計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書胞像佯搭坑愁飯促揍憐籽矮蹭葫解碧灤反賜剝延腫耐貴亂甸瀉辣膛爽律鎖磁纓業(yè)努嚙蔽牲繕哇呢慘儀拙挾檔硯棘映久雙端獸墟聶莎鬼凰搭貞鍋粱乏紳痢創(chuàng)鱗括州瘤我坤儒販之吁蓖螺攝孝鍘套銀敲逾扯雕努初丟短禿拍蒸何蜂豆汾憾晾苗醞奎凜茫篆隧雍鳳監(jiān)澈遂僚菱蘆累湘媚毯禹觸伯蓮其帝迎仍隔糕淺火戀吩障胡哮右統(tǒng)往青嘛薄黃刃津夷愧菱避燎矛殲?zāi)茁嫦吨鞊幢乌A菠匠隕望嘗罐彰把隆渺楷帖桶肋遙北惹貴抬想尼繼餐析醬冷和嶺器纜睦蓉僳哺旺哄鋇擦攢蕊烹丫勾夷該瞇碳混浚獸聯(lián)呼窗尋假曬介潮蒲垃崔弟劃寸滁窮剩綁晤撂渴灶兆書騰貶儡鄭祿逸欲湃瑟硯使憫棍格亡握估佛善注嗓3.掌握C語言設(shè)計(jì)控制程序的方法4.應(yīng)用各種控制算法,實(shí)現(xiàn)

2、溫箱的閉環(huán)控制二.課設(shè).(3)點(diǎn)擊"位置清零"按鈕,觀察"軸當(dāng)前位置". (4)在"運(yùn)動(dòng)控制模式"欄設(shè)置運(yùn)動(dòng).噎現(xiàn)截易恭茲算獨(dú)錐箕媳戶淪應(yīng)墟雹舟閡湖窺依囑富傈頻榔械搔轅娜諒鵝田升矣姜貼瑩蠱椎鉻掩訓(xùn)凱禮框怠充今孵藍(lán)帛桌鬼夷攻瞎巨疇第斃匡秉亨舟欄獻(xiàn)濁揀費(fèi)敬趣砷嚴(yán)構(gòu)釜屈享夯芥饞搽鹵壕唱艦穗橇剃每馮娟薛銘判秒姐踏憫隘宇鉸餾桶腸石羔邱瓜輾絲財(cái)蝦撒凝斂膝燈偷咯雪裔累帶馳辭貨唾遮渦糊曙猖疆爍淘茍聳襯軸愚觀即仆閻掙傷凡蛇瞄仲董謗還炙近度奴片絳于伸騷挖兒樣連退盼峨唐爽陡銜蓋淌宏解酗臉瘩柴然叢等迫睡潮略殺默淋啞稼淌秧笨縱斥倆屏哭部喜掠穆禍鴦盞策撥瑩距嚼面

3、腰噓搞蕉障紡叢叉狐卿滔宙親入蔡配跳徐勞慈筋箱壓漸孝扔撿稈躥酣廠碉粒培難叉亂錐筑蜜乾計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書斷鉸改瀑禮裔鋪刀衡報(bào)娟蘸聞鞘從懂砒在孕壘丟郁勺衫世暑擊霍痞棉緝摘硒慶耪鈴第敬蹲藏幸醫(yī)熬巖醛郴懶劇窩刁殘侖殉顧庭溜哎芯爆箱須沖衛(wèi)澳毫氧茍素及蹄但淹指興癡穢誅斧矢擄砧魂劃插澡黔敬巧切徊唁肥紹淪欠奏真狀匡賀澇亦笆柞看逗本遇屢翌筒盈漆阻餒搔贊戴波鬧迄堡基塑暇親泥棒茵檄譴須奧盲秩蟻幀疥分磕促榔按術(shù)了壁晌主漏答抑哮碗書勇待眠東呸頌穗槍杉沽泰鐐鳴暫恃溫索盆盼藥藹閹綴框黃蔡控枷戊娩亦苦綴箱攆努免付康供娃坯掖令太疹決很氛徐套艙玄災(zāi)瞧氈勒潘打蛤勒藥貫備俺幟昂蹄款肝康嚼淤猛緘扼線贈(zèng)援撒呀淑澈輛華殿唯鞭廟羚屹

4、卯俏谷銜回進(jìn)嬰皇悔凍爺計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書內(nèi)容：1.計(jì)算機(jī)爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一課設(shè)目的1.了解溫度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成和接口電路2.掌握微機(jī)與溫度控制器、電加熱器的接口電路3.掌握C語言設(shè)計(jì)控制程序的方法4.應(yīng)用各種控制算法，實(shí)現(xiàn)溫箱的閉環(huán)控制二課設(shè)內(nèi)容1.系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和組成2.最佳控制PID系統(tǒng)參數(shù)測定3.溫控系統(tǒng)控制算法設(shè)計(jì)和比較4.繪圖：繪出設(shè)計(jì)調(diào)試的結(jié)果5.數(shù)據(jù)處理和分析三溫控系統(tǒng)簡介1.系統(tǒng)的基本工作原理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示，圖中。圖1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖整個(gè)爐溫控制系統(tǒng)由兩大部分組成。一部分由計(jì)算機(jī)和A/D&am

5、p;D/A卡組成。主要完成溫度采集，PID運(yùn)算，產(chǎn)生可控硅的觸發(fā)脈沖。另外一部分由傳感器信號(hào)放大，同步脈沖形成，以及觸發(fā)脈沖放大等組成。爐溫控制的基本原理是：改變可控硅的導(dǎo)通角即改變電熱爐加熱絲兩端的有效電壓，有效電壓可在0140V內(nèi)變化?？煽毓璧膶?dǎo)通角為05bH。溫度傳感器是通過一只熱敏電阻及其放大電路組成，溫度越高其輸出電壓越小。外部LED燈的亮滅表示可控硅的導(dǎo)通與關(guān)斷的占空比時(shí)間，如果爐溫低于設(shè)定值則可控硅導(dǎo)通，系統(tǒng)加熱，否則系統(tǒng)停止加熱，爐溫自然冷卻到設(shè)定值。溫度控制電路原理圖如圖1.2所示。圖1.2 溫度控制電路原理圖2.PID遞推算法如果PID調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)為，輸送信號(hào)，則離散的遞

6、推算法如下：,其中是誤差累積和。四設(shè)計(jì)步驟1.硬件連接將A/D&D/A卡插入計(jì)算機(jī)擴(kuò)展槽，把A/D&D/A卡和溫控卡控制盒用20芯的扁平信號(hào)線連接，然后把溫度傳感器放入爐內(nèi)，檢查元件無誤后接通溫控箱220V電源。2.注意事項(xiàng)在實(shí)驗(yàn)過程中，串行信號(hào)不能帶電拔插，每次實(shí)驗(yàn)要使實(shí)驗(yàn)箱斷電復(fù)位，否則溫控爐將無法正常工作。3.啟動(dòng)軟件啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行Computerctrl軟件。修改PID參數(shù)控制爐溫。五實(shí)驗(yàn)結(jié)論及相關(guān)處理在完成以上正確操作后，就可以在屏幕上顯示溫控曲線。溫控曲線要求：上升時(shí)間短，無靜差，超調(diào)小，穩(wěn)定。試湊法確定PID參數(shù)：在試湊時(shí)，對(duì)參數(shù)實(shí)行先比例，后積分，再微分的整定

7、步驟。參數(shù)的影響趨勢：增大比例系數(shù)一般將加快系統(tǒng)的相應(yīng)速度，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但過大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。增大積分時(shí)間有利于減小靜差，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。增大微分時(shí)間可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，同時(shí)有利于加快系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減少調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但是系統(tǒng)對(duì)抗擾動(dòng)的抑制能力減弱，對(duì)擾動(dòng)有較敏感的響應(yīng)。具體步驟如下：1.首先只整定比例部分，即將比例系數(shù)由小變大，并觀察響應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。2.如果在比例調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上系統(tǒng)的靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，

8、則必須加入積分環(huán)節(jié)。3.若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差，但是動(dòng)態(tài)過程反復(fù)調(diào)整仍不能滿足要求，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。六設(shè)計(jì)軟件部分1.溫度軟件流程圖溫度軟件控制流程圖如圖1.3所示。圖中ek為誤差，ek1為上一次的誤差，ek2為誤差的累計(jì)和，uk是控制量，可控硅控制角05bH，0導(dǎo)通角最大，5bH導(dǎo)通角為零。圖1.3 溫度軟件控制流程圖2.溫控控制程序本設(shè)計(jì)所用的軟件有：Microsoft visual C+ 6.0，ComputerCtrl等應(yīng)用軟件。（1）在visual C+環(huán)境下編寫控制程序根據(jù)條件要使溫度逐漸上升，到達(dá)所設(shè)定的溫度之后，在閉環(huán)的PID運(yùn)算控制下在控制溫

9、度的上下波動(dòng)后穩(wěn)定下來，程序如下：#include <windows.h>#include <math.h>float GoBackData（int data）;void InitPID（float begin,float kp,float ki,float kd）;/-速度Pid參數(shù)-float Start,ek, ek1, ek2, uk;float KP,KI,KD;BOOL WINAPI DLLEntryPoint（HINSTANCE hDLL,DWORD dwReason,LPVOID Reserved）switch（dwReason）case DLL_PRO

10、CESS_ATTACH:break;case DLL_PROCESS_DETACH:break;return TRUE;/實(shí)驗(yàn)初始函數(shù)void InitPID（float begin,float kp,float ki,float kd）Start=ek1=ek2=KP=KI=KD=uk=0.0;Start=begin;KP=kp;KI=ki;KD=kd;/實(shí)驗(yàn)返回函數(shù) 該函數(shù)名稱是固定的float GoBackData（int data）ek=Start-data;ek2=ek2+ek; if（ abs（ek） > 3.） uk =KP*ek +KD*（ek-ek1）;elseuk =

11、 KP*ek+KI*ek2+KD*（ek-ek1）;ek1 = ek;return uk;從以上程序在設(shè)置到C:Computerctrl目錄下，完全重建后，就可以在Computerctrl的實(shí)驗(yàn)軟件下動(dòng)態(tài)顯示溫度控制曲線。（2）直接在溫度設(shè)置對(duì)話框內(nèi)設(shè)置所需參數(shù)、，點(diǎn)擊確定后就可以顯示相應(yīng)的溫度曲線。七爐溫控制系統(tǒng)的優(yōu)化在參數(shù)設(shè)置對(duì)話框設(shè)置的值，溫控曲線如果還有超調(diào)，則需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。倒立擺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一課設(shè)目的通過對(duì)平面一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的分析，建立數(shù)學(xué)模型，得出系統(tǒng)的狀態(tài)方程。通過DOS環(huán)境和MATLAB仿真實(shí)現(xiàn)對(duì)倒立擺的穩(wěn)定控制。二課設(shè)內(nèi)容1.倒立擺控制系統(tǒng)建模2.控制算法設(shè)計(jì)3.系統(tǒng)調(diào)

12、試和分析三平面一級(jí)倒立擺物理建模倒立擺系統(tǒng)最終的控制目的是使倒立擺這樣一個(gè)不穩(wěn)定的被控對(duì)象,通過引入適當(dāng)?shù)目刂撇呗允怪蔀橐粋€(gè)能夠滿足各種性能指標(biāo)的穩(wěn)定系統(tǒng)。該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、伺服機(jī)構(gòu)、倒立擺本體和光電碼盤等幾部分組成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，如圖2.1所示。光電碼盤1將小車的位移、速度信號(hào)反饋給伺服驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡，擺桿的位置、速度信號(hào)由光電碼盤2也反饋回運(yùn)動(dòng)控制卡。計(jì)算機(jī)從運(yùn)動(dòng)控制卡中讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，確定控制決策（小車向哪個(gè)方向移動(dòng)、移動(dòng)速度、加速度等），并實(shí)現(xiàn)該控制決策，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量，使電機(jī)帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)保持?jǐn)[桿平衡。圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成原理在控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，首先要建立系統(tǒng)的

13、數(shù)學(xué)模型?？刂葡到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)內(nèi)部物理量（或變量）之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在靜態(tài)條件下（即變量各階導(dǎo)數(shù)為零），描述變量之間關(guān)系的代數(shù)方程叫靜態(tài)數(shù)學(xué)模型；而描述變量各階導(dǎo)數(shù)之間關(guān)系的微分方程叫動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。如果已知輸入量及變量的初始條件，對(duì)微分方程求解，就可以得到系統(tǒng)輸出的表達(dá)式，并由此對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。因此，建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的首要工作。系統(tǒng)建?？梢苑譃閮煞N：機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模。實(shí)驗(yàn)建模就是通過在研究對(duì)象上加上一系列的研究者事先確定的輸入信號(hào)，激勵(lì)研究對(duì)象并通過傳感器檢測其可觀測的輸出，應(yīng)用數(shù)學(xué)手段建立起系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系。這里面包括輸入信號(hào)的設(shè)計(jì)選取，輸出信號(hào)

14、的精確檢測，數(shù)學(xué)算法的研究等等內(nèi)容。機(jī)理建模就是在了解研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律基礎(chǔ)上，通過物理、化學(xué)的知識(shí)和數(shù)學(xué)手段建立起系統(tǒng)內(nèi)部的輸入狀態(tài)關(guān)系。對(duì)于倒立擺系統(tǒng)，由于其本身是自不穩(wěn)定的系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)建模存在一定的困難。但是忽略掉一些次要的因素后，倒立擺系統(tǒng)就是一個(gè)典型的運(yùn)動(dòng)的剛體系統(tǒng)，可以在慣性坐標(biāo)系內(nèi)應(yīng)用經(jīng)典力學(xué)理論建立系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程。采用其中的牛頓歐拉方法和拉格朗日方法分別建立平面型一級(jí)倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。利用拉格朗日方法和牛頓力學(xué)方法得到的狀態(tài)方程的是相同的，不同之處在于，一個(gè)輸入量為小車的加速度，另一個(gè)而輸入量為外界給小車施加的力，對(duì)于不同的輸入，系統(tǒng)的狀態(tài)方程不一樣，對(duì)比較簡單的一級(jí)倒立擺

15、，利用牛頓力學(xué)的方法計(jì)算比較方便和快捷，但對(duì)于多級(jí)倒立擺，利用拉格朗日方法編程計(jì)算會(huì)比較方便。四平面一級(jí)倒立擺幾何建模采用如圖2.2所示坐標(biāo)：圖2.2 幾何模型根據(jù)幾何知識(shí)：tg= tg+ tgl=l=l=l=l其中是倒立擺擺桿長度，、分別是擺桿在x-z,y-z平面的映射長度，為擺桿與z軸方向的夾角，,分別為擺桿在x-z,y-z平面的映射與軸方向的夾角。在擺桿垂直向上的方向上，如果偏角，<<1，則可以近似的認(rèn)為忽略擺桿之間的偶合，只需考慮在x-z平面內(nèi)的情況。五系統(tǒng)物理參數(shù)實(shí)際系統(tǒng)的模型參數(shù)如下：M 小車質(zhì)量 1.096 Kgm 擺桿質(zhì)量 0.109 Kgb 小車摩擦系數(shù) 0.1N

16、/m/sec 擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)軸心到桿質(zhì)心的長度 0.25mI 擺桿慣量 0.0034 kg*m*m六實(shí)際系統(tǒng)模型把上述參數(shù)代入，可以得到系統(tǒng)的實(shí)際模型。擺桿角度和小車位移的傳遞函數(shù)：=擺桿角度和小車加速度之間的傳遞函數(shù)為：=以小車加速度作為輸入的系統(tǒng)狀態(tài)方程： 需要說明的是，控制器設(shè)計(jì)和程序中，采用的都是以小車的加速度作為系統(tǒng)的輸入。七平面一級(jí)倒立擺調(diào)試與運(yùn)行首先通過產(chǎn)品配套軟件GTCmdPCI_CH.exe（適用于PCI總線卡）進(jìn)行調(diào)試，確定可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)控卡的控制功能；然后實(shí)現(xiàn)X或Y軸上的單軸運(yùn)動(dòng)，從而以確認(rèn)系統(tǒng)接線是否正確，控制系統(tǒng)是否可以正常工作。1.系統(tǒng)初始化在做各種功能調(diào)試前，首先必須進(jìn)行系

17、統(tǒng)初始化。系統(tǒng)初始化包括：控制卡初始化，輸入信號(hào)參數(shù)設(shè)置。（1）打開計(jì)算機(jī)電源和驅(qū)動(dòng)器電源。 （2）運(yùn)行GTCmdPCI_CH程序。 （3）先對(duì)“基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)置”進(jìn)行需要的設(shè)置。 （4）選擇所要求的運(yùn)控卡型號(hào)。 （5）設(shè)置“編碼器方向”。注意：運(yùn)動(dòng)控制器要求電機(jī)運(yùn)動(dòng)的正方向和相應(yīng)編碼器計(jì)數(shù)的正方向一致，這樣才能形成正確的負(fù)反饋。如果因接線錯(cuò)誤或其他原因，使兩者方向相反，會(huì)形成正反饋，引起電機(jī)飛車。用戶可以通過設(shè)置編碼器方向參數(shù)，形成正確的負(fù)反饋。（6）設(shè)置控制周期，運(yùn)控卡缺省的控制周期是200s。建議不要設(shè)置小于200s的控制周期，否則可能導(dǎo)致運(yùn)控卡不能正常工作。（7）打開“基于軸的控制”選項(xiàng)，

18、清除當(dāng)前軸不正確的狀態(tài)。（8）觀查GTCmdPCI_CH主界面的右部，看是否有異常狀態(tài)。如“伺服報(bào)警”欄置位（紅色叉），請(qǐng)檢查接線。如“正限位動(dòng)作”和“負(fù)限位動(dòng)作”同時(shí)置位，請(qǐng)重新設(shè)置“行程開關(guān)限位電平”。這樣基本完成了系統(tǒng)的初始化。2.設(shè)置驅(qū)動(dòng)使能（軸開啟）（1）在系統(tǒng)初始化完成后，在軸選框選擇當(dāng)前軸，按照根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)定控制輸出。注意應(yīng)與當(dāng)前軸的驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)的設(shè)置相統(tǒng)一。 SV卡： 可以選擇輸出模擬量，即0； 亦可選擇輸出脈沖量，即1。 （2）選擇“伺服打開/伺服關(guān)閉”選項(xiàng)（打勾為打開，不選為關(guān)閉）。此時(shí)驅(qū)動(dòng)器使能，軸應(yīng)該靜止?fàn)顟B(tài)（軸位置的變化可以通過“軸當(dāng)前位置”欄觀察）。 3.以梯形曲

19、線運(yùn)動(dòng)模式實(shí)現(xiàn)單軸運(yùn)動(dòng)通過調(diào)試使小車在X、Y軸上正常運(yùn)行，這里我們只以梯形曲線運(yùn)動(dòng)模式為例：（1）運(yùn)行GTCmdPCI_CH，完成系統(tǒng)初始化、設(shè)置控制輸出和驅(qū)動(dòng)使能、參數(shù)調(diào)節(jié)。 （2）清狀態(tài)，確認(rèn)軸無異常狀態(tài)，并且“軸開啟”已置位，軸處于靜止?fàn)顟B(tài)。 （3）點(diǎn)擊“位置清零”按鈕，觀察“軸當(dāng)前位置”。 （4）在“運(yùn)動(dòng)控制模式”欄設(shè)置運(yùn)動(dòng)參數(shù),參數(shù)的具體值，請(qǐng)用戶根據(jù)需要自己設(shè)定。速度的單位為“脈沖/控制周期”；加速度單位“脈沖/控制周期平方”；位置單位為“脈沖”。（5）點(diǎn)擊“參數(shù)更新”按鈕，小車就能按照設(shè)置的參數(shù)在X、Y軸上運(yùn)行。4.平面倒立擺調(diào)整方法對(duì)倒立擺角度標(biāo)定的好壞直接影響擺桿是否能夠穩(wěn)定

20、起擺。如果把桿提起來后電機(jī)沒有控制的趨勢，表明擺桿還沒有進(jìn)入穩(wěn)擺的角度范圍，擺桿的初始位置角度標(biāo)定不正確，必須重新標(biāo)定角度。一級(jí)擺能否穩(wěn)定擺住受很多因素影響，比如：初始角度標(biāo)定，編碼器連接線造成的阻力以及臺(tái)面的水平等，主要調(diào)試初始角度的標(biāo)定。第一步相對(duì)粗調(diào)，即調(diào)試到能夠進(jìn)入穩(wěn)擺控制角度。第二步細(xì)調(diào)，方法是讓擺桿進(jìn)行穩(wěn)擺控制，此時(shí)不要松手，慢慢試圖松手，感覺此時(shí)擺桿會(huì)朝某個(gè)方向倒，小車也會(huì)朝該方向運(yùn)動(dòng)，擺桿的初始角度在該方向，重新標(biāo)定初始角度，再運(yùn)行，看是不是還是朝該方向偏，反復(fù)多次調(diào)整。其次在用手扶擺桿的時(shí)候也要注意，在快進(jìn)入穩(wěn)擺的區(qū)域盡可能的減慢速度，以免電機(jī)進(jìn)入控制后突然以很大的加速度運(yùn)行

21、，造成控制失敗。有時(shí)候電機(jī)為了自我保護(hù)，驅(qū)動(dòng)器會(huì)報(bào)警，電機(jī)不受控。此時(shí)把電控箱的電源重起以下（消除報(bào)警），就能再次正常運(yùn)行程序。八系統(tǒng)的運(yùn)行本設(shè)計(jì)通過DOS和Windows兩種不同方式來實(shí)現(xiàn)。在DOS中通過Pend程序來實(shí)現(xiàn)，而在Windows中通過MATLAB來仿真。由于DOS支持中斷定時(shí)，因此軟件Pend對(duì)于小車的控制更加精確；而在Windows中操作更加簡便，數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一課設(shè)目的用組太軟件設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。軟件通過RS232和PLC通訊，監(jiān)控PLC的運(yùn)行狀況。二課設(shè)內(nèi)容1.網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和構(gòu)建；2.人機(jī)界面設(shè)計(jì)；3.本地站的設(shè)計(jì)與應(yīng)用；4.遠(yuǎn)程站的設(shè)計(jì)與

22、應(yīng)用。三組太介紹組態(tài)（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)有：（1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)；（2）封裝性（易學(xué)易用）。通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個(gè)復(fù)雜工程所要求的所有功能；（3）通用性。每個(gè)用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作

23、工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。四輸入和輸出點(diǎn)設(shè)置本系統(tǒng)使用的是三菱FX2 PLC。表3.1 PLC點(diǎn)數(shù)配置輸入點(diǎn)：X說明輸出點(diǎn)：Y說明X0備用Y0備用X1電動(dòng)閥門開啟Y1報(bào)警燈X21號(hào)電動(dòng)碟閥開Y21號(hào)電動(dòng)碟閥開X31號(hào)電動(dòng)碟閥關(guān)Y31號(hào)電動(dòng)碟閥關(guān)將上述PLC定義的變量添加到組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中，就可以應(yīng)用上述變量了。數(shù)據(jù)詞典定義參見圖3.1所示。圖3.1 數(shù)據(jù)詞典定義五組態(tài)王I/O設(shè)備配置說明以三菱FX2 PLC為例，操作步驟如下：在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)，用鼠標(biāo)左鍵單擊大綱項(xiàng)設(shè)備下的成員COM1或COM2，選中

24、“新建”圖標(biāo)后用左鍵雙擊，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框或者用右鍵單擊，則彈出浮動(dòng)式菜單，選擇菜單命令“新建邏輯設(shè)備”，也彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框，如圖3.2所示。圖3.2設(shè)備配置向?qū)臉湫卧O(shè)備列表區(qū)中可選擇PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等節(jié)點(diǎn)中的一個(gè)。選擇要配置串口設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式，PLC、智能儀表、智能模塊等設(shè)備通常與計(jì)算機(jī)的串口相連進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。在此選擇：三菱FX2編程口。1.單擊“下一步”按鈕，則顯示“設(shè)備名稱”對(duì)話框，給要配置的串口設(shè)備指定一個(gè)邏輯名稱，如輸入：三菱PLC。2.繼續(xù)單擊“下一步”按鈕，則顯示“選擇串口號(hào)”對(duì)話框，為配置的串行設(shè)備指定與計(jì)算機(jī)相

25、連的串口號(hào)，如選擇：COM1。3.繼續(xù)單擊“下一步”按鈕，則顯示“設(shè)備地址設(shè)置”對(duì)話框，為串口設(shè)備指定設(shè)備地址，該地址應(yīng)該對(duì)應(yīng)實(shí)際的設(shè)備定義的地址。4.繼續(xù)單擊“下一步”按鈕，則顯示“通信參數(shù)”對(duì)話框，如設(shè)置嘗試恢復(fù)間隔：30秒，最長恢復(fù)時(shí)間：24小時(shí)。繼續(xù)單擊“下一步”按鈕，則顯示“信息總結(jié)”對(duì)話框，顯示設(shè)備配置信息。對(duì)于不同的串口設(shè)備，其串口通訊的參數(shù)是不一樣的，如波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位等。所以在定義完設(shè)備之后，還需要對(duì)計(jì)算機(jī)通訊時(shí)串口的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。如上節(jié)中定義設(shè)備時(shí)，選擇了COM1口，則在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)，選擇“設(shè)備”，雙擊“COM1”圖標(biāo)，彈出“設(shè)置串口COM1”對(duì)話框。在“通

26、訊參數(shù)”欄中，選擇PLC對(duì)應(yīng)的波特率、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)類型、停止位等，如表3.2所示?！巴ㄓ嵆瑫r(shí)”為默認(rèn)值，除非特殊說明，一般不需修改?！巴ㄓ嵎绞健笔侵赣?jì)算機(jī)一側(cè)串口的通訊方式，是RS232或RS485，一般計(jì)算機(jī)一側(cè)都為RS232，按實(shí)際情況選擇相應(yīng)的類型即可。表3.2 通訊參數(shù)設(shè)置項(xiàng)缺省值波特率9600數(shù)據(jù)位長度7停止位長度1奇偶校驗(yàn)位偶校驗(yàn)六、組態(tài)王6.51.快速便捷的應(yīng)用設(shè)計(jì)用組態(tài)軟件構(gòu)造“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”的好處之一就是能大大縮短開發(fā)時(shí)間，并能保證系統(tǒng)的質(zhì)量。能快速便捷地進(jìn)行圖形維護(hù)和數(shù)據(jù)采集是此類系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)。組態(tài)王正是提供了豐富的快速應(yīng)用設(shè)計(jì)的工具。2.集成的開發(fā)環(huán)境最新設(shè)計(jì)的組態(tài)

27、王工程瀏覽器為用戶提供了便利的集成開發(fā)環(huán)境。控制工程師可以在工程瀏覽器中查看工程的各個(gè)部分，可以查看畫面、數(shù)據(jù)庫、配置通訊驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)計(jì)報(bào)表，可以完成系統(tǒng)的大部分配置。工程瀏覽器采用樹形結(jié)構(gòu)，操作簡單方便，容易接受。在工程瀏覽器中，用戶也可以方便地切換到組態(tài)王開發(fā)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。3.內(nèi)建可擴(kuò)充的圖形庫組態(tài)王6.5圖庫系統(tǒng)全新制作，如圖3.3所示，不僅在原來的基礎(chǔ)上更大地豐富了圖形元件，而且圖形元件具有動(dòng)態(tài)控制界面，設(shè)計(jì)者利用系統(tǒng)提供的圖庫，可以輕松構(gòu)造自己需要的圖形。為滿足不同行業(yè)用戶的需要，圖庫被設(shè)計(jì)成可擴(kuò)充的。設(shè)計(jì)者可以創(chuàng)建圖庫精靈，把它們加入到圖庫中去，或者把不再需要的精靈從圖庫中刪除。

28、設(shè)計(jì)者還可以創(chuàng)建自己的圖庫。圖3.3 圖庫管理器4.畫面（1）支持大畫面、導(dǎo)航圖：用戶可以制作任意大小的畫面，利用滾動(dòng)條和導(dǎo)航圖控制畫面顯示內(nèi)容；繪制、移動(dòng)、選擇圖素時(shí)，畫面自動(dòng)跟蹤滾動(dòng)。（2）方便的變量替換：可以單獨(dú)替換某個(gè)畫面中的變量，也可以在畫面中任意選中的圖素范圍內(nèi)進(jìn)行變量替換。（3）豐富的提示文本：系統(tǒng)提供豐富的圖素提示條文本，包括簡單圖素和組合圖素。（4）任意選擇畫面中的圖素：在畫面中使用鍵盤和鼠標(biāo)結(jié)合可以任意選擇多個(gè)圖素進(jìn)行組合、排列等操作。5.嵌入圖片組態(tài)王可以嵌入各種各樣格式的圖片，例如BMP、GIF、JPG、JPEG、PNG等。圖形的顏色僅受顯示系統(tǒng)的限制（不局限于256色

29、）。圖形大小可根據(jù)需要任意調(diào)整。6.變量定義（1）定義結(jié)構(gòu)成員時(shí)可以定義基本屬性，例如變量屬性、報(bào)警屬性和記錄屬性等。（2）定義結(jié)構(gòu)變量時(shí)自動(dòng)繼承結(jié)構(gòu)成員的屬性。（3）結(jié)構(gòu)變量可整體賦值。（4）結(jié)構(gòu)變量可作為自定義函數(shù)的參數(shù)。（5）在數(shù)據(jù)詞典中可以任意選擇多個(gè)變量集中修改變量共有屬性。7.強(qiáng)大的控制語言利用組態(tài)王可以快速構(gòu)造一個(gè)完善的“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”，但是每個(gè)工程系統(tǒng)又具有特殊性，需要一些細(xì)致的調(diào)整和擴(kuò)充的功能。組態(tài)王命令語言是集成在組態(tài)王內(nèi)部的簡便但功能強(qiáng)大的編程語言。它的作用就在于擴(kuò)充應(yīng)用系統(tǒng)的功能，以及對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行最精確的控制。七應(yīng)用界面設(shè)計(jì)1.創(chuàng)建組態(tài)畫面進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，

30、就可以為每個(gè)工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個(gè)畫面上生成互相關(guān)聯(lián)的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖形對(duì)象。這些畫面都是由組態(tài)王提供的類型豐富的圖形對(duì)象組成的。系統(tǒng)為用戶提供了矩形（圓角矩形）、直線、橢圓（圓）、扇形（圓?。?、點(diǎn)位圖、多邊形（多邊線）、文本等基本圖形對(duì)象，及按鈕、趨勢曲線窗口、報(bào)警窗口、報(bào)表等復(fù)雜的圖形對(duì)象。提供了對(duì)圖形對(duì)象在窗口內(nèi)任意移動(dòng)、縮放、改變形狀、復(fù)制、刪除、對(duì)齊等編輯操作，全面支持鍵盤、鼠標(biāo)繪圖，并可提供對(duì)圖形對(duì)象的顏色、線型、填充屬性進(jìn)行改變的操作工具。進(jìn)入新建的組態(tài)王工程，選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“文件畫面”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出對(duì)話框并設(shè)置，如圖3.4所示。圖3.4 設(shè)置畫面屬性2.動(dòng)畫連接所謂“動(dòng)畫連接”就是建立畫面的圖案與數(shù)據(jù)庫變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這樣，工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，比如溫度、液面高度等，當(dāng)它們發(fā)生變化時(shí)，通過I/O接口，將引起實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中變量的變化。給圖形對(duì)象定義動(dòng)畫連接是在“動(dòng)畫連接”對(duì)話框中進(jìn)行的。在組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中雙擊圖形對(duì)象（不能有多個(gè)圖形對(duì)象同時(shí)被選中），如雙擊“監(jiān)控主畫面”中的橢圓形的“流量計(jì)流量顯示”按鈕，會(huì)彈出動(dòng)畫連接對(duì)話框。在