1、第八章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),主要內(nèi)容：,8.2 系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,8.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟,8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟,8.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則,主要內(nèi)容：,8.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟,8.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則,安全可靠,采用雙機(jī)系統(tǒng),備份工作 主從工作 雙工工作,采用分布式系統(tǒng),操作維護(hù)方便,操作方便,維護(hù)方便,實(shí)時(shí)性強(qiáng),通用性好,系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計(jì)指標(biāo)留有一定的余量,經(jīng)濟(jì)效益高,8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟,四個(gè)階段(第一階段),工 程控 項(xiàng)制 目任 與務(wù)的確定階段,8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟,四個(gè)階段(第二階段),工程項(xiàng)目與控制任務(wù)的設(shè)

2、計(jì)階段,組建項(xiàng)目研制小組 制定系統(tǒng)的總體方案 方案的論證與送審 硬件與軟件的分別細(xì)化設(shè)計(jì) 硬件和軟件的分別調(diào)試 系統(tǒng)的組裝,8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟,四個(gè)階段(第三階段),離線仿真和調(diào)試階段,在實(shí)驗(yàn)室而不是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行仿真和調(diào)試。離線仿真和調(diào)試后還要進(jìn)行考機(jī)運(yùn)行，以便在連續(xù)不停機(jī)的運(yùn)行中暴露問(wèn)題和解決問(wèn)題。,離線硬件聯(lián)調(diào),離線軟件聯(lián)調(diào),離線硬件軟件統(tǒng)調(diào),考機(jī),8.1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟,四個(gè)階段(第四階段),在線調(diào)試和運(yùn)行階段,將系統(tǒng)和生產(chǎn)過(guò)程聯(lián)接在一起，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行。系統(tǒng)正常運(yùn)行后，可組織驗(yàn)收。驗(yàn)收是系統(tǒng)項(xiàng)目最終完成的標(biāo)志,現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試,試運(yùn)行,驗(yàn)收,結(jié)束,8.2 系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與

3、實(shí)現(xiàn),了解工藝要求，明確控制任務(wù) 確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 選擇系統(tǒng)總線和主機(jī)機(jī)型 建立數(shù)學(xué)模型，確定控制算法 系統(tǒng)硬件和軟件的具體設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試,8.2 系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,控制系統(tǒng)方案的確定 測(cè)量元件的選擇 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇 選擇輸入輸出通道及外設(shè) 畫(huà)出整個(gè)控制系統(tǒng)原理圖,建立數(shù)學(xué)模型，確定控制算法,8.2 系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)2：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?能根據(jù)工藝要求和控制任務(wù)，確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，選擇微機(jī)接口，建立數(shù)學(xué)模型，確定控制算法，具體設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件和軟件并進(jìn)行調(diào)試完成了控制任務(wù),2. 實(shí)驗(yàn)條件, 計(jì)算機(jī) A3000過(guò)程控制系統(tǒng) 組

4、態(tài)王軟件,3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,總體設(shè)計(jì)方案確定、硬件設(shè)計(jì)、控制算法確定、軟件設(shè)計(jì)及軟硬件聯(lián)調(diào)。對(duì)控制系統(tǒng)的快速性、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差等參數(shù)進(jìn)行分析、研究，記錄調(diào)試的過(guò)程及結(jié)果（曲線、數(shù)據(jù)），分析控制系統(tǒng)是否達(dá)到了預(yù)期要求,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,瀝青砼拌和樓水煤漿燃燒爐自動(dòng)控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),瀝青砼拌和樓用于拌制瀝青混合料，它包括：粗細(xì)集料的烘干、加熱、篩分和計(jì)量；瀝青的加熱、保溫和計(jì)量；依據(jù)設(shè)計(jì)配合比將集料、填充料和瀝青均勻拌和成成品料。,工程背景簡(jiǎn)介,集料的烘干、加熱是通過(guò)燃燒水煤漿來(lái)完成的。,本設(shè)計(jì)是對(duì)水煤漿燃燒爐自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),了解工藝要求，明確控制任務(wù),8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)

5、計(jì)實(shí)例,水煤漿燃燒爐自動(dòng)控制工藝技術(shù)要求,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,工藝路線： 1，儲(chǔ)漿池-供漿泵-過(guò)濾攪拌罐-輸漿泵-水煤漿噴槍-燃燒爐膛-碎石加熱滾筒-除塵設(shè)備-引風(fēng)機(jī)-排煙筒。 2，空壓機(jī)-儲(chǔ)氣罐-水煤漿噴槍-燃燒爐 膛。 3，供風(fēng)機(jī)-水煤漿燃燒配風(fēng)器-燃燒爐膛。,水煤漿燃燒爐自動(dòng)控制工藝技術(shù)要求,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,自控目標(biāo)： 通過(guò)對(duì)水煤漿燃燒各系統(tǒng)的有效控制，達(dá)到水煤漿的完全燃燒、爐膛溫度控制及有關(guān)參數(shù)的記錄。 技術(shù)要求： 1,可以手動(dòng)、自動(dòng)切換。 2,不同密級(jí)人員可以對(duì)不同源程序中的某些參數(shù)進(jìn)行修改。 3,計(jì)算機(jī)界面新穎動(dòng)感。 4,可以對(duì)生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、打印

6、、儲(chǔ)存。,水煤漿燃燒爐自動(dòng)控制工藝技術(shù)要求,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,工藝參數(shù)及要求： 1, 儲(chǔ)漿池電動(dòng)攪拌開(kāi)、關(guān)控制及狀況顯示，儲(chǔ)漿池液位高低顯示，上下限報(bào)警，儲(chǔ)漿量顯示。電機(jī)5.5kw。 2, 供漿泵開(kāi)、關(guān)控制及狀態(tài)顯示，管道流體動(dòng)靜顯示。電機(jī)2.2kw。 3, 過(guò)濾攪拌罐電動(dòng)攪拌開(kāi)、關(guān)控制及狀況顯示，液位高低顯示，上下限報(bào)警，儲(chǔ)漿量顯示。電機(jī)3kw。 4, 兩臺(tái)輸漿泵并聯(lián)互鎖，互為備用，一臺(tái)變頻調(diào)速器轉(zhuǎn)換控制兩臺(tái)輸漿泵輸漿量，開(kāi)、關(guān)控制及狀態(tài)顯示，管道流體動(dòng)靜顯示，匯總輸出管道流量顯示及計(jì)量。電機(jī)3kw。,5, 水煤漿燃燒爐膛溫度按設(shè)定值(1250)控制，測(cè)溫點(diǎn)兩處，出口后退1m為

7、高溫區(qū)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)口1.5m處為點(diǎn)火區(qū)測(cè)點(diǎn)。溫度動(dòng)態(tài)顯示。爐膛火焰顯示。點(diǎn)火區(qū)溫度設(shè)上、下限報(bào)警。上限1300，下限650，點(diǎn)火升溫過(guò)程下限不報(bào)警。 6, 螺桿式空壓機(jī)開(kāi)、關(guān)控制及狀態(tài)顯示，壓力信號(hào)取至空壓機(jī)內(nèi)已有信號(hào)源，管道流體動(dòng)靜顯示。電機(jī)45kw。 7, 供風(fēng)機(jī)開(kāi)、關(guān)控制及狀態(tài)顯示，管道流體動(dòng)靜顯示。電機(jī)37kw 8, 配風(fēng)器進(jìn)風(fēng)閥開(kāi)度控制及顯示。,工藝參數(shù)及要求：,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,9, 碎石加熱滾筒動(dòng)靜顯示，信號(hào)取之其電杌供電處。進(jìn)入滾筒之砂石重量統(tǒng)計(jì)并顯示t/h，信號(hào)取之拌和樓控制室內(nèi)的微機(jī)。 10,排煙溫度顯示及記錄，引風(fēng)機(jī)閥開(kāi)度顯示及記錄，信號(hào)取之拌和樓控制室內(nèi)的微機(jī)

8、。 11,砂石加熱溫度、瀝青砼產(chǎn)量及產(chǎn)出時(shí)間記錄及顯示，信號(hào)取之拌和樓控制室內(nèi)的微機(jī)。 12,每日生產(chǎn)報(bào)表：按小時(shí)對(duì)應(yīng)統(tǒng)計(jì)相關(guān)各種消耗、參數(shù)及產(chǎn)量。如水煤漿耗量、電耗、爐膛溫度。每日、月匯總計(jì)算出水煤漿及電的總耗量和平均單耗指標(biāo)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)保存半年以上。,工藝參數(shù)及要求：,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,安全聯(lián)鎖： 1,點(diǎn)火時(shí)空壓機(jī)最先啟動(dòng)，爐膛溫度低于下限空壓機(jī) 仍不停。其他電動(dòng)機(jī)停后，空壓機(jī)才停。 2，在正常燃燒狀況下，水煤漿輸漿壓力上下波動(dòng)達(dá)到 0.2MPa即報(bào)警，提示故障點(diǎn)，提醒操作工處理。 3，輸漿泵不運(yùn)轉(zhuǎn)，供風(fēng)機(jī)不啟動(dòng)。 4，儲(chǔ)漿池存漿量達(dá)到下限報(bào)警，供漿泵不能啟動(dòng)。 5，過(guò)濾攪拌罐

9、存漿量達(dá)到下限報(bào)警，若報(bào)警時(shí)間超過(guò) 2分鐘則自動(dòng)停止輸漿泵運(yùn)行。 6，自動(dòng)轉(zhuǎn)為手動(dòng)后，安全聯(lián)鎖解除。,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,控制系統(tǒng)方案的確定,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,圖1 系統(tǒng)總體體系結(jié)構(gòu),（直接數(shù)字控制系統(tǒng)）,確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案, 測(cè)量元件的選擇,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例, 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇,測(cè)控系統(tǒng)布設(shè),模擬量檢測(cè)點(diǎn),開(kāi)關(guān)量檢測(cè)點(diǎn),模擬量控制點(diǎn),開(kāi)關(guān)量控制點(diǎn),確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案, 選擇輸入輸出通道及外設(shè),8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,AI：11個(gè)，其中測(cè)溫參數(shù)4個(gè),AO：2個(gè),DI：7個(gè),DO：6個(gè),打印機(jī)：1臺(tái),確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案,

10、畫(huà)出整個(gè)控制系統(tǒng)原理圖,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,選擇系統(tǒng)總線和主機(jī)機(jī)型,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,內(nèi)總線選擇 選用PC總線工業(yè)控制機(jī)。 外總線選擇 選擇通用串行總線USB。 選擇主機(jī)機(jī)型：IPC-610H P4 臺(tái)灣延華 槽上架式工業(yè)原裝機(jī)40G硬盤(pán)（標(biāo)配）52X CDROM CPU：Intel PIV2.0GHz CPU主機(jī)板,建立數(shù)學(xué)模型，確定控制算法,8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,通過(guò)變頻調(diào)速器調(diào)節(jié)輸漿泵轉(zhuǎn)速，改變輸漿量，進(jìn)而達(dá)到控制燃燒爐溫度的目的。,燃燒爐燃燒控制:,水煤漿流量與供風(fēng)量的比值控制回路。通過(guò)設(shè)定比值系數(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳燃燒。,溫度控制:,系統(tǒng)硬件和軟件的具體設(shè)計(jì),8.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,工