工业计算机Word文件下载.docx
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4.动手实践,打开范例,仔细揣摩,并独立完成数据采集卡输入输出任务的建立并建立并运行单独的AD及DA系统,完成之后,按照自己的需要及兴趣搭建几个简单的系统运行。
四、温控系统的组成
计算机温度控制系统由温度控制仪与计算机、数据采集卡一起构成,被控对象为温箱,温箱内装有电阻加热丝构成的电炉,还有模拟温度传感器AD590。
五、温控仪基本工作原理
温度控制仪由信号转换电路、电压放大电路、可控硅移相触发器及可控硅加热电路组成。
被控制的加热炉允许温度变化范围为0~100℃.集成电路温度传感器AD590(AD590温度传感器输出电流与绝对温度成正比关系,灵敏度为1uA/K).将炉温的变化转换为电流的变化送入信号转换、电压放大电路.信号转换电路将AD590送来的电流信号转换为电压信号,然后经精密运算放大器放大、滤波后变为0~5V的标准电压信号,一路送给炉温指示仪表,直接显示炉温值。
另一路送给微机接口电路供计算机采样.计算机通过插在计算机USB总线接口上的NIUSB600812位数据采集卡将传感器送来的0~5V测量信号转换成0~FFFH的12位数字量信号,经与给定值比较,求出偏差值,然后对偏差值进行控制运算,得到控制温度变化的输出量,再经过NIUSB6008将该数字输出量经12位D/A转换器变为0~5V的模拟电压信号送入可控硅移相触发器,触发器输出相应控制角的触发脉冲给可控硅,控制可控硅的导通与关断,从而达到控制炉温的目的。
六、思考题
1.数据采集系统差分输入与单端输入有些什么区别?
各有什么优缺点?
单端输入:
输入信号以共同的地线为基准,判断信号与GND的电压差
优点:
连接较短,所有输入信号与信号源共地
缺点:
抗干扰能力差
差分输入:
判断两个信号线的电压差,每个输入信号都有自己的基准地线。
可以有效抑制共模干扰信号,提高采集精度
接线较单端复杂
2.dasylab相对于ni其他软件有什么优缺点?
Dasylab都是用一些功能模块来建立系统,模块间用“导线”连接,相对于NI其他软件而言编程更方便,效率更高,功能更直观,图形化的界面,无需繁琐的编程工作,满足非专业编程人员的测试需要,通过多种功能模块的搭建可方便完成数据采集、显示、存储、分析、统计、运算、控制、触发等各种功能
3.利用你的发散思维,罗列出dasylab的应用场合,越多越好。
利用Dasylab可以应用于各种工业控制场合进行控制系统的搭建、测试,如温度控制,液面控制,压力控制,流量控制等。
4.给出一个你心目中dasylab的理想应用,用简单的dasylab模块画出来并辅以简洁的说明。
利用Slider分别设置给定的液面高度和温度,并通过Scaling进行换算,
通过Recorder显示给定液面高度和温度,Analog
Input对水池温度、液面高度进行数据采集输入,通过Scaling进行换算通过Recorder显示当前液面高度和温度,通过对PID参数设置来调节泳池液面高度和温度,通过选择合适的参数获得最佳的响应曲线,最后通过模块Analog
Output进行输出,从而达到温度液面高度控制作用。
七、实验总结
通过本次实验了解了温控仪的组成和基本工作原理,如何对数据采集卡进行设置,以及对Dasylab有了简单的认识,通过阅读相关帮助文件学会了如何用Dasylab设计简单的控制系统,通过实验了结了计算机是如何进行数据采集控制的,对计算机在工业控制领域的应用有了一定了解。
实验二基于DASYLab的的温度控制系统设计实验
利用Dasylab软件实现基本的PID温度控制算法。
同实验一。
1.利用NImax建立数据采集卡的输入输出任务。
2.在前面实验的基础上,在DASYLab工作区搭建完整的P、PI、PD、PID控制电路,设置相应的参数,运行程序查看控制效果。
3.分别搭建模入、模出通道并验证其有效性
4.在选取系统提供的PID模块,创建完整PID系统,添加合适的辅助模块,观察温度曲线。
在做好一组算法曲线之后,打开温箱外壳,自然冷却,待温度低于30度时装回外壳,再做另外一种算法。
对上课所学内容一一印证。
5.在有时间的情况之下,参考图自行搭建PID系统。
6.观察此次实验曲线和前面的采样曲线有什么区别?
到达峰值的时间?
超调量的大小等。
7.实验说明:
当给定温度为40°
C时,控制电流曲线和测量温度值、误差变化如图
有关上面给出程序框图的说明:
1)程序框图为最小系统仅供参考,各人可根据自身的具体情况做适当的修改,譬如图的PID控制响应曲线上面有毛刺,不平滑,如果考虑在内,应当怎样去除毛刺?
构建出一个实际应用的仪器面板应当如何做?
2)上面的图示并未反映各个模块具体是怎么配置的情况,请自行分析,适当地设置。
3)有关PID参数的整定,请按照教科书或参考材料上的介绍的方法先做一个规划,有序地进行。
四、实验步骤
1.实验前认真阅读注意事项;
2.检查温控箱和数据采集卡的连线是否接好;
3.打开电脑,确定温控仪是否处在机控状态;
4.用NImax软件对数据采集卡进行配置(建立输入输出任务)。
然后进入NIDASYLab软件界面,点击老师通过电子教室分发的相关文档学习了解usb6008、nimax软件的设置,dasylab的基本用法;
5.选取模入通道模块、系统自带PID模块、模出通道及一些虚拟仪表等构成闭环;
6.设定合适的PID参数;
7.设定好以后点击启动按钮开始实验,观察实验现象;
8.做完一种算法实验后,关掉温度控制仪电源,打开温箱的外壳,使其自然冷却。
9.待炉温下降至30度以下,选择另外一种算法,用上述同样的方法重复前面的步骤实验;
10.观察此次实验曲线和前面的采样曲线有什么区别:
包括到达峰值的时间,超调量的大小等。
11.完善最小系统,加上滤波等模块,建立仪器面板等组成一个较为实用的系统。
五、实验注意事项
1.确定温控仪处在机控状态。
控制方式一定要处于机控,否则可能炉温上升过快,采样失败,更有可能导致炉温过热,烧毁电炉。
2.升温时电流大小达到0.9A左右
3.温度给定设在40度左右,以延长电炉的寿命并缩短实验时间。
4.采样期间因其过程较慢,要耐心等待。
5.每过一段时间用手触碰温箱的外壳,如果手感觉不烫,就说明温度没有失控。
6.务必先预习DASYLab帮助中“Basics、Tutorial”部分内容,而后再设计编程,以免浪费时间。
7.先利用控制模块组中的PID模块组成系统并改变参数做实验,然后不使用控制模块组中的PID模块,自行搭建PID控制模块试试。
8.因预习时同学们手头不一定有数据采集卡,因此可以暂时用声卡或信号发生器代替,到实际做实验时将其替换回即可。
六、实验步骤:
1.建立输入输出任务后进入NI
DASYLab软件界面,搭建PID控制系统:
对Scaling中的a、b参数分别设置为20和0,将Slider调至2V,电机启动按钮开始实验,通过观察Recorder中曲线得最终稳定温度值为43度,对Scaling参数进行修正,将b参数设置为“-3”,a保持不变。
2.PID参数调节:
待炉温下降至30度以下,调节PID
Control模块设置PID算法,改变
P、I、D的参数后点击开始按钮开始实验,观察Recorder中曲线,然后选择另一种实验步骤,重复上述步骤观察Recorder中曲线的变化情况,对比几次算法所产生的曲线,选择响应最佳的那一种算法。
由于本次实验时间有限,通过改变几次PID参数后得出最佳响应参数为P=10,I=0,D=0,此算法下输出响应如图
七、思考题
1.现在的温控系统只能控制炉温的上升,炉温的下降要靠自然冷却,所以在此期间无法通过计算机控制,如果是由你来设计一个温度控制系统,应该如何改进,以便炉温的上升和下降都能用计算机控制?
可以加入一个风扇,用工控机控制,当炉温高于设定值时,驱动风扇使温度
下降,当炉温低于设定值时风扇不工作,利用PID模块对风扇转速进行调节,由于本次实验中传感器对炉温的变化反应灵敏,故风扇功率不宜过大,否则会导致温度下降过大。
2.对于数据采集过程中产生的毛刺,如何去除?
用哪个模块?
简要说明之。
可采用滤波,使用digitalfilter模块,采用低通滤波器
3.感觉温度上升太慢,要针对这点改进,即做到温度上升较快,而又满足控制优化的目标,应当如何改进,给出dasylab的实际连线图,并简要说明之。
要使温度上升较快而又满足控制优化目标则应对PID模块进行调整,实验中只有PID环节而没有反馈环节,因此可以可PID加一反馈环节
基于Dasylab的网络测试系统研究
一、实验目的:
通过实验了解网络测控系统的组成及应用前景。
二、实验设备:
同实验一
三、实验内容:
不相邻的同学二人一组,在前面实验的基础上,一人设置成服务器,另一人设置成客户机,在原有程序基础上加入网络传输等模块并合理地配置之后,双方启动程序,服务器端向客户机端发送数据,在观察结果无误之后,二人交换服务器与客户机的角色直至完成实验。
四、实验步骤:
1.网络测试系统组成
在对某型号的武器装备试验进行测试时,由于试验现场环境恶劣且具有危险,而且要求对该信号进行定期或不定期的监测,在这种情况下,我们采用了网络测试技术,其测试连接如图1所示。
图中的Dewebook是集信号调理和A/D数据采集功能于一身的仪器,由在试验现场的电脑(服务器)通过1394口的数据线与其连接,运行虚拟仪器软件Dasylab10.0的程序对其进行控制。
将测试数据采集后,存入服务器的同时通过LAN网络发送给远端的客户机,由客户机进行数据整理、分析。
2.TCP/IP网络设置
2.1设置IP地址
在服务器上设置IP地址如下:
IP地址(I):
192.168.0.228;
子关掩码(U):
255.255.255.0。
在客户机上设置IP地址如下:
192.168.0.225;
2.2建立两机间的网络通讯
在客户机WINDOWS桌面下,点击“开始”,在点击“运行”,键入“command”命令,点击“确定”。
在出现的DOS界面下PING服务器的IP地址,即键入“ping192.168.0.228”,回车后如出现图所示,即表明两电脑之间的网络可以互联互通。
3.3、Dasylab软件设计与模块设置
3.1服务器的Dasylab程序设计
程序的主要模块有A/D采样、数字示波、工程量转换、数据存盘、和网络传输。
在Dasylab程序界面下点击“measurement”的下拉菜单,点击“remotecontrol”,来进行远程控制的设置,定义此机为
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