1、|millllllll計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件計(jì)算機(jī)控制技術(shù)大連理工大學(xué)出版社|9IMmill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件第們章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例llllhI 計(jì)算機(jī)捽制技術(shù)教學(xué)課件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例本章主要從實(shí)際應(yīng)用的角度，介紹了 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟，計(jì)算 機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并給出了 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例。Illlllmill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)熟悉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟。掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。HimIIIIO主要內(nèi)容計(jì)算門1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟 門2電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)巒門3變頻恒壓供水計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)術(shù)本章小結(jié)豊

2、習(xí)題與思考課件計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件imi 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到實(shí)施 的整個(gè)過程如下 3)總體方案的設(shè)計(jì)； (2)工作計(jì)劃的制訂與實(shí)施； (3)計(jì)算機(jī)及儀表的選型； (4)訂貨、驗(yàn)收； (5)各方面的人員安排、調(diào)配； (6)控制系統(tǒng)的研究、開發(fā)、集成、安裝、 調(diào)試； (7)工程的驗(yàn)收和投入使用；a (8)其他相關(guān)工作。llllll11.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟由于被控系統(tǒng)的不同，要求計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的控 制功能也不相同，因此其組成規(guī)模及構(gòu)成方 式也是靈活多樣的，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法 和主要步驟大體上是相同的，即系統(tǒng)總體方 案設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)的選擇，控制算法的確定， 硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)等。計(jì)算機(jī)控

3、制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 11/1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟Iiiim11.1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則計(jì)算 1 安全可靠髦.2.操作、維護(hù)與維修方便毀3.實(shí)時(shí)性強(qiáng)術(shù) 4通用性好5經(jīng)濟(jì)性高課件Illim11.1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟計(jì) 算 機(jī) 控制 技 術(shù) 教.學(xué) 課 件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研制可分為四個(gè)階段:3)工程項(xiàng)目與控制任務(wù)的確定階段；(2) 工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段；(3) 離線仿真和調(diào)試階段:(4) 在線調(diào)試和運(yùn)行階段。llllllmillI inn1 工程項(xiàng)目與控制任務(wù)的確定階段計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件 (D甲方提出任務(wù)委托書。 (2)乙方研究任務(wù)委托書。 (3)雙方對(duì)委托書進(jìn)行確認(rèn)修改。 (4)乙

4、方初步進(jìn)行系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。 (5)乙方進(jìn)行方案可行性論證。 (6)簽訂合同書。需要指出的是，現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和實(shí)施項(xiàng) 目也與其他工程項(xiàng)目類似，越來越多地引入規(guī)范的工程招 標(biāo)形式，即先由甲方將所需要解決的技術(shù)可題和項(xiàng)目要求RillSi(包括各項(xiàng)技術(shù)帯標(biāo)、技術(shù)服務(wù)內(nèi)容、工期等)提出，并 寫好標(biāo)書，由招棟公司公開向社會(huì)招標(biāo);感興趣的單位都 可以擬訂好投標(biāo)書在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)投標(biāo);最后由專家組開 標(biāo)、評(píng)標(biāo)等，確定中標(biāo)的單位就是乙方。2 工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段(1) 計(jì) 算工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段主要包括組建項(xiàng)目研制小組、 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)、方案論證與評(píng)審、硬件和1 軟徉的細(xì)化設(shè)計(jì)、制作調(diào)試、系統(tǒng)組裝等。

5、亀在簽訂了合同或協(xié)議后，系統(tǒng)的研制便進(jìn)入了實(shí) 質(zhì)性設(shè)計(jì)階段。首先應(yīng)組建項(xiàng)目組，其成員應(yīng)由 懂得計(jì)算機(jī)硬件、軟件和有控制經(jīng)驗(yàn)、生產(chǎn)、工 1 藝流程知識(shí)的技術(shù)人員組成，還要明確分工和相 學(xué)互的協(xié)調(diào)合作關(guān)系。課 件I 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件2工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段(2)系統(tǒng)總體方案包括硬件總體方案和軟件總體方案 硬件和軟件的設(shè)計(jì)是相互有機(jī)聯(lián)系的。因此，在 設(shè)計(jì)時(shí)要經(jīng)過多次的協(xié)調(diào)和反復(fù)，最后才能形成 合理的統(tǒng)一的總體設(shè)計(jì)方案。總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)形 成較為詳細(xì)的文祥，包括硬件和軟件的框圖、控 制策略和控制算法的確定，并建立說明文檔?？?體設(shè)計(jì)方案形成后應(yīng)邀請(qǐng)有關(guān)專家、主管領(lǐng)導(dǎo)及 甲方代表對(duì)方耒做進(jìn)一步論證與評(píng)審，

6、進(jìn)行最后 把關(guān)和最終莪定。持審后量新修枝、褊定萌總徘 設(shè)計(jì)方案是進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和工程實(shí)施的依據(jù)，作 為正我文件存檔，原則上不應(yīng)再做大的改動(dòng)， 這一步驟對(duì)于大型項(xiàng)目尤其重要。IIIIO2 工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段(3)計(jì) 算 機(jī) 控 制 技 術(shù) 教 學(xué) 課 件硬件和軟件的分別細(xì)化設(shè)計(jì)就是將總體方案具體 化，落實(shí)到框圖的底層，然后進(jìn)行底層塊內(nèi)的結(jié) 構(gòu)細(xì)化設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)包括主機(jī)和通用模板的選 購、專用模板(如電平轉(zhuǎn)換模板、光電隔離模板、 驅(qū)動(dòng)放大模板等)的設(shè)計(jì)、電源檳塊的設(shè)計(jì)、控 制柜的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等;對(duì)軟件設(shè)計(jì)來 鼠 就是將一個(gè)個(gè)模塊綢成一段段的程啟。磺什、 妖彳牛0勺設(shè)弈都需要邊設(shè)并、邊調(diào)試、邊

7、衫灰，往 往線過幾個(gè)反復(fù)過程才能完成。此步驟只能在總 彳本方案評(píng)審后進(jìn)行，如巣進(jìn)行得矢早就會(huì)造成資 源的浪費(fèi)和返工。2工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段(4)I 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件在完成硬件和軟件的設(shè)計(jì)后，就分別進(jìn)入制作和 調(diào)試階段。硬件制作可以在實(shí)驗(yàn)室自行完成或委 托加工制作，硬件調(diào)試包括器樣測試、電路板調(diào) 試、子功能模塊調(diào)試、控制柜的安裝調(diào)試等;軟件 調(diào)試是根據(jù)軟件流程框圖編制各模塊程序的源代 碼，采取設(shè)置斷點(diǎn)、單步追蹤等手段檢驗(yàn)軟件模 抉的功能及正確性，然后進(jìn)行編譯以及必要的連 fe,生成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)代碼。當(dāng)硬件和軟件分別調(diào)試通過后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的 組裝，組裝是離線仿真和調(diào)試階段的前提和必要 條

8、件。HimlllimmillI 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件3 離線仿真和調(diào)試階段所謂離線仿真和調(diào)試是指在實(shí)驗(yàn)室而不是在 工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行的仿真和調(diào)試。離線仿真和調(diào) 試后，還要進(jìn)行考機(jī)運(yùn)行?？紮C(jī)的目的是要 在連續(xù)運(yùn)行中暴露問題和解決問題。4 在線調(diào)試和運(yùn)行階段 計(jì) 算系統(tǒng)離線仿真和調(diào)試后便可進(jìn)行在線調(diào)試和運(yùn)行。在 線調(diào)試和運(yùn)行就是將系統(tǒng)和生產(chǎn)過程連接在一起，進(jìn) 蠢 行現(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行，盡管系統(tǒng)已經(jīng)通過了離線仿真和 調(diào)試，但工業(yè)現(xiàn)場情況十分復(fù)雜?，F(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行仍 栄 可能出現(xiàn)問題，因此必須重視現(xiàn)場調(diào)試環(huán)節(jié)，以便及 時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)真分析加以解決。系統(tǒng)運(yùn)行正常后， 學(xué) 再試運(yùn)行一段時(shí)間，即可組織驗(yàn)收。驗(yàn)收是系統(tǒng)

9、項(xiàng)目最終完成的標(biāo)志，應(yīng)由甲方主持，乙 方參加，雙方協(xié)同辦理，共同組織材料，驗(yàn)收完畢后 應(yīng)形成驗(yàn)收文件存檔。mill11-1.3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)計(jì)算在研制一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程項(xiàng)目過程中， 要預(yù)先擬定好科學(xué)合理的設(shè)計(jì)步驟，并嚴(yán)格 fe按照此步驟有條不紊地進(jìn)行。如果步驟不清 楚，或者每一步做什么不明確，就有可能引 術(shù) 起研制過程中的混亂甚至返工，造成資源的 教 浪費(fèi)。實(shí)際系統(tǒng)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)應(yīng)該 賽 按照本章11.1.2節(jié)所述步驟進(jìn)行。本節(jié)就系 f 統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問題作進(jìn)一步討論，這；些內(nèi)容對(duì)實(shí)際工作有重要的指導(dǎo)意義。1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)針設(shè)計(jì)方案中首先要確定整個(gè)

10、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和類計(jì)算機(jī)挫制技術(shù)教學(xué)課件另外總體設(shè)計(jì)方案中還要包括硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)兩 個(gè)部分，具體設(shè)計(jì)時(shí)一般采用“黑箱”設(shè)計(jì)方法，就 是根據(jù)控制要求，將完成控制任務(wù)所需的各功能單元、 模塊以及控制對(duì)象，采用框圖表示，從而形成系統(tǒng)的 總體框圖； 總體設(shè)計(jì)方案中還應(yīng)包括控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場工藝的要求, 比如為了安裝某個(gè)關(guān)鍵的現(xiàn)場儀表，需要改裝某根管 道;為了控制方案的實(shí)施，需要工藝人員的配合，增加 現(xiàn)場氣源等。總之，總體設(shè)計(jì)方案是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè) 計(jì)的關(guān)鍵，需要對(duì)生產(chǎn)工藝的深入了解以及工藝技術(shù) 人員葩殳#寺號(hào)配合。lllhslllimmill(1) 硬件總體方案設(shè)計(jì) 計(jì) 字計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)方

11、案主要包括 曇以下各方面的內(nèi)容： 系統(tǒng)的構(gòu)成方式；棊現(xiàn)場設(shè)備及自動(dòng)化儀表的選擇；B 人機(jī)接口方式；系統(tǒng)的控制機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；件抗干擾措施等。(2) 軟件總體方案設(shè)計(jì) 計(jì) 算軟件總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是確定軟件平 臺(tái)、軟件結(jié)構(gòu)、任務(wù)分解、建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué) fe 模型、控制策略和算法的實(shí)現(xiàn)等。在軟件設(shè) 計(jì)中也應(yīng)采用結(jié)構(gòu)化、模塊化、通用化的設(shè) 術(shù) 計(jì)方法，自上而下或是自下而上地畫出軟件 城 結(jié)初框圖，逐圾細(xì)化，直到能清楚地表示山 策 控 制系統(tǒng)所要解決的問題為止。將商品化 1的監(jiān)控組態(tài)軟件經(jīng)二次開發(fā)后用于計(jì)算機(jī)控 斤 制系統(tǒng)中，是當(dāng)今計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 有效的方法之一。llllll呷3) 系統(tǒng)總體方

12、案設(shè)計(jì)計(jì)算 機(jī) 控制 技： 術(shù) 教 學(xué).課軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的，它們結(jié)合在一起便構(gòu) 成了整個(gè)系統(tǒng)的總體方案，總體方案是系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)時(shí)的 依據(jù)，應(yīng)在工藝技術(shù)人員的配合下，從合理性、經(jīng)濟(jì)性及 可行性等方面反復(fù)論證形成。經(jīng)論證可行后的總體方案， 要形成文件，建立完整的總體方案文檔，其內(nèi)容包括： 系統(tǒng)的主要功能、技術(shù)指標(biāo)、原理性框圖及文字說明； 控制策略與算法； 鬲統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與配置，主要的軟件功能、結(jié)構(gòu)、平臺(tái) 及丈現(xiàn)框圖； 方案的比較與選擇； 抗干擾措施與可靠性設(shè)計(jì)； 機(jī)柜或機(jī)箱的結(jié)構(gòu)與外形設(shè)計(jì)； 經(jīng)費(fèi)和進(jìn)度計(jì)劃的安排； 對(duì)現(xiàn)場條件的要求。Illllllmill2硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) (

13、1 )選擇系統(tǒng)的總線 (2)選擇輸入/輸出通道 (3)選擇現(xiàn)場設(shè)備Him計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件3軟件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)由于許多型號(hào)的工業(yè)控制機(jī)或計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)都配有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控程序、各種控制及運(yùn)算軟件模塊、組態(tài)軟件等, 所以采用工業(yè)控制機(jī)來組建計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅能大大減少硬件 設(shè)計(jì)的工作量，而且可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者根據(jù)控制要求，選擇所需 要的模塊進(jìn)行組態(tài)，在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出目標(biāo)系統(tǒng)軟件。因此,在項(xiàng)目資金較為充裕的情況下，可根據(jù)情況首選質(zhì)量可靠、信譽(yù)好的品牌工業(yè)控制機(jī)，這樣在充分保證硬件質(zhì)量的同時(shí)，能夠獲薯懿隸陣鏑騎持送體廳黠肄品化的工控軟件警蠶醫(yī)鯛巖隸漏澀鱷驀設(shè)勰蠶需霄活爲(wèi)毒汪曹證曆

14、裁養(yǎng)團(tuán)丁峯矍藝養(yǎng)耳韋善里養(yǎng)黑爨蠹自行開發(fā)控制軟件時(shí)，應(yīng)先畫出程序總體流程圖和各功能模塊圖, 壽藕爵霽言然后編制程序。程序編制應(yīng)先編制模塊，I 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件4 控制系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行 (1)離線仿真與調(diào)試 硬件調(diào)試 軟件調(diào)試 (2)系統(tǒng)仿真 (3)在線調(diào)試和運(yùn)行HUH計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件硬件調(diào)試。對(duì)于各種標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，按照說明書檢查王要功能。比如王機(jī)板 （CPU板）上RAM區(qū)的讀寫功能、ROM區(qū)的讀出功能、復(fù)位電路、 時(shí)鐘電路等的正確性。在調(diào)試A/D和D/A模板之前，必須準(zhǔn)備好信號(hào)源、數(shù)字電壓表、電流 表等。對(duì)這兩種模板要先檢查信號(hào)的零點(diǎn)和滿量程，然后再分擋檢 查。比如滿量程的25%、

15、50%、75%、100%,并且上行和下行循 環(huán)調(diào)試，以便檢查線性度是否符合要求。如果有多路開關(guān)板，應(yīng)測 試各通路是否正確切換。利用開關(guān)量輸入和輸出程序來檢查開關(guān)量輸入（DI）和開關(guān)量輸出 （DO）模板。測試時(shí)可在輸入端輸入開關(guān)量信號(hào)，檢查讀入狀態(tài) 的正確性，在輸出端檢查輸出狀態(tài)的正確性。硬件調(diào)試還包括現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)試，如壓力變送器、差壓 變送器、流量變送器、溫度變送器以及電動(dòng)或氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥等，這些 儀表必須在安裝之前按照說明書要求校驗(yàn)。若是分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)和集散計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，還要調(diào)試通信功能，驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼?確性。RillSiVmill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件軟件調(diào)試軟件調(diào)試包括對(duì)

16、各個(gè)子程序、功能模塊、王程序的 分別調(diào)試以及整體程序的聯(lián)合調(diào)試。有時(shí)為了調(diào)試 某些程序，可能需要編寫臨時(shí)性的輔助程序。軟件調(diào)試的方法一般采取自下而上的連級(jí)調(diào)試。這 些程序的調(diào)試比較簡單，用開發(fā)裝置（或仿真器） 以及計(jì)算機(jī)提供的調(diào)試程序就可以進(jìn)行調(diào)試。程序 設(shè)計(jì)一般采用匯編語言和高級(jí)語言混合編程。對(duì)處 理速度和實(shí)時(shí)性要求高的部分用匯編語言編程（如 數(shù)據(jù)采集、時(shí)鐘、中斷、控制輸出等）；處理速度和 實(shí)時(shí)性要求不高的部分用高級(jí)語言編程（如數(shù)據(jù)處 理、變換、圖形顯示、打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等）。HimIlllll（2）系統(tǒng)仿真mill曠M.機(jī)控制技術(shù)教問!件所謂系統(tǒng)仿真，就是應(yīng)用相似原理和類比關(guān)系來研究事物，也

17、就 是用模型來代替實(shí)際生產(chǎn)過程（即被控對(duì)象）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 系統(tǒng)仿真有以下三種類型:全物理仿真（或稱在模擬環(huán)境條件下的 全實(shí)物仿真）、半物理仿真（或稱硬件閉路動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)）、數(shù)字仿 真（或稱計(jì)算機(jī)仿真）。系統(tǒng)仿真盡量采用全物理或半物理仿真， 試驗(yàn)條件或工作狀態(tài)越接近真實(shí)生產(chǎn)過程，其效果也就越好。對(duì) 于純數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一般可做到全物理仿真;而對(duì)于閉環(huán)控制系統(tǒng), 要做到全物理仿真幾乎是不可能的，因?yàn)槲覀儾豢赡軐?shí)際生產(chǎn) 過程搬到實(shí)驗(yàn)室中，因此，閉環(huán)控制系統(tǒng)只能做到半物理仿真， 被控對(duì)象可用實(shí)盛檢型來代簪。在系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上，進(jìn)行長時(shí)間的考機(jī)試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行 環(huán)境的要求，需要進(jìn)行特殊運(yùn)行條件的考驗(yàn)。

18、例如，高溫和低溫 劇曼運(yùn)行試驗(yàn)，振動(dòng)和撫電磁干擾試驗(yàn)，電源電壓突變和掉電保 護(hù)試驗(yàn)等。lllhaVmill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件jjiui(3) 在線調(diào)試和運(yùn)行在所有的準(zhǔn)備工作做好之后，即可開始在線調(diào)試和運(yùn)行，在此過 程中，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員要密切配合，制訂出調(diào)試 計(jì)劃、實(shí)施方案、安全措施、分工合作細(xì)則等，以避免或減少因 調(diào)試給生產(chǎn)帶來不良影響?，F(xiàn)場的調(diào)試與投入運(yùn)行過程應(yīng)遵循從 小到大、從易到難、從手動(dòng)到自動(dòng)、從簡單回路到復(fù)雜回路、先 開環(huán)后閉環(huán)逐步過渡的原則，穩(wěn)妥地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的投入運(yùn)行是一個(gè)系統(tǒng)工程，是對(duì)計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)的全面檢查和考核，要特別注意一些容易忽視的

19、問題，如現(xiàn)場 儀表與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝位置、現(xiàn)場校驗(yàn)，各種接線與導(dǎo)管的正確 連接、系統(tǒng)的抗干擾措施、供電與接地、安全防護(hù)措施等。設(shè)計(jì) 者應(yīng)該有嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，一絲不茍地解決問題，絕不允許 回避和攝蓋茅備，対于索統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定桂血長期考驗(yàn)，右十對(duì) 工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的特殊環(huán)境，采取有效的措施。刪 kl11.2電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)聲在冶金、化工、電力、造紙、機(jī)械制造和食品加工 等許多生產(chǎn)過程中，人們需要對(duì)各類加熱爐、熱處 理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行檢測和控制，因此， 溫度是工業(yè)控制對(duì)象中一個(gè)比較常見的被控參數(shù)。菜 本小節(jié)以在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的電阻爐為被教 控對(duì)象，采用MCS51單片機(jī)

20、實(shí)現(xiàn)電阻爐溫度計(jì)算 學(xué)機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系 裁統(tǒng)的組成，并完成系統(tǒng)總體控制方案和達(dá)林算法控 件 制器的設(shè)計(jì)，給出系統(tǒng)硬件原理框圖和軟件設(shè)計(jì)流 程圖等。llllllI 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件11.2.1電阻爐及其控制要求 1 電阻爐組成及其加熱方式 2 控制要求1 電阻爐組成及其加熱方式電阻爐是工業(yè)爐的一種，是利用電流通過電熱體元件將電能轉(zhuǎn)化為 熱能來加熱或者熔化元件或物料的熱加工設(shè)備。電阻爐由爐體、電 氣控制索統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，爐體由爐殼、加熱器、爐襯（包括隔 熱屏）等部件組成。由于爐子的種類不同，因而所使用的燃料和力口 熱方法也不同;由于工藝不同，所要求的溫度高低不同

21、，因而所米 用的測溫元件和測溫方法也不同;產(chǎn)品工藝不同，對(duì)控溫精度要求 不同，因而控制系統(tǒng)的組成也不相同。電氣控制系統(tǒng)包括主機(jī)與外 國電路、儀表顯示等。輔助系統(tǒng)通常指傳動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻 絮統(tǒng)等，因爐種的不同而各異。直電熱電流電由布 和的過式接業(yè)。分 式用通熱直工式場 熱專再加流。熱度 加有，接電果加溫 接部量直的效接、 間內(nèi)熱。大的直單 為子生熱強(qiáng)熱用簡 分爐產(chǎn)加讓加采式 可在時(shí)被，到分方 ，曇件料上塗部熱 同就元爐料而小加 不，熱的材從一、式爐加中的熱有小。 方阻過爐熱發(fā)只失泛 的電通在加身，損廣 生式流置需本式量分產(chǎn)熱電放所料熱熱十 量加，使在材加、用 熱接件而接使援咼應(yīng) 其間元射接

22、，間率, 據(jù)。熱輻直料用效點(diǎn) 根類加、源材采熱優(yōu) 型夬的流電的分W-等 類兩作對(duì)將熱部具保 的式制、是加大爐環(huán) 爐熱料導(dǎo)，需，阻、阻加材傳爐所爐電勻 電接阻的阻過阻于均計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件9|計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件2控制要求本系統(tǒng)中所選用的加熱爐為間接加熱式電阻爐，控 制要求為：(1)采用一臺(tái)主機(jī)控制8個(gè)同樣規(guī)格的 電阻爐溫度； (2)電爐額定功率為20 kW; (3)恒溫正常工作溫度為1000C,控溫精度為 土 1%; (4)電阻爐溫度按預(yù)定的規(guī)律變化，超調(diào)量應(yīng)盡 可能小，且具有良好的穩(wěn)定性； (5)具有溫度、曲線自動(dòng)顯示和打印功能，顯示 精度為土 rc； (6)具有報(bào)警、參數(shù)設(shè)定、溫度曲

23、線修改設(shè)置等 功能。伽冊3Illlllmill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件1122系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 1 控制系統(tǒng)組成IlllllIlllllmill控制系統(tǒng)組成計(jì)算電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由主機(jī)、溫度檢測裝 置、A/D轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及輔助電路組成。系統(tǒng)中 控 主機(jī)可以選用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、單片微型計(jì)算機(jī)或可 編程序控制器中的一種作為控制器，再根據(jù)系統(tǒng)控制 技 要求，選擇一種合理的控制算法對(duì)電阻爐溫度進(jìn)行控 制?？刂葡到y(tǒng)組成框圖如圖所示。采用熱電偶作 計(jì)算后輸出控制量，通過固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻爐加 件熱功率的調(diào)節(jié)，使?fàn)t溫按設(shè)定溫度曲線變化。本系統(tǒng) 還具有報(bào)警、鍵盤輸入及顯示等功能。Illlll1計(jì)

24、算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件 ( 1 )控制系統(tǒng)主機(jī)考慮到MCS-51系列單片機(jī)已經(jīng)過長期的應(yīng)用，性能比較穩(wěn)定，其功能 完全可以滿足木系統(tǒng)控制要求，人們對(duì)它又比較熟悉，因此主機(jī)采用 AT89C51單片機(jī)。 (2)檢測裝置系統(tǒng)選用鐮洛-銀硅熱電偶作為測溫元件檢測爐膛中的溫度。鐮銘銀硅 熱電偶測溫范圍為200+1200C (分度號(hào)為k)。它線性度較好，價(jià) 格便宜，輸出熱電動(dòng)勢較大(40uA/C),便于測量放大器的選配。熱 電偶冷端溫度補(bǔ)償采用集成溫度樁感器AD590o變送器采用兩級(jí)放大， 第一級(jí)選用高穩(wěn)定性運(yùn)放ICL7650,第二級(jí)由通用型集成運(yùn)算放大器 pA741構(gòu)成。 (3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用交流過零觸發(fā)型

25、固態(tài)繼電器控制電路。這種控制方式與傳統(tǒng)的采用 移和觸發(fā)電路改變晶閘管導(dǎo)通角的雙向晶閘管(SCR)控制方式相比， 具著急定、奇靠、先建等稅點(diǎn)。 (4)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)選用AD574AW數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換。AD574A是12位逐次 逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25|JS,轉(zhuǎn)換精度為0.05%。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件+ 12系統(tǒng)的模型參數(shù)測試與控制算法選取理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電阻爐是一個(gè)具有自平衡能力的對(duì) 象，可以近似為帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)。被控對(duì)象的數(shù)學(xué) 模型為 lz TS G （s）二 Ke （11-1）S + l式中，為被控對(duì)象的純滯后時(shí)間，設(shè)其為采樣周期的整數(shù)

26、倍， 即T二NT （N為正整數(shù)，丁為采樣周期）；7P為被控對(duì)象的慣性時(shí) 間常數(shù);k為廣義對(duì)象的放大倍數(shù)。由被控對(duì)象實(shí)驗(yàn)得到的飛升曲線，確定出被控對(duì)象的純滯后時(shí) 間口.2 min和被控對(duì)象的慣性時(shí)間常數(shù)7P=1.2 min。當(dāng) r/7P 0.5時(shí)，可采用達(dá)林*算法控制。本系統(tǒng)t/T7P0.5,故采用達(dá)林算法控制。恤II 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件11-2-3系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì) (1)溫度檢測電路及功率放大電路 (2) AD574A模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路 (3)執(zhí)行機(jī)構(gòu) (4)鍵盤/顯示電路 (5)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 (6)報(bào)警電路lllllljinnmill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件(1)溫度檢測電路及功率放大電路

27、本系統(tǒng)采用銀珞鐮硅熱電偶檢測電阻爐中的溫度， 熱電偶測溫是基于物體的熱電效應(yīng)，它由兩種不同 的金屬或合金組成，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可將溫度信 號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，測溫范圍廣、精度高，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn) 距離測量和傳送，使用穩(wěn)定、可靠，因此被廣泛應(yīng)用。 其不足之處是測溫精度受冷端溫度(即環(huán)境溫度)的 影咆，為了提高熱電偶測溫精度，需要在熱電偶冷端 進(jìn)行溫度補(bǔ)償。溫厘卷測電路及功舉放夭電路如圖 仆2所示。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償采用的是集成溫度傳感器AD590, 流過AD590的電流 / =273a/A+ T0X1)i/A/oC計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件(1)溫度檢測電路及功率放大電路式中，Tq為室溫。負(fù)載電阻尺3上輸出

28、電壓UOUT= /u R3,選擇電 阻R3使Uout在AD590允許輸入電壓范圍內(nèi)。本系統(tǒng)選擇R3=10 kQo這種測量方法冷端溫度準(zhǔn)確，克服了常規(guī)方法補(bǔ)償誤差大和 不方便的缺點(diǎn)。熱電偶傳感器輸出的電壓信號(hào)較為微弱(只有幾毫伏到幾十毫 伏)，因此在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前必須進(jìn)行信號(hào)變送，由高放大倍數(shù) 的電路將它放大到A/D轉(zhuǎn)換器通常所要求的電壓范圍，熱電偶的輸 出熱電勢為056 mVo本系統(tǒng)前級(jí)選用自穩(wěn)態(tài)高精度斬波運(yùn)放 ICL7650,輸入信號(hào)為差動(dòng)信號(hào)，放大倍數(shù)為15倍。后級(jí)運(yùn)放選用 較廉價(jià)的pA741,放大倍數(shù)可調(diào)，最大可達(dá)100倍，主要完成反相 功能。ICL7650輸入端的鉗位二極管起保護(hù)作

29、用，避免輸入線路發(fā) 生故障時(shí)的瞬態(tài)尖峰干擾損壞運(yùn)放，輸入電壓可直接送入AD574A 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。llllll計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件Ns御顒圖112溫度檢測電路及功率放大電路A/D INIllhamill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件(1)溫度檢測電路及功率放大電路由于熱電偶的電動(dòng)勢溫度特性是非線性的，所 以必須加以校正。本系統(tǒng)把01000C范圍 內(nèi)的熱電動(dòng)勢溫度特性曲線分成20段，根據(jù)曲 線的非線性程度來劃分，分段進(jìn)行非線 性校 正，并將校正后的溫度值以表格的形式存入 EPROM中，然后將數(shù)字濾波后的采樣值， 經(jīng)查表和線性插值運(yùn)算得到相應(yīng)的爐溫值，從 而完成了非線性校正和標(biāo)度變換。Him|4n關(guān)冊 I(

30、2) AD574A模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路計(jì)算 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇應(yīng)滿足其分辨率要高于系統(tǒng)1 的精度要求，且有一定的裕量。AD574A內(nèi)部i 有時(shí)鐘脈沖源和基準(zhǔn)電壓源，無需外加時(shí)鐘信 莖 號(hào)。通過改變AD574A引腳& 10、12的外接J 電路可使其進(jìn)行單極性和雙極性模擬信號(hào)的轉(zhuǎn) 學(xué) 換。本設(shè)計(jì)采用單極外輸入方式，AD574A的直 分辨率為1/2120.00024414,本系統(tǒng)允許控件 制誤差為1/1000=0.0010.00024414,故選擇AD574A符合設(shè)計(jì)要求。HimIllllll|圖門3說明算如圖所示，AD574A工作在12位狀態(tài)，轉(zhuǎn)換值 分兩次輸出，高8位從DB4-DB11輸岀，低4位從

31、控 DB0-DB3輸出，并直接和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相連， 制 AD574A的片選端接鎖存器的Q7端，低電平有 技 效;CE為片選使能端，高電平有效;CS和CE共同用 于片選控制，只有當(dāng)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，才能選 中本芯片工作。A0端接鎖存器74LS373的Q1端。宅 A0二0時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。R/接鎖存器74LS373的Q0端。 R/二0時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換;R/h時(shí)，允許讀出轉(zhuǎn)換后的 數(shù)據(jù)。AT89C51的和經(jīng)“與非”門74LS00與 AD574A的CE端相接。12/8接地表示AT89C51要分 兩次從AD574A讀岀A/D轉(zhuǎn)換的12位數(shù)字量。lllhl* Jjiiiii圖11-3 AD574A轉(zhuǎn)

32、換電路計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件EAAT89C51ALEINTOWRAD574AQ3 Q2Qi ooRDbycBBB.OarBSBV&OJBJdB.BOTSE A.R/d DDDDDDDDDDDslcl2.7.6.54.3.2J.0 o.oo.o.o.ao.0. ppppppppOOSMD7Q7D6Q6D5Q5D4 74LS373 Q4D3D2DIDO123OUToRpi 100kQ+15 Vlor100QCD4051CS3reF0UTREFIN BIPOFF7 p qd d dIN7溫度信號(hào)8IN6IN5InT :1N3-m u om u 20100 Q100 kQ-TIN2INIfNO溫度信號(hào)

33、1mill(3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件傳統(tǒng)的SSR控制采用移相觸發(fā)電路，通過改變晶閘管導(dǎo)通角的 大小來調(diào)節(jié)輸出功率，從而達(dá)到自動(dòng)控溫的目的。這種移相方 式輸出一前罪正弦波，實(shí)喪表明這神*空制方式產(chǎn)生相當(dāng)夭葩申 頻干擾，并通過電網(wǎng)傳輸給電力系統(tǒng)造成“公害”。本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制的固態(tài)繼電器控溫電路，其波形為完整的正弦波,器齡豔勰慣性較大的驚對(duì)象是一種穩(wěn)定、可靠、較 調(diào)功原理為:設(shè)電網(wǎng)連續(xù)/V個(gè)完整的周波為一個(gè)控制周期7C,則NTc= (11-2)式中，f為電網(wǎng)頻軾若在設(shè)定的控制周期7C內(nèi)控制主回路導(dǎo)通n (MN)個(gè)完整的周 菠，則負(fù)戦場家為 jj2np= RsN(11-3)式中，U為電網(wǎng)

34、電壓有效值；為負(fù)載的有效電阻。1Illlllmill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件圖門4說明因此，控制在設(shè)定周期&內(nèi)主回路導(dǎo)通的周波數(shù)門的個(gè) 數(shù)，就可調(diào)節(jié)負(fù)載的功索p。采用交流過零型固態(tài)繼電 器控溫時(shí)需交流過零檢測電路，此電路輸出對(duì)應(yīng)于50 Hz交流電壓過零時(shí)刻的脈沖，在交流電壓過零時(shí)刻導(dǎo)通。 如圖X -4濟(jì)不是一袖由兩個(gè)丸電耦合器和一個(gè)革穩(wěn)態(tài)電 路組成的交流過零檢測電路。其中，GD1 GD2為光電耦合器，具有檢零和隔離功能, R10為限流電阻。在交流正半周，GD1導(dǎo)通，GD2截止, VA為低電平;在交流負(fù)半周，GD1截止，GD2導(dǎo)通，VA 仍為低電平。只有在交流過零點(diǎn)時(shí)，GD1和GD2均截止, VA

35、為高電平。VA再經(jīng)過74LS123單穩(wěn)態(tài)電路整形，得 到一過零脈沖序列VB, VB波形如圖所示。VB脈沖 序列再與單片機(jī)P1.X輸出的觸發(fā)脈沖信號(hào)進(jìn)行“與非” 運(yùn)算后得到控制信號(hào)。用它來控制固態(tài)繼電器，從而調(diào) 節(jié)電阻爐溫度。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件S11-4交流過零檢測電路-220 V尺10+5 VQ1 =/1 =/、GD2-5&2(dHr=-14 153 1674LS1232131 8llllll計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件(4)鍵盤/顯示電路如圖所示，系統(tǒng)采用專用鍵盤/顯示接口芯片 8279實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。8279既 可以鍵盤掃描又可以輸岀動(dòng)態(tài)顯示，它可以減少 CPU在掃描鍵盤或刷

36、新顯示時(shí)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也簡化 了應(yīng)用軟件的編寫。系統(tǒng)配有6位LED顯示及24鍵 小鍵盤，前兩位顯示爐子編號(hào)，后四位顯示溫度實(shí) 測值，選擇75451作為LED的驅(qū)動(dòng)。鍵盤上設(shè)有16 個(gè)數(shù)字鍵、8個(gè)功能鍵。這樣控制器運(yùn)行時(shí)既可以 方便地在線修改各項(xiàng)參數(shù)，也可設(shè)置多個(gè)控制運(yùn)行 命令，操作方便。刪 II 圖們7 AT89C51與8279的接口電路計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件ALEP0.0AT89C51 :P0.7P2.6WRRDINTIAB7-AB03912381337143615331634173318321974LS37328 22RESET16 11DB7 CS82793CKLA0RL2VccRL1Vs

37、sRLODBO/Ik20/21/15/2/0/1/127T4/5/SLSLISL2BD74LS1383334236CNTL SHIFT36IRQOUTBOOUTB3OUTAO3130128 2?2624OUTA374LS138754517407101112 TIE H士 |16+5 V6位LED顯示Himmillmillliiim(5)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路計(jì)算 AT89C51片內(nèi)帶有4 KB程序存儲(chǔ)器和128字節(jié)1 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，由于系統(tǒng)需要存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù) S 較多，所以需要進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展，本系統(tǒng)擴(kuò)展 孩 了1片2716EPROM和1片6216RAM,使程序 査 存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量各增加了2KB

38、O學(xué) EPROM中用來存放程序、表格及加溫曲線等， 聲 RAM中則存放上次輸入的曲線參數(shù)以及各寄 件存器的內(nèi)容。(6)報(bào)警電路計(jì)M報(bào)警電路采用的是壓電式蜂鳴器，通過單片機(jī)& 的P2.7 口經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)其發(fā)聲。壓電式蜂鳴 器約需要10 mA的驅(qū)動(dòng)電流，如圖所示， 當(dāng)電阻爐溫度超岀允許范圍時(shí)，P2.7口輸出高 電平使8050晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器獲得電壓學(xué)而鳴叫，達(dá)到報(bào)警的目的。課件Him|I|H計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件圖門8報(bào)警電路56 kQ3.3 kQ1180501 1P2.7VccllllllI 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件2 軟件設(shè)計(jì) (1)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì) (2)控制器參數(shù)整定 (3)系統(tǒng)程序

39、設(shè)計(jì)0($)-i/fsTps +1州聲I）數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)御計(jì) 算 機(jī) 控達(dá)林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)所期望的傳遞 函數(shù)中相當(dāng)于一個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)， 即廠處）=廠7(11-4)式中，2 NT o由此可得到帶有純滯后一階慣性對(duì)象的達(dá)林算法的 基本形式：Q（Z）titk（l-eT,Tp術(shù)教學(xué)課件TpS + （1-嚴(yán)尹）（1-嚴(yán)）式中，k為廣義的對(duì)象放大倍數(shù)；T為采樣周期；TP 為控制對(duì)象慣性時(shí)間常數(shù)；To為閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。I恤IUlin(1)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)(2)mill計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件式中，k為廣義的對(duì)象放大倍數(shù)；T為采樣周期；Tp為控 制對(duì)象慣性時(shí)間常數(shù)；T。為閉

40、環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。D(z)為電阻爐根據(jù)達(dá)林算法得出的數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模 型。為了計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方便，把D(z)進(jìn)一步簡化為%)二 1八1 久宀筠嚴(yán)(l-e_7/r)kQ_eTIT、 (-TIT-TITqe 1 -e% _嚴(yán))lllhib2 =l-eT/TQ|I 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件(1)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)(3)根據(jù)得出差分方程：Ug)=bfJ(a 也 gN臥巒)afiD(11-6)式中，U(k)為數(shù)字控制器的輸出；E(K)為偏 差信號(hào)：(2)控制器參數(shù)整定(1) 按照工程經(jīng)驗(yàn)，一般控制周期為被控對(duì) 象時(shí)間常數(shù)的10%左右，取控制周期TC=10s, 采用算術(shù)平均值濾波，采樣10次進(jìn)行一次濾波 計(jì)算，

41、所以采樣周期Ths.(2) 由/T可確定出N=72O(3) 對(duì)象放大倍數(shù)K=5。(4) TO按希望的閉環(huán)特性選取，并由調(diào)試確 定其最佳值，不斷調(diào)整T0值，觀察系統(tǒng)的響應(yīng) 曲線，使得閉環(huán)系統(tǒng)的指標(biāo)達(dá)到最佳。3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)計(jì)M本系統(tǒng)的軟件采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計(jì)，主要 B 由主程序、中斷服務(wù)程序和子程序組成，中斷 服務(wù)程序主要有TO定時(shí)器中斷服務(wù)程序，子程 繫 序主要有濾波子程序、溫度采樣子程序、顯示 子程序、標(biāo)度變換子程序、達(dá)林算法子程序、 學(xué)報(bào)警子程序等。課件HimV3系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件報(bào)警TO重新置初（R升中斷1訕般圖9主程序流程圖圖11.1OTo中斷服務(wù)程序mill計(jì)算機(jī)控

42、制技術(shù)教學(xué)課件 (1)主程序如圖.9所示。首先設(shè)置堆棧指針，然后進(jìn)行 初始化，包括設(shè)置有關(guān)開關(guān)標(biāo)志、暫存卒元和顯示緩沖 區(qū)清零、8279初始化、TO初始化以及CPU開中斷等，最 后掃描鍵盤，若有鍵按下則轉(zhuǎn)向鍵處理程序，若無鍵按 下則繼續(xù)掃描鍵盤。 (2)控制系統(tǒng)采用TO定時(shí)器作為定時(shí)中斷，工作方式為方 式0。由工作方式0的最大定時(shí)時(shí)間為75.536ms,因此必 須設(shè)置一個(gè)寄存器1作為計(jì)數(shù)裝置，初值設(shè)為20,設(shè)置定 時(shí)器定時(shí)時(shí)間為50ms,寄存器1與TO定時(shí)器共同完成1s 采樣周期的定時(shí)?？刂葡到y(tǒng)每采樣I0次，調(diào)數(shù)字濾波及達(dá) 林算法子程序，完成一次濾波與控制運(yùn)算。因此系統(tǒng)的 濾波周期及控制周期均

43、為10s。由寄存器2來存儲(chǔ)采樣次 數(shù)，初值設(shè)為10,每采樣一次，寄存器2的值減1,當(dāng)寄 存器2的值減為0時(shí)，調(diào)用數(shù)字濾波及達(dá)林算法子程序；|朋船寄存器3初值設(shè)為8,用作存貯電阻爐的路數(shù)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件圖11.10說明I T定時(shí)器中斷服務(wù)程序如圖“10所示。具體 工作原理是：首先關(guān)中斷、清除暫存單元， 然啟分別對(duì)寄存器1、寄存器2貝去初値。當(dāng)寄 存器1的值為0時(shí)，則調(diào)溫度采樣子程序，當(dāng) 寄存器I的值不為0時(shí)，則中斷返回，T0重新 唳初值；當(dāng)寄吞器2的值為0時(shí)，則調(diào)用濾玻 及達(dá)林算法子程序，進(jìn)行數(shù)字濾波及控制運(yùn) 算，并輸出控制量調(diào)整固態(tài)繼電器在控制周 期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。若

44、 寄存器2的值不為0,則要再重新裝入初值， 然后開中斷、中斷返回。im測系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)圖呱 (3)溫度采樣子程序如圖所示。首先給寄存器3 更 賦常數(shù)8,然后啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，對(duì)第一路電爐讀入轉(zhuǎn)換 黒 數(shù)據(jù)，寄存器3減1,若寄存器3中數(shù)據(jù)為0,則給寄存器3重新賦值；若寄存器3中數(shù)據(jù)不為0,則繼續(xù)對(duì) g 其他路電爐進(jìn)行溫度采樣。 (4)濾波及達(dá)林算法子程序如圖X.12所示。首先給 ? 寄存器賦常數(shù)8,然后調(diào)用數(shù)字濾波子程序和達(dá)林算法子程序，輸出控制量，最后寄存器3減1,若寄存 學(xué) 器3中數(shù)據(jù)為0,則顯示更新；若寄存器3中數(shù)據(jù)不為 課 0,則繼續(xù)對(duì)其他通道的電爐進(jìn)行控制。 件本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)主機(jī)對(duì)8個(gè)電

45、阻爐的群控功能，8個(gè)電阻爐既可以同時(shí)運(yùn)行，又可以單獨(dú)控制，系統(tǒng)具 有藝高商實(shí)用處卷。I恤Iffl11.11溫度釆樣子程序 圖11.12濾波及達(dá)林算法子程序（ 溫度采樣子程序 寄存器3 8/3 動(dòng) A/D -一. 1讀AD數(shù)據(jù)寄存器3奇存器3-1寄存器3重新賦值（ 返回 ）寄存髀3 8數(shù)字濾波輸出挖制屋顯小更新達(dá)林控制算法寄存器3寄存雪3-【返冋）11.3變頻恒壓供水計(jì)算機(jī)控勺叫亞制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)亠算水是人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要資源， 機(jī) 我們國家水資源和電能資源嚴(yán)重短缺，節(jié)水節(jié)能已經(jīng) 控 成為全社會(huì)當(dāng)前和今后的必然要求和重要任務(wù)。目前， 制J我國在市政供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)還

46、比 技 斂落后。主變鑒現(xiàn)在用水高峰期，水商共給量常常彳氐 于需求量，出現(xiàn)水壓降低導(dǎo)致水供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而 在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水 筈 壓升高導(dǎo)致水供過于求的現(xiàn)象，此時(shí)將會(huì)造成能量的 曙 浪費(fèi)，同時(shí)有可能使管道爆裂和用水設(shè)備的損壞。采 件 用計(jì)算機(jī)控制的恒壓供水系統(tǒng)，可以在用水高峰期和 低峰期保持供水壓力恒定，使供水量始終滿足用戶要 耒。1IIIII計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件11.3.1變頻恒壓供水控制系統(tǒng)工 藝及技術(shù)要求 11.3.1.1變頻恒壓供水工藝簡介 11.3.1.2系統(tǒng)的技術(shù)要求計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件Illim11.3.1.1變頻恒壓供水工藝簡介恒壓供水就是能夠自

47、動(dòng)保持水管內(nèi)水壓恒定的供水過程。供水 管道有一個(gè)壓力檢測裝置，能夠檢測出當(dāng)前管網(wǎng)瞬間壓力變化， 并把當(dāng)前的水壓值傳遞給控制裝置。當(dāng)用水量增大的時(shí)候，水壓 減小，控制裝置得到水壓持續(xù)減小的信號(hào)，于是控制裝置會(huì)自動(dòng) 調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速和投入數(shù)量，進(jìn)而提升水壓；當(dāng)用水量減小 的時(shí)候，控制裝置會(huì)降低水泵的轉(zhuǎn)速和投入數(shù)量來減小水壓，使 管網(wǎng)主干管出口端保持在恒定的設(shè)定壓力值，通過這樣的控制過 程保持水壓恒定，滿足用戶的用水要求，使整個(gè)系統(tǒng)始終保持高 效節(jié)能的最佳狀態(tài)。RIiim根據(jù)流體力學(xué)的原理，水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，而電動(dòng)機(jī)軸上 消耗的功率與轉(zhuǎn)速的平方成正比。可見，采用交流變頻調(diào)速恒壓 供水方式，既

48、可以保證供水水壓穩(wěn)定，又可以有效降低電能的消 耗。變頻恒壓供水基本原理是通過安裝在系統(tǒng)中的壓力傳感器將 系統(tǒng)壓力信號(hào)與設(shè)定壓力值進(jìn)行比較，再通過控制器調(diào)節(jié)變頻器 的輸出，無級(jí)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)水壓在水流量變化時(shí)，能 夠穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，具有水壓恒定，波動(dòng)小，節(jié)能效果明顯 警特點(diǎn)O9H計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件111111.3.1.2系統(tǒng)的技術(shù)要求 (1)供水壓力正常設(shè)定為值0.5MPao最大供水壓力為0.6MPa,最小 供水莊力為O.IMPa,莊力允許滾動(dòng)范圍為。 (2)采用四個(gè)水泵供水，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)控制。 (3)水泵機(jī)組采用循環(huán)軟啟動(dòng)工作方式運(yùn)行：系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，第一臺(tái)水 泵變頻運(yùn)行，

49、當(dāng)水壓滿足不了要求時(shí)，先將第一臺(tái)水泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行, 再投入第二臺(tái)變頻自動(dòng)運(yùn)行，依此類推，直到第四臺(tái)水泵起動(dòng)；停泵 時(shí)先停第一臺(tái)工頻泵，依此類推，然后停變頻泵。 (4)系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，如果其中任意一臺(tái)水泵故障停機(jī)，該系統(tǒng)能保 證正常運(yùn)行；具有短路、過載、欠電壓、掉電保護(hù)、缺相、硬件自鎖、 互鎖、故障聲光報(bào)警指示、遠(yuǎn)程報(bào)警等保護(hù)功能。 (5)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、采集、監(jiān)控、管理、實(shí)時(shí)顯示等功能。 水泵流量、揚(yáng)程和功率分別為6.3m3/h、8m和1.5kW0 (7)水箱容積為Im3,設(shè)有溢流口、排污口和防溢流控制功能。 (8)冬水泵出口設(shè)有止回閥以防止回灌，并在進(jìn)、出設(shè)有閘閥；管路 奠求采用螺紋聯(lián)

50、接，以便系統(tǒng)重組及維修方便。 (9)系統(tǒng)能夠避免用水高峰時(shí)，水壓波動(dòng)造成頻繁起動(dòng)、停車現(xiàn)象。Illium11.3.2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)計(jì)算門.3.2.1控制方案選擇in卷.門.3.2.2主機(jī)的選擇及控制系統(tǒng)的組成 歡 11323水泵機(jī)組變頻恒壓流程 術(shù) 11324控制對(duì)象模型分析及控制器設(shè)計(jì)lllllllllhl* J計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)課件11.3,2.1控制方案選擇本系統(tǒng)采用目前較為先進(jìn)的交流變頻調(diào)速恒壓供水的控制方案。變頻恒 壓供水通常有兩種運(yùn)行方式，即補(bǔ)償式和循環(huán)軟啟兩種。補(bǔ)償式也稱變頻泵固定式，這種方式往往配置多臺(tái)水泵，組成水泵機(jī) 組。在運(yùn)行時(shí)，一般只有一臺(tái)水泵由變頻器拖動(dòng)。當(dāng)水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 達(dá)到額定轉(zhuǎn)速即達(dá)到工頻50Hz時(shí)，此時(shí)的供水壓力如果低于設(shè)定壓力時(shí)， 系統(tǒng)會(huì)在知.時(shí)愉內(nèi)降低麥頻泵