項(xiàng)目十計(jì)算機(jī)直接控制(DDC)系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)10.1實(shí)訓(xùn)目的10.2實(shí)訓(xùn)原理10.3計(jì)算機(jī)直接控制(DDC)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)介紹10.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

10.1實(shí)訓(xùn)目的

了解計(jì)算機(jī)直接控制系統(tǒng)的工作原理，理解計(jì)算機(jī)直接控制系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)概念和基本知識(shí)，掌握計(jì)算機(jī)直接控制系統(tǒng)在過(guò)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。 10.2實(shí)訓(xùn)原理

現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)被認(rèn)為是發(fā)展最為迅速的兩個(gè)分支，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是這兩個(gè)分支相結(jié)合的產(chǎn)物，是工業(yè)自動(dòng)化的重要支柱。計(jì)算機(jī)控制可分為集中控制、分布式控制和直接數(shù)字控制等。直接數(shù)字控制系統(tǒng)是用一臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)配以適當(dāng)?shù)妮斎胼敵鲈O(shè)備，從生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)輸入通道獲取信息，按照預(yù)先規(guī)定的控制算法

(如PID、內(nèi)回流等)計(jì)算出控制量，并通過(guò)輸出通道，直接作用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的閉環(huán)控制，通常它有幾十個(gè)控制回路。圖10－1

DDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

DDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖10－1所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的各種物理量(如溫度、壓力、流量、液位等)由一次儀表(如溫度變送器、壓力變送器等)測(cè)量放大，統(tǒng)一變換為4mA～20mA(或1V～5V)信號(hào)，通過(guò)ICP7017模/數(shù)轉(zhuǎn)換，作為DDC的輸入，計(jì)算機(jī)按照預(yù)定的控制程序，對(duì)被測(cè)量進(jìn)行必要的處理、分析和比較，并按一定的規(guī)律(如PID控制規(guī)律)進(jìn)行

運(yùn)算，從而得出控制量的改變值，輸出到ICP7024數(shù)/模轉(zhuǎn)換直接控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。ICP7017是帶通信功能的A/D采集卡，ICP7024是帶通信功能的D/A輸出卡。作為工控機(jī)A/D采集

卡的延伸產(chǎn)品在工控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。10.3計(jì)算機(jī)直接控制(DDC)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)介紹

1.實(shí)訓(xùn)對(duì)象和信號(hào)系統(tǒng)

控制對(duì)象、信號(hào)面板和組態(tài)軟件的安裝請(qǐng)參照項(xiàng)目九中的相關(guān)內(nèi)容。

2.DDC控制實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)部件介紹

(1)ICP7017：8通道模擬量輸入模塊。ICP7017面板如圖10－2所示，ICP7017模塊采用DC24V供電，并提供4通道的輸入端口。每一通道根據(jù)表10－1可輸入允許范圍的電壓或電流，并支持RS485通信。圖10－2

ICP7017面板圖表10－1

ICP7017功能表

(2)ICP－7024：4通道模擬量輸出模塊。ICP7024面板如圖10－3所示。ICP7024模塊采用DC24V供電，并提供4通道的輸出端口。每一通道根據(jù)表10－2可輸入允許范圍的電壓或電流，支持485通信。圖10－3

ICP7024面板圖表10－2

ICP7024功能表

3.ICP7017模塊的功能介紹

(1)ICP7017模塊：8通道模擬量輸入模塊。工作電源：DC24V；輸入類(lèi)型：電壓、電流。輸入范圍：-150mV～150mV，-500mV～500mV，-1V～1V，-5V～5V，-10V～10V，-2mA～20mA。

通信方式：485通信。

ICP7017模塊外部接線(xiàn)圖見(jiàn)圖10－4。任一通道的接線(xiàn)方式見(jiàn)圖10－5。圖10－4

ICP7017接線(xiàn)圖圖10－5

ICP7017任一通道接線(xiàn)圖

(2)ICP7024模塊：4路電壓型模擬量輸出，4路電流型模擬量輸出。工作電源：DC24V。

電流輸出范圍：0mA～20mA，4mA～20mA。

電壓輸出范圍：-10V～10V，0V～10V，-5V～5V，0V～5V。

通信方式：485通信。

ICP7024模塊外部接線(xiàn)圖見(jiàn)圖10－6。任一通道的接線(xiàn)方式見(jiàn)圖10－7。圖10－6

ICP7024接線(xiàn)圖圖10－7

ICP7024任一通道接線(xiàn)圖

4.7000Utility軟件

7000Utility軟件是研華公司7000系列模塊附帶的上位機(jī)組態(tài)軟件，用于組態(tài)I/O模塊ICP7017、ICP7024，主要提供以下功能:

(1)檢測(cè)與主機(jī)相連的7000系列模塊。

(2)設(shè)置7000系列模塊的配置。

(3)對(duì)7000系列各個(gè)模塊執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入或數(shù)據(jù)輸出。

(4)保存檢測(cè)到模塊的信息(文件格式為*.map)

7000Utility軟件的使用界面如圖10－8所示。圖10－8

7000Utility軟件界面圖10－9

7000Utility軟件設(shè)置界面圖10－10

7000Utility軟件通信檢測(cè)界面

5.ICP7000計(jì)算機(jī)組態(tài)介紹

ICP7000通過(guò)RS485－232轉(zhuǎn)換通信硬件和組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)備通信組態(tài)，可采集到ICP7017輸入模塊送來(lái)的檢測(cè)信號(hào)(如液位、溫度、流量)，在組態(tài)軟件中編寫(xiě)PID控制算法，再由計(jì)算機(jī)送出輸出控制信號(hào)到ICP7024,最后輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制端，即可組成閉環(huán)控制。通過(guò)畫(huà)面組態(tài)、動(dòng)畫(huà)組態(tài)和策略組態(tài)等，可以很好地完成計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控對(duì)象的運(yùn)行情況,并做出豐富的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)、歷史圖形曲線(xiàn)。組態(tài)可以分為主控窗口、設(shè)備窗口、用戶(hù)窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行策略五大塊內(nèi)容，完成這五項(xiàng)，即完成組態(tài)的全過(guò)程。在用戶(hù)窗口選項(xiàng)菜單中，可建立所有的計(jì)算機(jī)監(jiān)控界面組態(tài)窗口,如圖10－11所示。圖10－11用戶(hù)窗口菜單圖10－12設(shè)備組態(tài)窗口不同的實(shí)驗(yàn)需要采集不同的數(shù)據(jù)，設(shè)置不同的通道。ICP7017模塊同時(shí)提供4路電壓輸入通道。若實(shí)驗(yàn)中只要用到一個(gè)通道，則不同的實(shí)驗(yàn)可以共用一個(gè)通道。例如：通道

AD0上的數(shù)據(jù)對(duì)象為pv1，那么流量、溫度、液位等都可以通過(guò)這個(gè)通道采集，只是需要在用戶(hù)窗口里的控制腳本中把pv1轉(zhuǎn)化為流量、溫度、液位的對(duì)應(yīng)值即可。通道組態(tài)連接表見(jiàn)表10－3。表10－3通道組態(tài)連接表圖10－13組態(tài)界面圖10－14實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)

10.4實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

基于DDC控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、?nèi)容以及要求可參考項(xiàng)目九中的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。以下僅列出實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖，供參考。

1.上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖

上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)如圖10－15所示。圖10－15上水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖

2.二階中水箱液位PID整定實(shí)驗(yàn)接線(xiàn)圖

圖10－16