《工業(yè)過程控制技術(shù)實踐教程》課件第10章

項目十計算機直接控制(DDC)系統(tǒng)實訓10.1實訓目的10.2實訓原理10.3計算機直接控制(DDC)實訓系統(tǒng)介紹10.4實訓內(nèi)容

10.1實訓目的

了解計算機直接控制系統(tǒng)的工作原理，理解計算機直接控制系統(tǒng)應(yīng)用的基礎(chǔ)概念和基本知識，掌握計算機直接控制系統(tǒng)在過程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。 10.2實訓原理

現(xiàn)代自動化技術(shù)領(lǐng)域中，計算機技術(shù)和自動化技術(shù)被認為是發(fā)展最為迅速的兩個分支，計算機控制技術(shù)是這兩個分支相結(jié)合的產(chǎn)物，是工業(yè)自動化的重要支柱。計算機控制可分為集中控制、分布式控制和直接數(shù)字控制等。直接數(shù)字控制系統(tǒng)是用一臺工業(yè)計算機配以適當?shù)妮斎胼敵鲈O(shè)備，從生產(chǎn)過程中經(jīng)輸入通道獲取信息，按照預(yù)先規(guī)定的控制算法

(如PID、內(nèi)回流等)計算出控制量，并通過輸出通道，直接作用在執(zhí)行機構(gòu)上，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)、實驗過程的閉環(huán)控制，通常它有幾十個控制回路。圖10－1

DDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

DDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖10－1所示。實驗過程中的各種物理量(如溫度、壓力、流量、液位等)由一次儀表(如溫度變送器、壓力變送器等)測量放大，統(tǒng)一變換為4mA～20mA(或1V～5V)信號，通過ICP7017模/數(shù)轉(zhuǎn)換，作為DDC的輸入，計算機按照預(yù)定的控制程序，對被測量進行必要的處理、分析和比較，并按一定的規(guī)律(如PID控制規(guī)律)進行

運算，從而得出控制量的改變值，輸出到ICP7024數(shù)/模轉(zhuǎn)換直接控制執(zhí)行機構(gòu)。ICP7017是帶通信功能的A/D采集卡，ICP7024是帶通信功能的D/A輸出卡。作為工控機A/D采集

卡的延伸產(chǎn)品在工控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。10.3計算機直接控制(DDC)實訓系統(tǒng)介紹

1.實訓對象和信號系統(tǒng)

控制對象、信號面板和組態(tài)軟件的安裝請參照項目九中的相關(guān)內(nèi)容。

2.DDC控制實訓系統(tǒng)部件介紹

(1)ICP7017：8通道模擬量輸入模塊。ICP7017面板如圖10－2所示，ICP7017模塊采用DC24V供電，并提供4通道的輸入端口。每一通道根據(jù)表10－1可輸入允許范圍的電壓或電流，并支持RS485通信。圖10－2

ICP7017面板圖表10－1

ICP7017功能表

(2)ICP－7024：4通道模擬量輸出模塊。ICP7024面板如圖10－3所示。ICP7024模塊采用DC24V供電，并提供4通道的輸出端口。每一通道根據(jù)表10－2可輸入允許范圍的電壓或電流，支持485通信。圖10－3

ICP7024面板圖表10－2

ICP7024功能表

3.ICP7017模塊的功能介紹

(1)ICP7017模塊：8通道模擬量輸入模塊。工作電源：DC24V；輸入類型：電壓、電流。輸入范圍：-150mV～150mV，-500mV～500mV，-1V～1V，-5V～5V，-10V～10V，-2mA～20mA。

通信方式：485通信。

ICP7017模塊外部接線圖見圖10－4。任一通道的接線方式見圖10－5。圖10－4

ICP7017接線圖圖10－5

ICP7017任一通道接線圖

(2)ICP7024模塊：4路電壓型模擬量輸出，4路電流型模擬量輸出。工作電源：DC24V。

電流輸出范圍：0mA～20mA，4mA～20mA。

電壓輸出范圍：-10V～10V，0V～10V，-5V～5V，0V～5V。

通信方式：485通信。

ICP7024模塊外部接線圖見圖10－6。任一通道的接線方式見圖10－7。圖10－6

ICP7024接線圖圖10－7

ICP7024任一通道接線圖

4.7000Utility軟件

7000Utility軟件是研華公司7000系列模塊附帶的上位機組態(tài)軟件，用于組態(tài)I/O模塊ICP7017、ICP7024，主要提供以下功能:

(1)檢測與主機相連的7000系列模塊。

(2)設(shè)置7000系列模塊的配置。

(3)對7000系列各個模塊執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入或數(shù)據(jù)輸出。

(4)保存檢測到模塊的信息(文件格式為*.map)

7000Utility軟件的使用界面如圖10－8所示。圖10－8

7000Utility軟件界面圖10－9

7000Utility軟件設(shè)置界面圖10－10

7000Utility軟件通信檢測界面

5.ICP7000計算機組態(tài)介紹

ICP7000通過RS485－232轉(zhuǎn)換通信硬件和組態(tài)軟件進行設(shè)備通信組態(tài)，可采集到ICP7017輸入模塊送來的檢測信號(如液位、溫度、流量)，在組態(tài)軟件中編寫PID控制算法，再由計算機送出輸出控制信號到ICP7024,最后輸出到執(zhí)行機構(gòu)的控制端，即可組成閉環(huán)控制。通過畫面組態(tài)、動畫組態(tài)和策略組態(tài)等，可以很好地完成計算機動態(tài)實時監(jiān)控對象的運行情況,并做出豐富的動態(tài)實時、歷史圖形曲線。組態(tài)可以分為主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫、運行策略五大塊內(nèi)容，完成這五項，即完成組態(tài)的全過程。在用戶窗口選項菜單中，可建立所有的計算機監(jiān)控界面組態(tài)窗口,如圖10－11所示。圖10－11用戶窗口菜單圖10－12設(shè)備組態(tài)窗口不同的實驗需要采集不同的數(shù)據(jù)，設(shè)置不同的通道。ICP7017模塊同時提供4路電壓輸入通道。若實驗中只要用到一個通道，則不同的實驗可以共用一個通道。例如：通道

AD0上的數(shù)據(jù)對象為pv1，那么流量、溫度、液位等都可以通過這個通道采集，只是需要在用戶窗口里的控制腳本中把pv1轉(zhuǎn)化為流量、溫度、液位的對應(yīng)值即可。通道組態(tài)連接表見表10－3。表10－3通道組態(tài)連接表圖10－13組態(tài)界面圖10－14實時數(shù)據(jù)庫

10.4實訓內(nèi)容

基于DDC控制系統(tǒng)進行實訓的實驗?zāi)康?、原理、?nèi)容以及要求可參考項目九中的各項實驗。以下僅列出實驗接線圖，供參考。

1.上水箱液位PID整定實驗接線圖

上水箱液位PID整定實驗接線如圖10－15所示。圖10－15上水箱液位PID整定實驗接線圖

2.二階中水箱液位PID整定實驗接線圖

圖10－16