploy-tool工具箱生成DLL动态链接库供VC++调用，从而脱离Matlab运行Matlab中的先进算法函数。再在VC++环境下创建ActiveX控件，设计先进控制算法控件的控制包，最后在WinCC监控组态软件中插入此控件，实现完全脱离Matlab对被控对象进行智能控制
技术路线2具有更好的适应性，可实现更多复杂算法的代码自动生成。
2.3 算法库与模型库
采用网络化的运行环境, 基于底层的模型机上建立多尺度的模型仿真库。系统提供流程工业的模拟仿真库,可以多尺度的模拟和仿真典型的化工、电力、冶金、钢铁对象。
模型库既提供典型被控对象的动态模型，也提供多个复杂流程控制系统的实例。可以仿真一大类的非线性、多变量耦合、时间滞后和延迟的流程工业的典型的环节。模型库中包含的流程控制实例包含：
Demo1: 湿法烟气脱硫过程的仿真模拟系统的工艺模型库；
Demo2: 伺服控制系统模型库；
Demo3: 化工过程的反应釜过程控制系统模型库。
商务信息
电话传真：010-88803382—809/810，010-88803297
