1、第12 章 化學(xué)化工過程計(jì)算機(jī)測量與控制系統(tǒng)開發(fā),12.1 計(jì)算機(jī)測量與控制基本原理 12.2 串行通信測量系統(tǒng)軟件開發(fā) 12.3 ISA總線卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件開發(fā),總目錄,12.1 計(jì)算機(jī)測量與控制基本原理,12.1.1 概述 12.1.2 測量基本原理 12.1.3 控制基本原理 12.1.4 兩種不同的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.1.1 概述,1975年美國HONEYWELL首先推出了以微處理器為基礎(chǔ)的TDC2000型總體分散型控制系統(tǒng)（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL）。TDC即為其縮寫，其含意是集中管理、分散控制。因而稱之為集

2、散控制系統(tǒng)。 DCS的出現(xiàn)使系統(tǒng)的控制方式發(fā)生了質(zhì)的變化，是控制史上的一個(gè)里程碑。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.1.2 測量基本原理,下圖是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)，它除了計(jì)算機(jī)之外，還需要采樣的傳感器及A/D（D/A）轉(zhuǎn)換裝置,圖12-1 數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng),總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.1.2 測量基本原理,所謂傳感器是指利用某些物質(zhì)固有的物理特性，直接將各種被測參數(shù)如壓力、溫度、流量、物位等參數(shù)轉(zhuǎn)換成一定的便于傳送的信號（電信號或氣信號）的儀表。 一般傳感器得到的是連續(xù)是模擬信號，計(jì)算機(jī)無法直接識別，就需要引入A/D轉(zhuǎn)換裝置 。,總目錄,

3、本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.1.3 控制基本原理,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)指采用計(jì)算機(jī)作為自動(dòng)化工具實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)控制的系統(tǒng)。由于計(jì)算機(jī)具有運(yùn)算速度快與邏輯判斷功能。能存貯大量數(shù)據(jù)信息，并進(jìn)行加工、運(yùn)算、實(shí)時(shí)處理，所以計(jì)算機(jī)控制能達(dá)到常規(guī)自動(dòng)化儀表所不能達(dá)到的效果，可實(shí)現(xiàn)過程最優(yōu)控制。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.1.3 控制基本原理,圖12-2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理圖,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.1.3 控制基本原理,系統(tǒng)通過由傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器等組成的測量變送機(jī)構(gòu)，將化工對象中需要控制的如溫度、壓力、流量等變量轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，通過一

4、定的輸入通道及接口進(jìn)入用于控制的計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過將輸入得到的變量數(shù)字信號和該變量設(shè)定的數(shù)字信號進(jìn)行比較，若兩者不一致，則按一定的控制規(guī)律（如PI控制）進(jìn)行運(yùn)算，得到一個(gè)輸出的的數(shù)字信號，該信號通過一定的接口和輸出通道，轉(zhuǎn)變成模擬信號后，進(jìn)入執(zhí)行結(jié)構(gòu)，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)改變操作變量的大?。ㄈ玳y門的開度），從而使被控變量達(dá)到系統(tǒng)的設(shè)定值。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.1.4 兩種不同的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),計(jì)算機(jī)處理外來數(shù)字信號通常有兩種形式： 一種是并行通信 另一種則為串行通信。 并行通信一次可以傳輸8個(gè)位的信號量，而串行通信則只能傳輸一個(gè)位的信號量。,總目錄,本章目錄,12.1,

5、12.2,12.3,12.2 串行通信測量系統(tǒng)軟件開發(fā),12.2.1 軟件要求及功能 12.2.2 基本原理 12.2.3 系統(tǒng)軟硬件配置 12.2.4 軟件窗體設(shè)置 12.2.5 主要源代碼及說明,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.2.1 軟件要求及功能,本軟件要求能夠同時(shí)測量8實(shí)驗(yàn)個(gè)點(diǎn)的溫度，將8個(gè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度動(dòng)態(tài)地屏幕上顯示出來，同時(shí)將實(shí)時(shí)溫度的數(shù)據(jù)保存在文件里，以供后繼數(shù)據(jù)分析之用。開發(fā)本軟件的基本目的是為那些需要實(shí)時(shí)測量溫度，并將溫度隨時(shí)間改變的數(shù)據(jù)用于其研究的工作人員提供方便的溫度測量手段。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.2.2 基本原理

6、,圖12-3 串行通信測量原理,采用T型熱電偶為溫度傳感器，熱電偶將溫度的變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化。泓格I-7018模塊為模擬量輸入模塊，它將熱電偶的毫伏輸入信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.2.2 基本原理,該模塊最多可以輸入8路差動(dòng)熱電偶，有多種熱電偶類型可供選擇。如J、K、T、E、R、S、B、N、C等型號的熱電偶。I-7018模塊信號的分辨力為16位，采樣頻率為10Hz，即0.1秒采樣一次，符合溫度數(shù)據(jù)采集要求。I-7018模塊輸出的信號再通過I-7520模塊，轉(zhuǎn)變成RS-232和計(jì)算機(jī)中的串行通信口相連接，利用模塊供應(yīng)商提供的軟件就可以測得各路的溫

7、度。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.2.3 系統(tǒng)軟硬件配置,本數(shù)據(jù)測量系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)軟硬件要求均不高， 對軟件操作系統(tǒng)只要Windows2000或以上版本：應(yīng)用程序VB6.0就能滿足要求；對硬件只要能運(yùn)行Windows2000及VB6.0的任何一臺PC機(jī)就能滿足要求。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.2.4 軟件窗體設(shè)置,本測量系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)的顯示屏上同時(shí)顯示8個(gè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，并將這8個(gè)點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄下來，用于以后分析研究之用 。,圖12-4 改進(jìn)后軟件窗體,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.2.5 主要源代碼及說明,代碼及說

8、明詳見課本,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.3 ISA總線卡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件開發(fā),12.3.1 軟件要求及功能 12.3.2 基本原理 12.3.3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)置 12.3.4 軟件窗體設(shè)置 12.3.5 主要源代碼及說明,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.3.1 軟件要求及功能,本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多目標(biāo)、多任務(wù)、多功能的實(shí)時(shí)系統(tǒng)，其基本功能有： （1）對生產(chǎn)過程中各個(gè)工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測 （2）對于管理員以修改可報(bào)警上下限和量程 （3）查找報(bào)警歷史記錄功能,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.3.2 基本原理,溫度采用測溫?zé)犭娮?，測溫

9、熱電阻把溫度變化轉(zhuǎn)變成電阻變化，經(jīng)過橋路轉(zhuǎn)變成電壓變化。壓力和液位通過變送器把壓力信號、液位信號轉(zhuǎn)變成0-24mA標(biāo)準(zhǔn)信號，經(jīng)過橋路轉(zhuǎn)變成電壓變化。把電壓變化信號輸入到PCL-8l3AD卡，由PCL-813AD卡把電壓變化模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量輸入到電子計(jì)算機(jī)，電子計(jì)算機(jī)讀取到數(shù)字量后，經(jīng)過運(yùn)算處理，獲得所需的工藝參數(shù)。顯示在監(jiān)測主畫面上。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.3.2 基本原理,圖12-5 系統(tǒng)原理圖,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.3.3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)置,1、軟件配置 選擇Windows操作系統(tǒng)平臺下進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。 采用VB6.0（企業(yè)版）

10、作為軟件系統(tǒng)的開發(fā)工具。 設(shè)計(jì)軟件時(shí)將生產(chǎn)數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)庫的形式保存。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.3.3 系統(tǒng)軟硬件設(shè)置,2、硬件配置 計(jì)算機(jī)、PCL8l3AD卡、壓力（溫度、液位）變送傳感）器以及安裝在管路上的檢測、控制單元和現(xiàn)場的控制按鈕等組成。 PCL813AD卡為ISA板卡，直接插在微機(jī)主板上的ISA插槽上。微機(jī)通過并行接口與打印機(jī)進(jìn)行連接。壓力（溫度、液位）變送（傳感）器用六線制接入橋式電路，橋式電路接入線性放大器，放大器的輸出再接入AD電路PCL813卡。,總目錄,本章目錄,12.1,12.2,12.3,12.3.4 軟件窗體設(shè)置,本系統(tǒng)采用可視化界面設(shè)計(jì)?？梢暬缑嬖O(shè)計(jì)是基于面對對象技術(shù)的圖形用戶界面（GUI）設(shè)計(jì)。 基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)的可視化界面設(shè)計(jì)面向?qū)ο?/p>