实验指导书1.docx
- 文档编号:10220035
- 上传时间:2023-05-24
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:1.02MB
实验指导书1.docx
《实验指导书1.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《实验指导书1.docx(14页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
实验指导书1
计算机控制系统
实验指导书
烟台大学计算机学院
一、注意事项
计算机控制实验装置提供温度、压力、液位、转速、称重共5种传感、变送器与检测装置,可进行多种参数的检测与控制实验和闭环控制实验。
通过智能调节仪的通讯口与上位机通讯。
控制参数可以在智能控制仪表中以及上位机中设置。
上位软件采用MCGS全中文工控组态软件进行,实现的在线检测、控制、参数修改、数据的存储分析、实时曲线和历史曲线显示和打印。
本装置具有多重安全保护,提供IEC标准信号及相关测试点供单片机接入进行编程实验。
为正确使用实验装置,阅读如下注意事项:
图1-1
1.不得乱动实验装置,不得随意删除计算机系统软件,违反者实验不得分,负责赔偿损失;
2.一定不能带电拔插接线,一定要先连线,检查无误,再开电源;
3.认真阅读实验说明,严格按照实验指导书要求操作,未经请示,不得擅自修改实验内容;
4.认真填写实验记录;
5.实验结束时,先关电源,轻拆线,整理好桌面、连接线,方能离开。
二、系统介绍
本装置采用模块化设计,用户可以根据实验需要,选择不同的对象源和智能调节/电源部分搭建实验。
1、智能调节/电源部分
由智能工业调节仪、电源组成。
对实验进行信号的采集和控制,并给对象源提供电源。
仪表带RS485串口已转换成RS232串口,可与上位软件构成计算机控制系统。
2、温度控制源
由实验温度箱、加热器、可控硅调压模块、风扇、温度传感器等组成。
可以和智能调节/电源部分组成温度检测和闭环控制系统。
提供温度检测:
PT100
控制信号:
0~10V直流信号
温度传感器输出:
4~20mA直流信号
3、转速控制源
由无刷直流电机、光电转速传感器、转速盘、转速控制板等组成。
可以和智能调节/电源部分组成转速检测和闭环控制实验系统。
转速控制源为独立的模块,通过航空插座与控制面板相连。
提供转速输出信号:
脉冲信号
控制信号:
0~10mA直流信号
量程:
0-3000r/min
4、液位、流量、称重控制源
由增压泵、实验水箱、电磁阀、液位变送器、称重变送器、电动球阀等组成。
可以对实验水箱的液位和流量进行检测和控制,也可以对实验水箱内储水的重量进行称重和控制。
提供液位输出信号:
4~20mA直流信号
称重输出信号:
4~20mA直流信号
球阀控制信号:
0~10V直流信号
实验一液位传感器标定、液位PID控制实验
一、液位传感器标定实验步骤
1、按如下接线图连接连线
用通讯线连接控制面板上RS232通讯口至计算机COM1口。
2、打开控制面板总电源、打开智能调节仪的电源开关
3、点击桌面智能仪表实验软件,选择主菜单中PID控制中的液位PID实验选项,显示如下界面:
选择手动控制。
进入仪表参数设置:
sn设置为33、dip设置为1,dil设置为0,dih设置为50
4、校准智能仪表液位显示值和水箱标尺液位
(1)设置界面“控制百分比”选项,50左右,打开水泵电源,使实验箱进水,手动调节“控制百分比”选项,使液位稳定在0cm时,旋转压力变送器的Z端,使仪表显示为0;
(2)设置界面“控制百分比”选项,80左右(最高100),手动调节“控制百分比”选项,使液位稳定在15cm时,旋转压力变送器的G端,使仪表的显示为15。
5、手动调节“控制百分比”选项,使水箱液位在0-15(以标尺为准)之间,记下仪表的液位显示值,作出关系图,看看其线性度如何。
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
标尺液位值
液位变送器液位值
二、液位PID控制-仪表控制实验步骤
1.实验目的
1)了解PID控制的原理
2)掌握仪表PID控制的P,I,D参数对控制过程的影响
3)了解液位PID控制的特性
4)了解计算机监督控制系统原理。
计算机与仪表之间进行串行通讯。
2、实验原理
本实验采用智能调节仪的PID控制原理进行液位PID闭环控制。
采用通过液位变送器采集实验水箱液位值,送入智能调节仪与设定值进行比较。
控制智能调节仪的模拟量输出,来控制阀的开度,改变泵的流量,达到控制液位的目的。
3.实验步骤
1)先关水泵电源,实验接线不变,跟前相同。
2)选择仪表控制,设置液位设定值(参考10),设置仪表参数设置:
sn设置为33,opl设置为4,addr设置为1,
dip设置为1,dil设置为0,dih设置为50
设置“比例参数P,参考值10”,
“积分参数i,参考值80”,
“微分参数d,暂定0”
3)开水泵电源,观察控制效果。
分析动态特性。
4)设置不同的PID参数进行控制,观察三个参数对控制效果的影响,分析是否跟所学知识一样。
5)改变设定值,观察阶跃响应。
4、实验分析
分析各组PID参数的控制液位曲线,找出最优控制参数。
三、液位PID控制-计算机控制实验步骤
1.实验目的
了解计算机直接控制系统原理。
2、实验原理
本实验PID控制采用通过MCGS组态软件脚本语言编写实现的,不是采用的仪表的PID算法,但是数据的输入输出仍然是通过计算机与仪表串行通讯,最后通过仪表来实现的,仪表可以看作是I/O接口。
3.实验步骤
1)先关水泵电源,实验接线不变,跟前相同。
2)设置液位设定值(参考9),设置界面中比例系数(参考值5),积分系数(参考值60),微分系数(参考0)。
选择计算机控制。
3)开水泵电源,观察控制效果。
分析动态特性。
4)设置不同的PID参数进行控制,观察三个参数对控制效果的影响,分析是否跟所学知识一样。
4、实验分析
分析各组PID参数的控制液位曲线,找出最优控制参数。
四学习组态软件的使用实验
利用MCGS组态软件,结合本实验装置,组态一个简单的界面,能够显示当前的液位值、控制值、设定值、通讯状态四个参数。
参考步骤:
1、双击桌面
图标进入组态环境
2、点击
,新建工程文件,点击文件将工程保存
3、点击
,然后双击
,出现一个空白的设备窗口界面
4、点击
打开设备工具栏,点击设备管理,(以智能仪表为例)
5、双击
,然后双击
,再双击
6、双击点击
找到宇光仪表并点击,双击AI808,再双击
,点击确认,
7、在设备工具箱中双击
,然后双击
,可以看到
的组态设置
8、
这些变量可以自己设置名称
双击
,进行通讯组态,一般只需将串口短号改为0-COM1,其余参数不用更改,设置完毕点击确认
9、
双击
,点击
10、设置对应数据对象
,可根据自己实验需要填写不同的对应数据对象(为方便读懂程序建议采用简单易记的参数名,其他参数可参看帮助中
中智能仪表下面的宇光仪表说明),com一般用于后面工程中显示通讯状态,PV值是仪表读过来的实时采集值,SV是设定值,OP是仪表的输出百分比(仪表输出为4-20mA,将这个区间100等分后对应的值,百分比换算成电流强度:
op*0.16+4),
11、设置完毕点击检查,选择全部添加,点击确定。
12、打开智能仪表,连接好通讯线,再次双击
进入到设备调试界面可以看到数据采集的信号,
如果com的通道值不为0则通讯不成功
13点击组态界面中的“用户窗口”,点击新建窗口,双击新建的窗口,打开窗口界面;
14从工具箱中选择标签“A”控件,双击,弹出属性对话窗口,选择“显示输出”,点击显示输出,选择显示的变量类型,对应的先前(步骤12)建立的要显示的变量名,按确认;依次设置四个标签控件,其中一个显示开关量,用于通讯状态显示,开时信息写1,关时写0;
15再添加四个标签,修改属性值,作为文本显示标记。
16点击主菜单“进入运行环境”命令,运行程序,看看是否与仪表显示的一致。
组态后的界面如下:
通过上述组态,学会如何使用设备窗口,如何使用用户窗口,如何定义数据变量,建立数据库,如何使用简单的组态控件显示数据。
其它组态方法,请自学。
实验二多路数据采集、控制、报警实验
1.实验目的
利用数据采集板(I/O),用VB编程,同时实现对液位的采集显示、控制、超限报警,对电机的速度显示。
学习计算机直接编程控制被控对象,学习数字滤波、数字PID编程与实现。
本实验采用数据采集板与计算机串行通讯实现数据的输入输出,采用的是MODBUS通讯协议。
与本数据采集卡相关的通信协议如下
02:
读开关量(地址为0001-0008)
04:
读模拟量(地址为0001-0008(AD0-AD7),0065(转速信号))
05:
开关量输出(地址为0001-0008)
06:
模拟量输出(地址为0001-0002)
读开关量数据帧
设备地址(1字节,缺省为01)+功能码02(1字节)+起始地址(0001,2字节)+开关数量(0008,2字节)+CRC(2字节)
返回数据帧
设备地址(1字节,缺省为01)+功能码02(1字节)+数据长度(01,1字节)+开关状态(XX,1字节)+CRC(2字节)
读模拟量数据帧
设备地址(1字节,缺省为01)+功能码04(1字节)+起始地址(0001,2字节)+开关数量(0008,2字节)+CRC(2字节)
返回数据帧
设备地址(1字节,缺省为01)+功能码04(1字节)+数据长度(N,1字节)+模拟量数据(XX,N*2字节)+CRC(2字节)
写开关量数据帧
设备地址(1字节,缺省为01)+功能码05(1字节)+开关量地址(00xx,2字节)+开关状态(FF00(输出高电平)或0000(输出低电平),2字节)+CRC(2字节)
返回数据帧同写开关量数据帧
注:
XX范围为1~8
写模拟量数据帧
设备地址(1字节,缺省为01)+功能码06(1字节)+模拟量地址(00xx,2字节)+模拟量大小(0000~0fff),2字节)+CRC(2字节)
返回数据帧同写模拟量数据帧
注:
XX范围为1~2
要事先熟悉VB编程,熟悉VB串口控件的使用方法。
2.连线
1)液位测量联线步骤:
先按照下述图示连接相应线路。
液位采集控制实验连接
原理:
液位传感器输出4-20ma的电流信号,通过250欧姆的电阻转化为1-5V电压,接入模拟量输入通道0(A/D转换),DA0输出模拟信号(D/A转换),驱动泵阀,调节流量。
2)电机转速连线,已经连接好,请不要再连,不要拔插。
3)先关仪表电源,将串口线连到数据采集板,打开数据采集板电源。
3.打开桌面AD参考程序
运行程序,进入如下界面:
第一步:
点击打开串口按钮
第二步:
点击D/A输出按钮
第三步:
点击增加或减少液位、改变电机转速控件,启动液位输出,电机转动
重复第二、第三,观察数据变化。
若液位超过5,则报警;操作第二、三,使液位下降,报警停止。
实验结束,请按实验结束按钮。
4退出程序,打开源程序,阅读程序,看看是否能看懂。
(1)在何处添加的报警指令?
超液位:
WriteD08,True
低于给定液位,WriteD08,False,解除报警。
(2)串口通讯设置参数是什么?
(3)能否根据协议,读懂模拟量输入、输出函数?
(4)能否编程实现画液位显示实时曲线?
电机转速显示实时曲线?
液位值为:
(A(0)-1)*50/4)
转速值为:
(A
(1)-1)*3000/4)
可以利用Teechart控件,也可以利用其它方法。
(5)体会计算机控制软硬件结合原理、方法。
5.液位 PID控制 选做
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 实验 指导书