1、计算机控制课程设计报告一.设计要求和条件利用电阻丝对加热罐中的水进行加热，运用组态软件，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。并且能利用组态软件实现画面的监控，能保证加热罐中水的温度稳定在设定值之内，以达到水罐中水温恒定的目的。水温的测量范围为0100。二. 设计目的运用组态软件“组态王King View6.53”，结合实验室已有的实验设备，按照系统的设计要求，自行设计，构成单回路温度控制系统，最终得到一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的温度控制系统。三.设计方案论证1. 系统结构框图：根据控制要求，温度单回路控制系统的控制参数是水的温度，测量便采用温度传感器，被控参数
2、是加热器的功率，控制器是计算机，执行器是加热器，所以温度单回路控制系统的结构框图如图1所示。2. 硬件选择a) 温度传感器测量水温的传感器采用k型热电偶。测量范围为0-100。热电偶和温度之间呈线性关系，温度系数越大，测量精度越高，热补偿性越好，在过程控制领域使用广泛。温度信号经过变送单元转换成420mADC电流信号，便于计算机采集。b) 过程模块采用研华PCI-1710HG多功能板卡，16路单端或8路差分模拟量输入、12位A/D转换器、2路12位模拟量输出、16路数字量输入、16路数字量输出及计数器/定时器功能。c) 电缆电缆采用PCL-10168型，是两端针型接口的68芯SCSI-II电缆
3、，用于连接板卡与ADAM-3968接线端子板。 d) 接线端子接线端子板采用ADAM-3968型，是DIN导轨安装的68芯SCSI-II接线端子板，用于各种输入输出信号线的连接。其它硬件：直流电源（输出：DC24V），指示灯（DC24V），继电器（DC24V），电气开关，交流接触器，电阻（10K），AI808人工智能调节器，温度传感器，加热丝，三极管等。四.控制系统框图基于PCI-1710板卡的控制私系统框图五板卡接线图见附录五.系统组态设计1.设计任务在Windows XP环境下，控制系统软件以组态王6.53作为开发平台。整个监控系统能实现总体监视，并能自动连续读取并显示温度测量值。相关的参
4、数能实时在线调整，显示实时曲线，历史曲线等功能。2.任务实现建立新工程项目运行组态王程序，在工程管理器中选择菜单“文件新建工程”以次输入工程名称和工程描述，（2）单击“下一步”按钮，出现“新建工程向导之二选择工程所在路径”对话框。选择或指定工程所在路径。如果用户需要更改工程路径，请单击“浏览”按钮。如果路径或文件夹不存在，请创建。（3）单击“下一步”按钮，出现“新建工程向导之三工程名称和描述”对话框。在对话框中输入工程名称：创建一新的工程。图见附录3.组态画面在图库中分别调出一个仪表、2个指示灯、7个按钮、5个文本、一个变送器，一个传感器对象，然后连接个图素完成画面的制作。画面见附录：4. 定
5、义板卡设备在组态王工程浏览器的左侧选择“设备”中的“板卡”，在右侧双击“新建”，运行“设备配置向导” (1)选择，智能模块研华YHPCI1710YHPCI1710完成板卡的定义。（2）单击“下一步”按钮，给要安装的设备指定惟一的逻辑名称，如：PCI-1710HG。（3）单击“下一步”按钮，给要安装的设备指定地址：E800（与板卡所在插槽的位置有关）。（4）单击“下一步”按钮，不改变通信参数。（5）单击“下一步”按钮，显示所安装设备的所有信息。（6）请检查各项设置是否正确，确认无误后，单击“完成”按钮。图见附录5.定义变量已知：传感器为Pt100，其变送器的温度测量范围是0100，线性输出4mA
6、20mA，经250电阻将电流信号转换为1V5V电压信号输入板卡。定义变量如下：变量名为AI，变量类型选I/O实数，变量的最小值设为0，最大值设为100，最小原始值设为2458（对应0），最大原始值设为4095（对应200），连接设备选PCI1710HG，寄存器设为AD1，数据类型选USHORT，读写属性选只读图见附录在工程浏览器的左侧树形菜单中选择“数据库数据词典”，在右侧双击“新建”图标，弹出“定义变量”对话框。变量表如下：变量名变量类型寄存器数据类型下限灯内存离散AII/O实数AD0USHORT电炉内存离散DOI/O整数DOUSHORT最大值内存整数上限温度内存离散最小值内存整数下限温度内
7、存离散累加值内存整数设定上限温度内存整数采样个数内存整数设定下限温度内存整数上限灯内存离散6.建立动画连接建立“超温报警与控制”画面动画连接步骤如下。（1）建立仪表对象动画连接。将仪表对象与变量“AI”连接起来图见附录（2）建立上限灯对象动画连接。将上限指示灯对象与变量“上限灯”连接起来，如图5-78（3）建立下限灯对象动画连接。将下限指示灯对象与变量“下限灯”连接起来。（4）建立电炉对象动画连接。将电炉对象与变量“电炉”连接起来。（5）建立当前值、平均值、最大值、最小值显示文本对象动画连接。将它们的显示文本对象“000”的“模拟值输出”属性分别与变量“AI”、“平均值”、“最大值”、“最小值
8、”连接，输出格式为整数2位，小数1位。6.编写程序代码双击命令语言“应用程序命令语言”项，在弹出的对话框中，将运行周期设为“500”。在“启动时”编辑栏里输入以下程序：应用程序命令语言if(本站点AI本站点下限温度 & 本站点AI=本站点上限温度)本站点下限灯=1;本站点上限灯=0;本站点电炉=1;BitSet(本站点DO,2,0);BitSet(本站点DO,3,1);BitSet(本站点DO,4,0);本站点采样个数=本站点采样个数+1;本站点累加值=本站点累加值+本站点AI;本站点平均值=本站点累加值 / 本站点采样个数;if(本站点AI=本站点最大值) 本站点最大值=本站点AI;if(本
9、站点AI=本站点最小值)本站点最小值=本站点AI;7调试与运行将设计的画面全部存储；将“超温报警与控制”画面配置成主画面，启动画面运行程序。当温度传感器的检测温度在不同范围时，六.设计结果与分析运行画面图：设计体会结 论经过一个多星期的努力，终于结束了课程设计,学会了好多东西，尤其是对组态王软件的认识与了解及应用,又会了一种功能强大的软件，在此我非常感谢老师与同学们的支持与帮助。并且学会了如何去设计一个过程控制系统，掌握了基本的设计步骤。了解到，一般情况下，它都要经过一下几个步骤：认知被控对象、设计控制方案、选择控制规律、选择过程仪表、选择过程模块、设计系统流程图和组态图、设计组态画面、设计数
10、据词典等，直到最后的动画链接成功，并达到控制要求。经过以上步骤，我对整个过程控制系统的设计有了很深的体会，也学会了很多与设计相关的知识。对组态王软件也有了很大的了解，学会了初步的应用。认识到了组态王的一些应用情况，组态王软件的组成与功能，其应用程序项目如何建立，数据词典如何建立，动画如何进行链接，命令语言程序如何编写，趋势曲线如何建立，还有I/O设备的配置和组态网络的建立等等一系列与组态王软件应用相关的知识。总之，这次设计受益匪浅，学到了很多教学中学不到的东西，从中增强我的动手能力，并且增强了我们的团队合作精神,并让我们认识到把理论应用到实践中去是多么重要。参考文献1 邵裕森. 过程控制工程M. 北京:机械工业出版社,20002 姜秀英. 过程控制系统实训M. 北京:化学工业出版社,20073 金以慧. 过程控制M. 清华大学出版,19934 孙洪程. 过程控制工业设计M. 化学工业出版社,20015 冯品如. 过程控制工程M. 中国轻工业出版社,19956 王爱广. 过程控制技术M. 化学工业出版社,20057 陈夕松. 过程控制系统M. 科学出版社,2005
