計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例(增加)課件

1、 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 大連理工大學(xué)出版社大連理工大學(xué)出版社 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例第第11章章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)例 本章主要從實(shí)際應(yīng)用的角度，介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與步驟，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并給出了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例。 學(xué)習(xí)任務(wù)l熟悉計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與步驟。 l掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 主要內(nèi)容主要內(nèi)容l11.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟l11.2 電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)l11.3 變頻恒壓供水計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)變頻

2、恒壓供水計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)l本章小結(jié)本章小結(jié) l習(xí)題與思考習(xí)題與思考 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到實(shí)施計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)到實(shí)施的整個(gè)過程如下的整個(gè)過程如下l（1）總體方案的設(shè)計(jì); l（2）工作計(jì)劃的制訂與實(shí)施; l（3）計(jì)算機(jī)及儀表的選型; l（4）訂貨、驗(yàn)收; l（5）各方面的人員安排、調(diào)配; l（6）控制系統(tǒng)的研究、開發(fā)、集成、安裝、調(diào)試; l（7）工程的驗(yàn)收和投入使用; l（8）其他相關(guān)工作。 11.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與步驟l由于被控系統(tǒng)的不同，要求計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制功能也不相同，因此其組成規(guī)模及構(gòu)成方式也是靈活多樣的，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法和主要步驟大體上是

3、相同的，即系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)的選擇，控制算法的確定，硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)等。l11.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則l11.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟11.1.1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則 l1.安全可靠 l2.操作、維護(hù)與維修方便 l3.實(shí)時(shí)性強(qiáng) l4.通用性好 l5.經(jīng)濟(jì)性高 11.1.2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟l計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研制可分為四個(gè)階段: l（1）工程項(xiàng)目與控制任務(wù)的確定階段; l（2）工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段; l（3）離線仿真和調(diào)試階段; l（4）在線調(diào)試和運(yùn)行階段。 1.工程項(xiàng)目與控制任務(wù)的確定階段工程項(xiàng)目與控制任務(wù)的確定階段l（1

4、）甲方提出任務(wù)委托書。l（2）乙方研究任務(wù)委托書。l（3）雙方對(duì)委托書進(jìn)行確認(rèn)修改。l（4）乙方初步進(jìn)行系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。l（5）乙方進(jìn)行方案可行性論證。l（6）簽訂合同書。l需要指出的是，現(xiàn)今的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)和實(shí)施項(xiàng)目也與其他工程項(xiàng)目類似，越來越多地引入規(guī)范的工程招標(biāo)形式，即先由甲方將所需要解決的技術(shù)問題和項(xiàng)目要求（包括各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)、技術(shù)服務(wù)內(nèi)容、工期等）提出，并寫好標(biāo)書，由招標(biāo)公司公開向社會(huì)招標(biāo);感興趣的單位都可以擬訂好投標(biāo)書在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)投標(biāo);最后由專家組開標(biāo)、評(píng)標(biāo)等，確定中標(biāo)的單位就是乙方。 2.工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段(1) l工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段主要包括組建項(xiàng)目研制小組

5、、系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)、方案論證與評(píng)審、硬件和軟件的細(xì)化設(shè)計(jì)、制作調(diào)試、系統(tǒng)組裝等。 l在簽訂了合同或協(xié)議后，系統(tǒng)的研制便進(jìn)入了實(shí)質(zhì)性設(shè)計(jì)階段。首先應(yīng)組建項(xiàng)目組，其成員應(yīng)由懂得計(jì)算機(jī)硬件、軟件和有控制經(jīng)驗(yàn)、生產(chǎn)、工藝流程知識(shí)的技術(shù)人員組成，還要明確分工和相互的協(xié)調(diào)合作關(guān)系。 2.工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段(2)l系統(tǒng)總體方案包括硬件總體方案和軟件總體方案。硬件和軟件的設(shè)計(jì)是相互有機(jī)聯(lián)系的。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)要經(jīng)過多次的協(xié)調(diào)和反復(fù)，最后才能形成合理的統(tǒng)一的總體設(shè)計(jì)方案?？傮w設(shè)計(jì)方案應(yīng)形成較為詳細(xì)的文件，包括硬件和軟件的框圖、控制策略和控制算法的確定，并建立說明文檔?？傮w設(shè)計(jì)方案形成后應(yīng)邀請有關(guān)專

6、家、主管領(lǐng)導(dǎo)及甲方代表對(duì)方案做進(jìn)一步論證與評(píng)審，進(jìn)行最后把關(guān)和最終裁定。評(píng)審后重新修改、確定的總體設(shè)計(jì)方案是進(jìn)行具體設(shè)計(jì)和工程實(shí)施的依據(jù)，作為正式文件存檔，原則上不應(yīng)再做大的改動(dòng)，這步驟對(duì)于大型項(xiàng)目尤其重要。2.工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段(3)l硬件和軟件的分別細(xì)化設(shè)計(jì)就是將總體方案具體化，落實(shí)到框圖的底層，然后進(jìn)行底層塊內(nèi)的結(jié)構(gòu)細(xì)化設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)包括主機(jī)和通用模板的選購、專用模板（如電平轉(zhuǎn)換模板、光電隔離模板、驅(qū)動(dòng)放大模板等）的設(shè)計(jì)、電源模塊的設(shè)計(jì)、控制柜的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等;對(duì)軟件設(shè)計(jì)來說，就是將一個(gè)個(gè)模塊編成一段段的程序。硬件、軟件的設(shè)計(jì)都需要邊設(shè)計(jì)、邊調(diào)試、邊修改，往往經(jīng)過

7、幾個(gè)反復(fù)過程才能完成。此步驟只能在總體方案評(píng)審后進(jìn)行，如果進(jìn)行得太早就會(huì)造成資源的浪費(fèi)和返工。 2.工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段(4)l在完成硬件和軟件的設(shè)計(jì)后，就分別進(jìn)入制作和調(diào)試階段。硬件制作可以在實(shí)驗(yàn)室自行完成或委托加工制作，硬件調(diào)試包括器件測試、電路板調(diào)試、子功能模塊調(diào)試、控制柜的安裝調(diào)試等;軟件調(diào)試是根據(jù)軟件流程框圖編制各模塊程序的源代碼，采取設(shè)置斷點(diǎn)、單步追蹤等手段檢驗(yàn)軟件模塊的功能及正確性，然后進(jìn)行編譯以及必要的連接，生成計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的目標(biāo)代碼。 l當(dāng)硬件和軟件分別調(diào)試通過后就可以進(jìn)行系統(tǒng)的組裝，組裝是離線仿真和調(diào)試階段的前提和必要條件。3.離線仿真和調(diào)試階段離線仿真和調(diào)試階

8、段l所謂離線仿真和調(diào)試是指在實(shí)驗(yàn)室而不是在工業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行的仿真和調(diào)試。離線仿真和調(diào)試后，還要進(jìn)行考機(jī)運(yùn)行?？紮C(jī)的目的是要在連續(xù)運(yùn)行中暴露問題和解決問題。 4.在線調(diào)試和運(yùn)行階段在線調(diào)試和運(yùn)行階段l系統(tǒng)離線仿真和調(diào)試后便可進(jìn)行在線調(diào)試和運(yùn)行。在線調(diào)試和運(yùn)行就是將系統(tǒng)和生產(chǎn)過程連接在一起，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行，盡管系統(tǒng)已經(jīng)通過了離線仿真和調(diào)試，但工業(yè)現(xiàn)場情況十分復(fù)雜?，F(xiàn)場調(diào)試和運(yùn)行仍可能出現(xiàn)問題，因此必須重視現(xiàn)場調(diào)試環(huán)節(jié)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，認(rèn)真分析加以解決。系統(tǒng)運(yùn)行正常后，再試運(yùn)行一段時(shí)間，即可組織驗(yàn)收。 l驗(yàn)收是系統(tǒng)項(xiàng)目最終完成的標(biāo)志，應(yīng)由甲方主持，乙方參加，雙方協(xié)同辦理，共同組織材料，驗(yàn)收完畢后應(yīng)

9、形成驗(yàn)收文件存檔。 11.1.3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) l在研制一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程項(xiàng)目過程中，要預(yù)先擬定好科學(xué)合理的設(shè)計(jì)步驟，并嚴(yán)格按照此步驟有條不紊地進(jìn)行。如果步驟不清楚，或者每一步做什么不明確，就有可能引起研制過程中的混亂甚至返工，造成資源的浪費(fèi)。實(shí)際系統(tǒng)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)應(yīng)該按照本章11.1.2節(jié)所述步驟進(jìn)行。本節(jié)就系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)問題作進(jìn)一步討論，這些內(nèi)容對(duì)實(shí)際工作有重要的指導(dǎo)意義。 1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì) l總體設(shè)計(jì)方案中首先要確定整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和類型 ;l另外總體設(shè)計(jì)方案中還要包括硬件設(shè)計(jì)與

10、軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)部分，具體設(shè)計(jì)時(shí)一般采用“黑箱”設(shè)計(jì)方法，就是根據(jù)控制要求，將完成控制任務(wù)所需的各功能單元、模塊以及控制對(duì)象，采用框圖表示，從而形成系統(tǒng)的總體框圖;l總體設(shè)計(jì)方案中還應(yīng)包括控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場工藝的要求，比如為了安裝某個(gè)關(guān)鍵的現(xiàn)場儀表，需要改裝某根管道;為了控制方案的實(shí)施，需要工藝人員的配合，增加現(xiàn)場氣源等。總之，總體設(shè)計(jì)方案是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，需要對(duì)生 產(chǎn)工藝的深入了解以及工藝技術(shù)人員的支持與配合。 （1）硬件總體方案設(shè)計(jì)）硬件總體方案設(shè)計(jì)l計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)方案主要包括以下各方面的內(nèi)容: l系統(tǒng)的構(gòu)成方式; l現(xiàn)場設(shè)備及自動(dòng)化儀表的選擇; l人機(jī)接口方式; l系統(tǒng)的控

11、制機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì); l抗干擾措施等。 （2）軟件總體方案設(shè)計(jì)）軟件總體方案設(shè)計(jì)l軟件總體方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是確定軟件平臺(tái)、軟件結(jié)構(gòu)、任務(wù)分解、建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、控制策略和算法的實(shí)現(xiàn)等。在軟件設(shè)計(jì)中也應(yīng)采用結(jié)構(gòu)化、模塊化、通用化的設(shè)計(jì)方法，自上而下或是自下而上地畫出軟件結(jié)構(gòu)框圖，逐級(jí)細(xì)化，直到能清楚地表示出控 制系統(tǒng)所要解決的問題為止。將商品化的監(jiān)控組態(tài)軟件經(jīng)二次開發(fā)后用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，是當(dāng)今計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)有效的方法之一。 （3）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)）系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) l軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)是密切相關(guān)的，它們結(jié)合在一起便構(gòu)成了整個(gè)系統(tǒng)的總體方案，總體方案是系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)時(shí)的依據(jù)，應(yīng)在工藝技術(shù)

12、人員的配合下，從合理性、經(jīng)濟(jì)性及可行性等方面反復(fù)論證形成。經(jīng)論證可行后的總體方案，要形成文件，建立完整的總體方案文檔，其內(nèi)容包括: l系統(tǒng)的主要功能、技術(shù)指標(biāo)、原理性框圖及文字說明; l控制策略與算法; l系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)與配置，主要的軟件功能、結(jié)構(gòu)、平臺(tái)及實(shí)現(xiàn)框圖; l方案的比較與選擇; l抗干擾措施與可靠性設(shè)計(jì); l機(jī)柜或機(jī)箱的結(jié)構(gòu)與外形設(shè)計(jì); l經(jīng)費(fèi)和進(jìn)度計(jì)劃的安排; l對(duì)現(xiàn)場條件的要求。 2.硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)硬件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) l（1）選擇系統(tǒng)的總線 l（2）選擇輸入/輸出通道 l（3）選擇現(xiàn)場設(shè)備 3.軟件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)軟件的工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) l由于許多型號(hào)的工業(yè)控制機(jī)或計(jì)算機(jī)集

13、散控制系統(tǒng)都配有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控程序、各種控制及運(yùn)算軟件模塊、組態(tài)軟件等，所以采用工業(yè)控制機(jī)來組建計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅能大大減少硬件設(shè)計(jì)的工作量，而且可以使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者根據(jù)控制要求，選擇所需要的模塊進(jìn)行組態(tài)，在較短的時(shí)間內(nèi)開發(fā)出目標(biāo)系統(tǒng)軟件。因此，在項(xiàng)目資金較為充裕的情況下，可根據(jù)情況首選質(zhì)量可靠、信譽(yù)好的品牌工業(yè)控制機(jī)，這樣在充分保證硬件質(zhì)量的同時(shí)，能夠獲得較為豐富的軟件技術(shù)支持。此外，還可選擇商品化的工控軟件，在減少軟件工作量的同時(shí)，達(dá)到較高的整體水平。 l當(dāng)然并不是所有的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)都能給系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來上述的方便，有些工業(yè)控制機(jī)只能提供硬件設(shè)計(jì)的方便，而應(yīng)用軟件需自行開發(fā)。比較常見的是

14、需要自行研制開發(fā)有關(guān)控制策略與算法、針對(duì)解決具體問題的軟件模塊、在某一軟件平臺(tái)上進(jìn)行組態(tài)等。自行開發(fā)控制軟件時(shí)，應(yīng)先畫出程序總體流程圖和各功能模塊圖，再選擇程序設(shè)計(jì)語言，然后編制程序。程序編制應(yīng)先編制模塊，然后編制整體程序。 4.控制系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行控制系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行 l（1）離線仿真與調(diào)試 l 硬件調(diào)試 l 軟件調(diào)試 l（2）系統(tǒng)仿真l（3）在線調(diào)試和運(yùn)行 硬件調(diào)試。硬件調(diào)試。l對(duì)于各種標(biāo)準(zhǔn)功能模塊，按照說明書檢查主要功能。比如主機(jī)板（CPU板）上RAM區(qū)的讀寫功能、ROM區(qū)的讀出功能、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路等的正確性。 l在調(diào)試A/D和D/A模板之前，必須準(zhǔn)備好信號(hào)源、數(shù)字電壓表、電流表等。

15、對(duì)這兩種模板要先檢查信號(hào)的零點(diǎn)和滿量程，然后再分擋檢查。比如滿量程的25%、50%、75%、100%，并且上行和下行循環(huán)調(diào)試，以便檢查線性度是否符合要求。如果有多路開關(guān)板，應(yīng)測試各通路是否正確切換。 l利用開關(guān)量輸入和輸出程序來檢查開關(guān)量輸入（DI）和開關(guān)量輸出（DO）模板。測試時(shí)可在輸入端輸入開關(guān)量信號(hào)，檢查讀入狀態(tài)的正確性，在輸出端檢查輸出狀態(tài)的正確性。l硬件調(diào)試還包括現(xiàn)場儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)試，如壓力變送器、差壓變送器、流量變送器、溫度變送器以及電動(dòng)或氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥等，這些儀表必須在安裝之前按照說明書要求校驗(yàn)。若是分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和集散計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，還要調(diào)試通信功能，驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。

16、 軟件調(diào)試軟件調(diào)試l軟件調(diào)試包括對(duì)各個(gè)子程序、功能模塊、主程序的分別調(diào)試以及整體程序的聯(lián)合調(diào)試。有時(shí)為了調(diào)試某些程序，可能需要編寫臨時(shí)性的輔助程序。 l軟件調(diào)試的方法一般采取自下而上的連級(jí)調(diào)試。這些程序的調(diào)試比較簡單，用開發(fā)裝置（或仿真器）以及計(jì)算機(jī)提供的調(diào)試程序就可以進(jìn)行調(diào)試。程序設(shè)計(jì)一般采用匯編語言和高級(jí)語言混合編程。對(duì)處理速度和實(shí)時(shí)性要求高的部分用匯編語言編程（如數(shù)據(jù)采集、時(shí)鐘、中斷、控制輸出等）;處理速度和實(shí)時(shí)性要求不高的部分用高級(jí)語言編程（如數(shù)據(jù)處理、變換、圖形顯示、打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表等）。 （2）系統(tǒng)仿真）系統(tǒng)仿真l所謂系統(tǒng)仿真，就是應(yīng)用相似原理和類比關(guān)系來研究事物，也就是用模型來代替

17、實(shí)際生產(chǎn)過程（即被控對(duì)象）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 l系統(tǒng)仿真有以下三種類型:全物理仿真（或稱在模擬環(huán)境條件下的全實(shí)物仿真）、半物理仿真（或稱硬件閉路動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)）、數(shù)字仿真（或稱計(jì)算機(jī)仿真）。系統(tǒng)仿真盡量采用全物理或半物理仿真，試驗(yàn)條件或工作狀態(tài)越接近真實(shí)生產(chǎn)過程，其效果也就越好。對(duì)于純數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一般可做到全物理仿真;而對(duì)于閉環(huán)控制系統(tǒng)，要做到全物理仿真幾乎是不可能的，因?yàn)槲覀儾豢赡軐?shí)際生產(chǎn)過程搬到實(shí)驗(yàn)室中，因此，閉環(huán)控制系統(tǒng)只能做到半物理仿真，被控對(duì)象可用實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠泶妗?l在系統(tǒng)仿真的基礎(chǔ)上，進(jìn)行長時(shí)間的考機(jī)試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行環(huán)境的要求，需要進(jìn)行特殊運(yùn)行條件的考驗(yàn)。例如，高溫和低溫劇變運(yùn)行試驗(yàn)

18、，振動(dòng)和抗電磁干擾試驗(yàn)，電源電壓突變和掉電保護(hù)試驗(yàn)等。 （3）在線調(diào)試和運(yùn)行）在線調(diào)試和運(yùn)行 l在所有的準(zhǔn)備工作做好之后，即可開始在線調(diào)試和運(yùn)行，在此過程中，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員與技術(shù)人員要密切配合，制訂出調(diào)試計(jì)劃、實(shí)施方案、安全措施、分工合作細(xì)則等，以避免或減少因調(diào)試給生產(chǎn)帶來不良影響?，F(xiàn)場的調(diào)試與投入運(yùn)行過程應(yīng)遵循從小到大、從易到難、從手動(dòng)到自動(dòng)、從簡單回路到復(fù)雜回路、先開環(huán)后閉環(huán)逐步過渡的原則，穩(wěn)妥地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。 l計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的投入運(yùn)行是一個(gè)系統(tǒng)工程，是對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的全面檢查和考核，要特別注意一些容易忽視的問題，如現(xiàn)場儀表與執(zhí)行機(jī)構(gòu)的安裝位置、現(xiàn)場校驗(yàn)，各種接線與導(dǎo)管的正確連接

19、、系統(tǒng)的抗干擾措施、供電與接地、安全防護(hù)措施等。設(shè)計(jì)者應(yīng)該有嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，一絲不茍地解決問題，絕不允許回避和掩蓋矛盾，對(duì)于系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性應(yīng)長期考驗(yàn)，針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的特殊環(huán)境，采取有效的措施。 11.2 電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)l在冶金、化工、電力、造紙、機(jī)械制造和食品加工等許多生產(chǎn)過程中，人們需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐的溫度進(jìn)行檢測和控制，因此，溫度是工業(yè)控制對(duì)象中一個(gè)比較常見的被控參數(shù)。本小節(jié)以在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛的電阻爐為被控對(duì)象，采用MCS51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，介紹電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成，并完

20、成系統(tǒng)總體控制方案和達(dá)林算法控制器的設(shè)計(jì)，給出系統(tǒng)硬件原理框圖和軟件設(shè)計(jì)流程圖等。 11.2.1 電阻爐及其控制要求電阻爐及其控制要求 l1.電阻爐組成及其加熱方式 l2.控制要求 1.電阻爐組成及其加熱方式電阻爐組成及其加熱方式 l電阻爐是工業(yè)爐的一種，是利用電流通過電熱體元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能來加熱或者熔化元件或物料的熱加工設(shè)備。電阻爐由爐體、電氣控制系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成，爐體由爐殼、加熱器、爐襯（包括隔熱屏）等部件組成。由于爐子的種類不同，因而所使用的燃料和加熱方法也不同;由于工藝不同，所要求的溫度高低不同，因而所采用的測溫元件和測溫方法也不同;產(chǎn)品工藝不同，對(duì)控溫精度要求不同，因而控制系統(tǒng)

21、的組成也不相同。電氣控制系統(tǒng)包括主機(jī)與外圍電路、儀表顯示等。輔助系統(tǒng)通常指傳動(dòng)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，因爐種的不同而各異。 l電阻爐的類型根據(jù)其熱量產(chǎn)生的方式不同，可分為間接加熱式和直接加熱式兩大類。間接加熱式電阻爐，就是在爐子內(nèi)部有專用的電阻材料制作的加熱元件，電流通過加熱元件時(shí)產(chǎn)生熱量，再通過熱的傳導(dǎo)、對(duì)流、輻射而使放置在爐中的爐料被加熱。直接加熱式電阻爐，是將電源直接接在所需加熱的材料上，讓強(qiáng)大的電流直接流過所需加熱的材料，使材料本身發(fā)熱從而達(dá)到加熱的效果。工業(yè)電阻爐，大部分采用間接加熱式，只有一小部分采用直接加熱式。由于電阻爐具有熱效率高、熱量損失小、加熱方式簡單、溫度場分布 均勻

22、、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。 2.控制要求控制要求l本系統(tǒng)中所選用的加熱爐為間接加熱式電阻爐，控制要求為: （1）采用一臺(tái)主機(jī)控制8個(gè)同樣規(guī)格的電阻爐溫度; l（2）電爐額定功率為20 kW; l（3）恒溫正常工作溫度為1000，控溫精度為1%; l（4）電阻爐溫度按預(yù)定的規(guī)律變化，超調(diào)量應(yīng)盡可能小，且具有良好的穩(wěn)定性; l（5）具有溫度、曲線自動(dòng)顯示和打印功能，顯示精度為1; l（6）具有報(bào)警、參數(shù)設(shè)定、溫度曲線修改設(shè)置等功能。 11.2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)l1.控制系統(tǒng)組成l2.控制系統(tǒng)工作原理控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成l電阻爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要由主機(jī)、溫度檢測裝置、A/D轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行

23、機(jī)構(gòu)及輔助電路組成。系統(tǒng)中主機(jī)可以選用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、單片微型計(jì)算機(jī)或可編程序控制器中的一種作為控制器，再根據(jù)系統(tǒng)控制要求，選擇一種合理的控制算法對(duì)電阻爐溫度進(jìn)行控制。控制系統(tǒng)組成框圖如圖11-1所示。采用熱電偶作為測溫元件，經(jīng)變送器及A/D轉(zhuǎn)換電路對(duì)測得的溫度信號(hào)進(jìn)行處理，送入主機(jī)與給定值比較，按控制算法計(jì)算后輸出控制量，通過固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)對(duì)電阻爐加熱功率的調(diào)節(jié)，使?fàn)t溫按設(shè)定溫度曲線變化。本系統(tǒng)還具有報(bào)警、鍵盤輸入及顯示等功能。 控制系統(tǒng)工作原理控制系統(tǒng)工作原理l（1）控制系統(tǒng)主機(jī)l考慮到MCS-51系列單片機(jī)已經(jīng)過長期的應(yīng)用，性能比較穩(wěn)定，其功能完全可以滿足本系統(tǒng)控制要求，人們對(duì)它又比較熟

24、悉，因此主機(jī)采用AT89C51單片機(jī)。l（2）檢測裝置 l系統(tǒng)選用鎳鉻-鎳硅熱電偶作為測溫元件檢測爐膛中的溫度。鎳鉻-鎳硅熱電偶測溫范圍為-200+1200（分度號(hào)為k）。它線性度較好，價(jià)格便宜，輸出熱電動(dòng)勢較大（40A/），便于測量放大器的選配。熱電偶冷端溫度補(bǔ)償采用集成溫度傳感器AD590。變送器采用兩級(jí)放大，第一級(jí)選用高穩(wěn)定性運(yùn)放ICL7650，第二級(jí)由通用型集成運(yùn)算放大器A741構(gòu)成。l（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu) l采用交流過零觸發(fā)型固態(tài)繼電器控制電路。這種控制方式與傳統(tǒng)的采用移相觸發(fā)電路改變晶閘管導(dǎo)通角的雙向晶閘管（SCR）控制方式相比，具有穩(wěn)定、可靠、先進(jìn)等優(yōu)點(diǎn)。 l（4）模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D

25、轉(zhuǎn)換器） l選用AD574A模/數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的轉(zhuǎn)換。AD574A是12位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25s，轉(zhuǎn)換精度為0.05%。 2.系統(tǒng)的模型參數(shù)測試與控制算法選取系統(tǒng)的模型參數(shù)測試與控制算法選取 l理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電阻爐是一個(gè)具有自平衡能力的對(duì)象，可以近似為帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)。被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型為 l l G（s）= （11-1） l式中，為被控對(duì)象的純滯后時(shí)間，設(shè)其為采樣周期的整數(shù)倍，即=NT（N為正整數(shù)，T為采樣周期）;TP為被控對(duì)象的慣性時(shí)間常數(shù); k為廣義對(duì)象的放大倍數(shù)。 l由被控對(duì)象實(shí)驗(yàn)得到的飛升曲線，確定出被控對(duì)象的純滯后時(shí)間=1.2 min和被

26、控對(duì)象的慣性時(shí)間常數(shù)TP=1.2 min。當(dāng)/TP0.5時(shí)，可采用PID算法控制;當(dāng)/TP 0.5時(shí)，可采用達(dá)林算法控制。本系統(tǒng)/TTP0.5，故采用達(dá)林算法控制。 1spskeT1spkeT s11.2.3 系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì) l（1）溫度檢測電路及功率放大電路 l（2）AD574A模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路l（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)l（4）鍵盤/顯示電路 l（5）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 l（6）報(bào)警電路 （1）溫度檢測電路及功率放大電路）溫度檢測電路及功率放大電路l本系統(tǒng)采用鎳鉻-鎳硅熱電偶檢測電阻爐中的溫度，熱電偶測溫是基于物體的熱電效 應(yīng)，它由兩種不同的金屬或合金組成，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可將溫度信

27、號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，測溫范圍廣、精度高，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離測量和傳送，使用穩(wěn)定、可靠，因此被廣泛應(yīng)用。其不足之處是測溫精度受冷端溫度（即環(huán)境溫度）的影響，為了提高熱電偶測溫精度，需要在熱電偶冷端進(jìn)行溫度補(bǔ)償。溫度檢測電路及功率放大電路如圖11-2所示。 l熱電偶冷端溫度補(bǔ)償采用的是集成溫度傳感器AD590，流過AD590的電流lIu=273A+ T01A/（1）溫度檢測電路及功率放大電路）溫度檢測電路及功率放大電路l式中，T0為室溫。負(fù)載電阻R3上輸出電壓UOUT= Iu R3，選擇電阻R3使UOUT在AD590允許輸入電壓范圍內(nèi)。本系統(tǒng)選擇R3=10 k。這種測量方法冷端溫度準(zhǔn)確，克服了常規(guī)方法補(bǔ)償

28、誤差大和不方便的缺點(diǎn)。 l熱電偶傳感器輸出的電壓信號(hào)較為微弱（只有幾毫伏到幾十毫伏），因此在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前必須進(jìn)行信號(hào)變送，由高放大倍數(shù)的電路將它放大到A/D轉(zhuǎn)換器通常所要求的電壓范圍，熱電偶的輸出熱電勢為056 mV。本系統(tǒng)前級(jí)選用自穩(wěn)態(tài)高精度斬波運(yùn)放 ICL7650，輸入信號(hào)為差動(dòng)信號(hào)，放大倍數(shù)為15倍。后級(jí)運(yùn)放選用較廉價(jià)的A741，放大倍數(shù)可調(diào)，最大可達(dá)100倍，主要完成反相功能。ICL7650輸入端的鉗位二極管起保護(hù)作用，避免輸入線路發(fā)生故障時(shí)的瞬態(tài)尖峰干擾損壞運(yùn)放，輸入電壓可直接送入AD574A進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 圖圖11-2 溫度檢測電路及功率放大電路溫度檢測電路及功率放大電路（1）溫

29、度檢測電路及功率放大電路）溫度檢測電路及功率放大電路l由于熱電偶的電動(dòng)勢溫度特性是非線性的，所以必須加以校正。本系統(tǒng)把01000 范圍內(nèi)的熱電動(dòng)勢溫度特性曲線分成20段，根據(jù)曲線的非線性程度來劃分，分段進(jìn)行非線 性校正，并將校正后的溫度值以表格的形式存入EPROM中，然后將數(shù)字濾波后的采樣值， 經(jīng)查表和線性插值運(yùn)算得到相應(yīng)的爐溫值，從而完成了非線性校正和標(biāo)度變換。 （2）AD574A模模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路數(shù)轉(zhuǎn)換電路lA/D轉(zhuǎn)換器的選擇應(yīng)滿足其分辨率要高于系統(tǒng)的精度要求，且有一定的裕量。AD574A內(nèi)部有時(shí)鐘脈沖源和基準(zhǔn)電壓源，無需外加時(shí)鐘信號(hào)。通過改變AD574A引腳8、10、12的外接電路可使其進(jìn)

30、行單極性和雙極性模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)采用單極外輸入方式，AD574A的分辨率為1/2120.00024414，本系統(tǒng)允許控制誤差為1/1000=0.0010.00024414，故選擇AD574A符合設(shè)計(jì)要求。圖圖11-3說明說明l如圖11-3所示，AD574A工作在12位狀態(tài)，轉(zhuǎn)換值分兩次輸出，高8位從DB4DB11輸出，低4位從DB0DB3輸出，并直接和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線相連，AD574A的片選端接鎖存器的Q7端，低電平有效;CE為片選使能端，高電平有效;CS 和CE共同用于片選控制，只有當(dāng)兩個(gè)信號(hào)同時(shí)有效時(shí)，才能選中本芯片工作。A0端接鎖存器74LS373的Q1端。A0=0時(shí)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換。

31、R/接鎖存器74LS373的Q0端。R/=0時(shí)，啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換;R/=1時(shí)，允許讀出轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)。AT89C51的和經(jīng)“與非”門74LS00與AD574A的CE端相接。12/8接地表示AT89C51要分兩次從AD574A讀出A/D轉(zhuǎn)換的12位數(shù)字量。圖圖11-3 AD574A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路（3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)l傳統(tǒng)的SSR控制采用移相觸發(fā)電路，通過改變晶閘管導(dǎo)通角的大小來調(diào)節(jié)輸出功率，從而達(dá)到自動(dòng)控溫的目的。這種移相方式輸出一種非正弦波，實(shí)踐表明這種控制方式產(chǎn)生相當(dāng)大的中頻干擾，并通過電網(wǎng)傳輸給電力系統(tǒng)造成“公害”。本系統(tǒng)采用單片機(jī)控制的固態(tài)繼電器控溫電路，其波形為完整的正弦波，對(duì)電阻爐

32、這樣的慣性較大的被控對(duì)象，是一種穩(wěn)定、可靠、較合理的控制方法。 l調(diào)功原理為:設(shè)電網(wǎng)連續(xù) N個(gè)完整的周波為一個(gè)控制周期TC，則 TC= （11-2） l式中，f為電網(wǎng)頻率。 l若在設(shè)定的控制周期TC內(nèi)控制主回路導(dǎo)通 n（nN）個(gè)完整的周波，則負(fù)載功率為l P= （11-3） l式中，U為電網(wǎng)電壓有效值; 為負(fù)載的有效電阻。 TC=Nf TC=Nf TC=Nf P=2SU nR N 圖圖11-4說明說明l因此，控制在設(shè)定周期TC內(nèi)主回路導(dǎo)通的周波數(shù) n的個(gè)數(shù)，就可調(diào)節(jié)負(fù)載的功率P。采用交流過零型固態(tài)繼電器控溫時(shí)需交流過零檢測電路，此電路輸出對(duì)應(yīng)于50 Hz交流電壓過零時(shí)刻的脈沖，在交流電壓過零時(shí)

33、刻導(dǎo)通。如圖11-4所示是一種由兩個(gè)光電耦合器和一個(gè)單穩(wěn)態(tài)電路組成的交流過零檢測電路。 l其中，GD1、GD2為光電耦合器，具有檢零和隔離功能，R10為限流電阻。在交流正半周，GD1導(dǎo)通，GD2截止，VA為低電平;在交流負(fù)半周，GD1截止，GD2導(dǎo)通，VA仍為低電平。只有在交流過零點(diǎn)時(shí)，GD1和GD2均截止，VA為高電平。VA再經(jīng)過74LS123單穩(wěn)態(tài)電路整形，得到一過零脈沖序列VB，VB波形如圖11-5所示。VB脈沖序列再與單片機(jī)P1.X輸出的觸發(fā)脈沖信號(hào)進(jìn)行“與非”運(yùn)算后得到控制信號(hào)。用它來控制固態(tài)繼電器，從而調(diào)節(jié)電阻爐溫度。 圖圖11-4 交流過零檢測電路交流過零檢測電路（4）鍵盤）鍵盤

34、/顯示電路顯示電路 l如圖11-7所示，系統(tǒng)采用專用鍵盤/顯示接口芯片8279實(shí)現(xiàn)鍵盤輸入和顯示控制兩種功能。8279既可以鍵盤掃描又可以輸出動(dòng)態(tài)顯示，它可以減少CPU在掃描鍵盤或刷新顯示時(shí)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)也簡化了應(yīng)用軟件的編寫。系統(tǒng)配有6位LED顯示及24鍵小鍵盤，前兩位顯示爐子編號(hào)，后四位顯示溫度實(shí)測值，選擇75451作為LED的驅(qū)動(dòng)。鍵盤上設(shè)有16個(gè)數(shù)字鍵、8個(gè)功能鍵。這樣控制器運(yùn)行時(shí)既可以方便地在線修改各項(xiàng)參數(shù)，也可設(shè)置多個(gè)控制運(yùn)行命令，操作方便。 圖圖11-7 AT89C51與與8279的接口電路的接口電路（5）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路）存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路 lAT89C51片內(nèi)帶有4 KB程序存儲(chǔ)器和

35、128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，由于系統(tǒng)需要存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)較多，所以需要進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展，本系統(tǒng)擴(kuò)展了1片2716EPROM和1片 6216RAM，使程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量各增加了2 KB。EPROM中用來存放程序、表格及加溫曲線等，RAM中則存放上次輸入的曲線參數(shù)以及各寄存器的內(nèi)容。 （6）報(bào)警電路）報(bào)警電路 l報(bào)警電路采用的是壓電式蜂鳴器，通過單片機(jī)的P2.7口經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)其發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需要10 mA的驅(qū)動(dòng)電流，如圖11-8所示，當(dāng)電阻爐溫度超出允許范圍時(shí)，P2.7口輸出高電平使8050晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器獲得電壓而鳴叫，達(dá)到報(bào)警的目的。 圖圖11-8 報(bào)警電路報(bào)警電路 2.軟件設(shè)計(jì)

36、軟件設(shè)計(jì) l（1）數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)l（2）控制器參數(shù)整定 l（3）系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) （1）數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)）數(shù)字控制器的設(shè)計(jì) (1)l達(dá)林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)所期望的傳遞函數(shù)中相當(dāng)于一個(gè)延時(shí)環(huán)節(jié)和一個(gè)慣性環(huán)節(jié)相串聯(lián)，即l （11-4）l 式中， 。l 由此可得到帶有純滯后一階慣性對(duì)象的達(dá)林算法的基本形式：l 式中，k為廣義的對(duì)象放大倍數(shù)；T為采樣周期；TP為控制對(duì)象慣性時(shí)間常數(shù)；T0為閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。1)(sTesps 1)(sTesps NT1/1/1/)1 (1)1 ()1)(1 ()(000NTTTTTTTTTTzezeekezezDPp（1）數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)）數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)

37、(2)l式中，k為廣義的對(duì)象放大倍數(shù)；T為采樣周期；TP為控制對(duì)象慣性時(shí)間常數(shù)；T0為閉環(huán)系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)。lD(z)為電阻爐根據(jù)達(dá)林算法得出的數(shù)字控制器的數(shù)學(xué)模型。為了計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方便，把D(z)進(jìn)一步簡化為 12111101)(nzbzbzaazD ； )1 ()1 (10/0TTTTekea)1 (1001/)/(/1TTTTTTTTekeea0/1TTeb0/21TTeb（1）數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)）數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)(3)l根據(jù)得出差分方程：l (11-6)l 式中，U(k)為數(shù)字控制器的輸出；E(K)為偏差信號(hào)：)1()() 1() 1()(1021kEakEaNkbkUbkU(2)控制器參數(shù)

38、整定l (1) 按照工程經(jīng)驗(yàn)，一般控制周期為被控對(duì)象時(shí)間常數(shù)的10左右，取控制周期TC=10s，采用算術(shù)平均值濾波，采樣10次進(jìn)行一次濾波計(jì)算，所以采樣周期T=1sl (2) 由/T可確定出N=72。l (3) 對(duì)象放大倍數(shù)K=5。l (4) T0按希望的閉環(huán)特性選取，并由調(diào)試確定其最佳值，不斷調(diào)整T0值，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，使得閉環(huán)系統(tǒng)的指標(biāo)達(dá)到最佳。3.系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)l本系統(tǒng)的軟件采用結(jié)構(gòu)化模塊程序設(shè)計(jì)，主要由主程序、中斷服務(wù)程序和子程序組成，中斷服務(wù)程序主要有T0定時(shí)器中斷服務(wù)程序，子程序主要有濾波子程序、溫度采樣子程序、顯示子程序、標(biāo)度變換子程序、達(dá)林算法子程序、報(bào)警子程序等

39、。3.系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)圖11.9 主程序流程圖 圖11.10 T0中斷服務(wù)程序圖圖11.9說明說明l(1) 主程序如圖11.9所示。首先設(shè)置堆棧指針，然后進(jìn)行初始化，包括設(shè)置有關(guān)開關(guān)標(biāo)志、暫存單元和顯示緩沖區(qū)清零、8279初始化、T0初始化以及CPU開中斷等，最后掃描鍵盤，若有鍵按下則轉(zhuǎn)向鍵處理程序，若無鍵按下則繼續(xù)掃描鍵盤。l(2) 控制系統(tǒng)采用T0定時(shí)器作為定時(shí)中斷，工作方式為方式0。由工作方式0的最大定時(shí)時(shí)間為75.536ms，因此必須設(shè)置一個(gè)寄存器1作為計(jì)數(shù)裝置，初值設(shè)為20，設(shè)置定時(shí)器定時(shí)時(shí)間為50ms，寄存器1與T0定時(shí)器共同完成1s采樣周期的定時(shí)?？刂葡到y(tǒng)每采樣l0次，調(diào)

40、數(shù)字濾波及達(dá)林算法子程序，完成一次濾波與控制運(yùn)算。因此系統(tǒng)的濾波周期及控制周期均為10s。由寄存器2來存儲(chǔ)采樣次數(shù)，初值設(shè)為10，每采樣一次，寄存器2的值減1，當(dāng)寄存器2的值減為0時(shí)，調(diào)用數(shù)字濾波及達(dá)林算法子程序；寄存器3初值設(shè)為8，用作存貯電阻爐的路數(shù)。 圖圖11.10說明說明lT0定時(shí)器中斷服務(wù)程序如圖11.10所示。具體工作原理是：首先關(guān)中斷、清除暫存單元，然后分別對(duì)寄存器1、寄存器2賦初值。當(dāng)寄存器1的值為0時(shí)，則調(diào)溫度采樣子程序，當(dāng)寄存器l的值不為0時(shí)，則中斷返回，T0重新賦初值；當(dāng)寄存器2的值為0時(shí)，則調(diào)用濾波及達(dá)林算法子程序，進(jìn)行數(shù)字濾波及控制運(yùn)算，并輸出控制量調(diào)整固態(tài)繼電器在控

41、制周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。若寄存器2的值不為0，則要再重新裝入初值，然后開中斷、中斷返回。系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)l (3) 溫度采樣子程序如圖11.11所示。首先給寄存器3賦常數(shù)8，然后啟動(dòng)AD轉(zhuǎn)換，對(duì)第一路電爐讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，寄存器3減1，若寄存器3中數(shù)據(jù)為0，則給寄存器3重新賦值；若寄存器3中數(shù)據(jù)不為0，則繼續(xù)對(duì)其他路電爐進(jìn)行溫度采樣。l (4) 濾波及達(dá)林算法子程序如圖11.12所示。首先給寄存器賦常數(shù)8，然后調(diào)用數(shù)字濾波子程序和達(dá)林算法子程序，輸出控制量，最后寄存器3減1，若寄存器3中數(shù)據(jù)為0，則顯示更新；若寄存器3中數(shù)據(jù)不為0，則繼續(xù)對(duì)其他通道的電爐進(jìn)行控制。l 本次設(shè)

42、計(jì)實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)主機(jī)對(duì)本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)主機(jī)對(duì)8個(gè)電阻爐的群控功能，個(gè)電阻爐的群控功能，8個(gè)電阻爐既可以同時(shí)運(yùn)行，又可以單獨(dú)控制，系統(tǒng)具個(gè)電阻爐既可以同時(shí)運(yùn)行，又可以單獨(dú)控制，系統(tǒng)具有較高的實(shí)用價(jià)值。有較高的實(shí)用價(jià)值。圖圖11.11 溫度采樣子程序溫度采樣子程序 圖圖11.12 濾波及達(dá)林算法子程序?yàn)V波及達(dá)林算法子程序11.3 變頻恒壓供水計(jì)算機(jī)控變頻恒壓供水計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制系統(tǒng)設(shè)計(jì)l水是人民生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要資源，我們國家水資源和電能資源嚴(yán)重短缺，節(jié)水節(jié)能已經(jīng)成為全社會(huì)當(dāng)前和今后的必然要求和重要任務(wù)。目前，我國在市政供水、工業(yè)生產(chǎn)循環(huán)供水等方面技術(shù)還比較落后。主要表現(xiàn)在用水高峰

43、期，水的供給量常常低于需求量，出現(xiàn)水壓降低導(dǎo)致水供不應(yīng)求的現(xiàn)象，而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現(xiàn)水壓升高導(dǎo)致水供過于求的現(xiàn)象，此時(shí)將會(huì)造成能量的浪費(fèi)，同時(shí)有可能使管道爆裂和用水設(shè)備的損壞。采用計(jì)算機(jī)控制的恒壓供水系統(tǒng)，可以在用水高峰期和低峰期保持供水壓力恒定，使供水量始終滿足用戶要求。11.3.1 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)工變頻恒壓供水控制系統(tǒng)工藝及技術(shù)要求藝及技術(shù)要求l11.3.1.1 變頻恒壓供水工藝簡介變頻恒壓供水工藝簡介l11.3.1.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求系統(tǒng)的技術(shù)要求11.3.1.1 變頻恒壓供水工藝簡介l 恒壓供水就是能夠自動(dòng)保持水管內(nèi)水壓恒定的供水過程。供水管道有一個(gè)壓力

44、檢測裝置，能夠檢測出當(dāng)前管網(wǎng)瞬間壓力變化，并把當(dāng)前的水壓值傳遞給控制裝置。當(dāng)用水量增大的時(shí)候，水壓減小，控制裝置得到水壓持續(xù)減小的信號(hào)，于是控制裝置會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速和投入數(shù)量，進(jìn)而提升水壓；當(dāng)用水量減小的時(shí)候，控制裝置會(huì)降低水泵的轉(zhuǎn)速和投入數(shù)量來減小水壓，使管網(wǎng)主干管出口端保持在恒定的設(shè)定壓力值，通過這樣的控制過程保持水壓恒定，滿足用戶的用水要求，使整個(gè)系統(tǒng)始終保持高效節(jié)能的最佳狀態(tài)。l根據(jù)流體力學(xué)的原理，水泵的流量與轉(zhuǎn)速成正比，而電動(dòng)機(jī)軸上消耗的功率與轉(zhuǎn)速的平方成正比?？梢?，采用交流變頻調(diào)速恒壓供水方式，既可以保證供水水壓穩(wěn)定，又可以有效降低電能的消耗。變頻恒壓供水基本原理是通過安裝

45、在系統(tǒng)中的壓力傳感器將系統(tǒng)壓力信號(hào)與設(shè)定壓力值進(jìn)行比較，再通過控制器調(diào)節(jié)變頻器的輸出，無級(jí)調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)水壓在水流量變化時(shí)，能夠穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，具有水壓恒定，波動(dòng)小，節(jié)能效果明顯等特點(diǎn)。11.3.1.2 系統(tǒng)的技術(shù)要求l (1) 供水壓力正常設(shè)定為值0.5MPa。最大供水壓力為0.6MPa，最小供水壓力為0.1MPa，壓力允許波動(dòng)范圍為。l (2) 采用四個(gè)水泵供水，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)、手動(dòng)控制。l (3) 水泵機(jī)組采用循環(huán)軟啟動(dòng)工作方式運(yùn)行：系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，第一臺(tái)水泵變頻運(yùn)行，當(dāng)水壓滿足不了要求時(shí)，先將第一臺(tái)水泵轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行，再投入第二臺(tái)變頻自動(dòng)運(yùn)行，依此類推，直到第四臺(tái)水泵起動(dòng)；停泵時(shí)

46、先停第一臺(tái)工頻泵，依此類推，然后停變頻泵。l(4) 系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，如果其中任意一臺(tái)水泵故障停機(jī)，該系統(tǒng)能保證正常運(yùn)行；具有短路、過載、欠電壓、掉電保護(hù)、缺相、硬件自鎖、互鎖、故障聲光報(bào)警指示、遠(yuǎn)程報(bào)警等保護(hù)功能。l(5) 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、采集、監(jiān)控、管理、實(shí)時(shí)顯示等功能。l(6) 水泵流量、揚(yáng)程和功率分別為6.3m3/h、8m和1.5kW。l (7) 水箱容積為lm3，設(shè)有溢流口、排污口和防溢流控制功能。l (8) 各水泵出口設(shè)有止回閥以防止回灌，并在進(jìn)、出設(shè)有閘閥；管路要求采用螺紋聯(lián)接，以便系統(tǒng)重組及維修方便。l (9) 系統(tǒng)能夠避免用水高峰時(shí)，水壓波動(dòng)造成頻繁起動(dòng)、停車現(xiàn)象。11.

47、3.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) l11.3.2.1 控制方案選擇控制方案選擇l11.3.2.2 主機(jī)的選擇及控制系統(tǒng)的組成主機(jī)的選擇及控制系統(tǒng)的組成l11.3.2.3 水泵機(jī)組變頻恒壓流程水泵機(jī)組變頻恒壓流程l11.3.2.4 控制對(duì)象模型分析及控制器設(shè)計(jì)控制對(duì)象模型分析及控制器設(shè)計(jì)11.3.2.1 控制方案選擇l 本系統(tǒng)采用目前較為先進(jìn)的交流變頻調(diào)速恒壓供水的控制方案。變頻恒壓供水通常有兩種運(yùn)行方式，即補(bǔ)償式和循環(huán)軟啟兩種。l 補(bǔ)償式也稱變頻泵固定式，這種方式往往配置多臺(tái)水泵，組成水泵機(jī)組。在運(yùn)行時(shí)，一般只有一臺(tái)水泵由變頻器拖動(dòng)。當(dāng)水泵電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速即達(dá)到工頻50Hz時(shí)，

48、此時(shí)的供水壓力如果低于設(shè)定壓力時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)降低變頻泵的工作頻率，并以工頻方式起動(dòng)下一臺(tái)水泵，使其投入運(yùn)行進(jìn)行供水。系統(tǒng)在運(yùn)行中會(huì)根據(jù)反饋的壓力值來確定水泵機(jī)組的投入和切出，并調(diào)整變頻泵，以達(dá)到實(shí)際壓力值和設(shè)定值一致。在短時(shí)間內(nèi)降低變頻泵的工作頻率是為了防止系統(tǒng)超壓。此種方式電控系統(tǒng)比較簡單，可節(jié)約一部分成本。缺點(diǎn)是在水泵機(jī)組工頻投入時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊較大，般水泵功率較小時(shí)，可采用此種工作方式。l循環(huán)軟啟動(dòng)的主要特點(diǎn)在水泵的切換程序。變頻泵運(yùn)行到工頻50Hz時(shí)，如果此時(shí)的實(shí)際供水壓力還沒有達(dá)到設(shè)定的供水壓力時(shí)，不是直接起動(dòng)另外一臺(tái)水泵，而是首先將當(dāng)前以變頻運(yùn)行的水泵切換到工頻方式運(yùn)行，以變頻

49、方式起動(dòng)另外臺(tái)水泵，從而達(dá)到維持系統(tǒng)壓力的目的。在切換水泵時(shí)，按照先起先停的方式進(jìn)行，這樣的好處是機(jī)組中的每一臺(tái)水泵在工作中都可以被使用到，按照大循環(huán)的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可有效防止水泵機(jī)組長期閑置而銹死的現(xiàn)象發(fā)生。l通過以上的分析，所設(shè)計(jì)的變頻恒壓供水系統(tǒng)采用循環(huán)軟啟動(dòng)的工作方式。11.3.2.2 主機(jī)的選擇及控制系統(tǒng)的組成l 1主機(jī)的選擇主機(jī)的選擇l變頻恒壓供水系統(tǒng)技術(shù)要求能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的通信、采集、監(jiān)控、管理、實(shí)時(shí)顯示等功能，因此本系統(tǒng)采用主-從控制結(jié)構(gòu)，即上下兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制。l上位計(jì)算機(jī)采用PC機(jī)，通過串行口對(duì)下位機(jī)進(jìn)行控制管理，利用組態(tài)軟件，配合Windows軟件平臺(tái)，形成功能強(qiáng)大的控制管理

50、系統(tǒng)，提供優(yōu)質(zhì)友好的圖形界面。l由于PLC產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同的控制系統(tǒng)。在硬件設(shè)計(jì)上，只需要確定PLC的硬件配置和I/O的外部接線，當(dāng)控制要求發(fā)生改變時(shí)，可以靈活地改變存儲(chǔ)器中的控制程序，現(xiàn)場調(diào)試方便。因此，采用PLC作為下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)水泵機(jī)組的變頻控制以及溫度、壓力、流量、液位等過程量的監(jiān)視和控制。11.3.2.2 主機(jī)的選擇及控制系統(tǒng)的組成l 2控制系統(tǒng)的組成控制系統(tǒng)的組成l 變頻恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖11.13所示。系統(tǒng)由水箱、管路、閥門和水泵機(jī)組， 電氣操作系統(tǒng)和各種傳感器、儀表等組成。電氣操作系統(tǒng)由PLC、變頻器、小型斷路器、交流接觸器、熱繼電器

51、、直流電源小型電磁繼電器以及各種指示燈和主令器件組成；傳感器和儀表包括溫度傳感變送器、壓力變送器、電壓變送器、電流變送器、功率變送器等。圖圖11-13 變頻恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖變頻恒壓供水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖11.3.2.3水泵機(jī)組變頻恒壓流程水泵機(jī)組變頻恒壓流程 根據(jù)控制要求，水泵機(jī)組由四臺(tái)水泵組成，第一臺(tái)水泵變頻啟動(dòng)運(yùn)行，當(dāng)水壓不足時(shí)， 將第一臺(tái)水泵切入工頻運(yùn)行，再投入第二臺(tái)變頻泵，依此類推，直到第四臺(tái)水泵啟動(dòng);停泵 時(shí)先停第臺(tái)工頻泵，依此類推，最后停變頻泵，即遵循先開先停的原則。 本系統(tǒng)水泵機(jī)組變頻恒壓控制流程如圖11-14所示。 圖圖11-14 水泵機(jī)組變頻恒壓控制流程水泵機(jī)組變頻恒壓控制

52、流程4.控制對(duì)象模型分析及控制器設(shè)計(jì)控制對(duì)象模型分析及控制器設(shè)計(jì) l變頻調(diào)速恒壓供水是一個(gè)具有時(shí)變、非線性、滯后時(shí)間短、模型不穩(wěn)定的控制對(duì)象。系統(tǒng)以供水出口管網(wǎng)水壓為被控量，實(shí)現(xiàn)出口管網(wǎng)的實(shí)際壓力與設(shè)定的供水壓力相一致。 設(shè)定的供水壓力可以是一常數(shù)，也可以是一個(gè)時(shí)間分段常數(shù)，在每一個(gè)時(shí)間段是一常數(shù)。水泵由初始狀態(tài)向管網(wǎng)進(jìn)行供水，供水管網(wǎng)從初始?jí)毫﹂_始啟動(dòng)水泵運(yùn)行至管網(wǎng)壓力達(dá)到要求時(shí)，需經(jīng)歷兩個(gè)過程: l（1）水泵將水送到管網(wǎng)，這個(gè)階段管網(wǎng)壓力基本保持在初始?jí)毫?，是一個(gè)純滯后過程。l（2）水泵將水充滿整個(gè)管網(wǎng)，壓力隨之逐漸增加直到穩(wěn)定，這是一個(gè)大時(shí)間常數(shù)的慣 性過程。系統(tǒng)中其他控制和檢測環(huán)節(jié)，如

53、變頻環(huán)節(jié)、繼電控制轉(zhuǎn)換、壓力檢測等的時(shí)間常數(shù)和滯后時(shí)間與供水系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)和滯后時(shí)間相比，可以忽略不計(jì)，均可等效為比例環(huán)節(jié)。因此，包含管網(wǎng)、水箱、水泵機(jī)組的被控對(duì)象可以近似成一個(gè)純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)，即式（11-7）。 控制對(duì)象模型分析及控制器設(shè)計(jì)控制對(duì)象模型分析及控制器設(shè)計(jì)( )1spKG seT s（11-7） 式中， K為系統(tǒng)的總增益;TP為系統(tǒng)的慣性時(shí)間常數(shù);為系統(tǒng)滯后時(shí)間。 通常情況下，被控對(duì)象的慣性時(shí)間常數(shù)TP為100 s左右，滯后時(shí)間小于10 s，TP，常規(guī)PID控制器完全可以滿足控制要求，而且可編程序控制器的CPU模塊內(nèi)部嵌有226 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)PID指令系統(tǒng)，用戶不必自行開

54、發(fā)PID控制程序，實(shí)現(xiàn)簡單方便。因此，恒壓供水控制系統(tǒng)采用PID控制。變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理圖如圖11-15所示。 圖圖11-15 變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理圖變頻恒壓供水系統(tǒng)的原理圖從圖11-15可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，將供水管網(wǎng)實(shí)際壓力與設(shè)定壓力比較，得到的壓力差經(jīng)過PID控制器計(jì)算與轉(zhuǎn)換，得到變頻器輸出頻率的變化值，據(jù)此調(diào)節(jié)水泵機(jī)組的運(yùn)行方式和運(yùn)行速度，最終使實(shí)際供水壓力與設(shè)定壓力相等。 11.3.3 硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) l1.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) l（1）主電路設(shè)計(jì) l圖11-16是系統(tǒng)主電路原理圖。主要由四個(gè)水泵、小型斷路器、交流接觸器、熱繼電器以及各種指示燈和主令

55、器件組成，另外還配有電壓表、數(shù)字電流表和功率表等。l水泵機(jī)組由四臺(tái)TLS40-200單級(jí)單吸立式離心泵組成，技術(shù)參數(shù)為:流量2.5 m3 /h， 揚(yáng)程32 m，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2830 r/min，功率0.75 kW，效率25%。這種水泵運(yùn)行平穩(wěn)，噪聲小，維修方便。圖圖11-16 變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理變頻恒壓供水系統(tǒng)主電路原理（2）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)lI/O模塊點(diǎn)數(shù)估算 lPLC系統(tǒng)所要求的I/O點(diǎn)數(shù)與接入的輸入/輸出設(shè)備類型有關(guān)。例如，1個(gè)按鈕或信號(hào)燈各需1個(gè)輸入，1個(gè)光電開關(guān)需1個(gè)或2個(gè)輸入，1個(gè)雙線圈電磁閥需3個(gè)輸入及2個(gè)輸出，波段開關(guān)有幾個(gè)波段就需幾個(gè)輸入。對(duì)于控制交流電動(dòng)機(jī)

56、所需的I/O點(diǎn)數(shù)，根據(jù)其運(yùn)行方式不同，所需要的I/O點(diǎn)數(shù)也不相同，控制一個(gè)Y-啟動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)一般需4個(gè)輸入點(diǎn)及3個(gè)輸出點(diǎn)，控制一臺(tái)可逆運(yùn)行的籠型電動(dòng)機(jī)需5個(gè)輸入點(diǎn)及2個(gè)輸出 點(diǎn)等等。實(shí)際選用時(shí)一般還需留有10%15%的I/O余量。 l根據(jù)控制要求，估算出本系統(tǒng)有20個(gè)開關(guān)量輸入/輸出點(diǎn)，另外有電壓、電流、功率、 壓力、液位、溫度、流量等10個(gè)模擬量輸入/輸出點(diǎn)。 存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器容量的估算l存儲(chǔ)器容量的估算 PLC的程序存儲(chǔ)器容量通常以字節(jié)為單位。用戶程序所需存儲(chǔ)器容量可以預(yù)先估算。一般情況下用戶程序所需存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)可按照如下經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算:l（）開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng) 開關(guān)量輸入:用戶程

57、序所需存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)=輸入點(diǎn)總數(shù)10。 開關(guān)量輸出:用戶程序所需存儲(chǔ)的字?jǐn)?shù)=輸出點(diǎn)總數(shù)8。 l（）模擬量輸入/輸出系統(tǒng) 每一路模擬量信號(hào)大約需要120字的存儲(chǔ)容量，當(dāng)模擬輸入和輸出同時(shí)存在時(shí)，所需 內(nèi)存字?jǐn)?shù)=模擬量路數(shù)250。 l（）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器系統(tǒng) 所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)=定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量2 針對(duì)本系統(tǒng): l開關(guān)量輸入所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)1010=100字節(jié); l開關(guān)量輸出所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)128=96字節(jié); l模擬量輸入/輸出所需內(nèi)存字?jǐn)?shù)10250=2500字節(jié); l定時(shí)器/計(jì)數(shù)器容量52=10字節(jié)。 l開關(guān)量和模擬量共需2706字節(jié)，另外考慮程序存儲(chǔ)空間和備用存儲(chǔ)空間，初步估計(jì)系統(tǒng)共需5 K字節(jié)。 l系統(tǒng)I/O

58、模塊點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量的估算為以下PLC的主機(jī)型號(hào)選擇和模塊擴(kuò)展提供了依據(jù)。 主機(jī)型號(hào)選擇和模塊擴(kuò)展主機(jī)型號(hào)選擇和模塊擴(kuò)展 l變頻恒壓供水系統(tǒng)采用西門子S7-200系列的PLC，主機(jī)為CPU224模塊，I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量完全符合要求。該模塊是具有較強(qiáng)的控制能力的控制器，集成14輸入/10輸出共24個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)，13 K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間;6個(gè)獨(dú)立的30 kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20 kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器;1個(gè)RS-485通信/編程口，具有PPI通信協(xié) 議、MPI通信協(xié)議和自由方式通信能力;

59、I/O端子很容易整體拆卸。 l本系統(tǒng)10個(gè)開關(guān)量輸入點(diǎn)I0.0I0.7、I1.3、I1.4分別接入4個(gè)水泵的故障信號(hào)、遠(yuǎn)程/近控選擇信號(hào)、PID控制器使能信號(hào)、氣壓供水輸入信號(hào)、循環(huán)/補(bǔ)償工作方式選擇信號(hào)等10路開關(guān)量輸入信號(hào);系統(tǒng)共有12個(gè)開關(guān)量輸出點(diǎn)，分別為1#4#水泵變頻/工頻的工作信號(hào)、故障報(bào)警信號(hào)、電磁閥1和電磁閥2驅(qū)動(dòng)信號(hào)及變頻器驅(qū)動(dòng)信號(hào)等。而主機(jī)CPU224只提供10個(gè)輸出點(diǎn)，所以系統(tǒng)擴(kuò)展了一個(gè)EM222模塊，該模塊提供8個(gè)開關(guān) 量輸出點(diǎn)，能夠滿足系統(tǒng)數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的要求。系統(tǒng)具體配置示意圖如圖11-17所示。 圖圖11-17 CPU224模塊配置圖模塊配置圖變頻器的選擇變頻器

60、的選擇 l1）變頻器控制電流與電網(wǎng)水壓的關(guān)系。管網(wǎng)中壓力變送器輸出的電流信號(hào)IP ，范圍為420 mA（4 mA和20 mA分別為壓力變送器測量下限、測量上限所對(duì)應(yīng)的電流輸出值），對(duì)應(yīng)水壓力 P測量范圍為0Pmax，管網(wǎng)允許的最低水壓力為 P1（管網(wǎng)水壓力最小設(shè)定值），對(duì)應(yīng)壓力變送器輸出電流信號(hào)為I1 ;管網(wǎng)允許的最高水壓力為P2（管網(wǎng)水壓力最大設(shè)定值），對(duì)應(yīng)壓力變送器輸出電流信號(hào)I2。如圖11-19所示，由圖中可得 l （11-8）l式中， P為某一時(shí)刻的管網(wǎng)水壓力，單位為MPa。 maxpmaxp(4)/(20 4)(4)/16P PIPI圖圖11-18 擴(kuò)展模塊擴(kuò)展模塊EM222和和EM