控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程任務(wù)書

1、自動(dòng)化專業(yè) 控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程 任務(wù)書 鹽城工學(xué)院電氣學(xué)院 2011年 12月 30日 控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)實(shí)施方案 、目地與任務(wù) 本課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專業(yè)教案中地一項(xiàng)重要專業(yè)實(shí)踐環(huán)節(jié) ,為了使學(xué)生對(duì)在以后地就 業(yè)中可能接觸到地生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、生產(chǎn)過(guò)程和測(cè)控系統(tǒng)地設(shè)計(jì)有較為深刻地認(rèn)識(shí) ,本次課程設(shè) 計(jì)重點(diǎn)是要求學(xué)生能夠設(shè)計(jì)完成一個(gè)實(shí)際地應(yīng)用系統(tǒng) .通過(guò)設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng) ,使學(xué)生對(duì)所學(xué) 地傳感器、微機(jī)原理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、組態(tài)軟件等方面地知識(shí)有更進(jìn)一步地深刻地認(rèn)識(shí)和 掌握 ,培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)和技能分析解決實(shí)際問(wèn)題地能力 ,熟悉技術(shù)設(shè)計(jì)工 作地一般程序和方法 .它對(duì)幫助學(xué)生全面深入地掌握測(cè)控類課程教案內(nèi)

2、容、培養(yǎng)學(xué)生地實(shí) 踐和實(shí)際動(dòng)手能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要地意義 . 該課程以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為主線 ,綜合運(yùn)用所學(xué)地工業(yè)數(shù)據(jù)通訊與控制網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)代測(cè) 控技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言等方面地知識(shí) ,通過(guò)課程設(shè)計(jì) ,學(xué)生能掌握現(xiàn)場(chǎng)總線分 布式控制系統(tǒng)地技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)、總線節(jié)點(diǎn)開發(fā)和設(shè)計(jì)方法 .目地是經(jīng)課堂教案與實(shí)驗(yàn) , 綜合運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)知識(shí)進(jìn)行工業(yè)分布控制系統(tǒng)地構(gòu)建及應(yīng)用 . 二、課程設(shè)計(jì)要求 通過(guò)設(shè)計(jì) , 要求學(xué)生在指導(dǎo)老師地指導(dǎo)下 , 獨(dú)立完成所分擔(dān)地課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 .包括： 正確選擇方案 . 正確進(jìn)行器件地選擇 ,軟硬件設(shè)計(jì)及調(diào)試；根據(jù)課題設(shè)計(jì)要求進(jìn)行必要地 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試；繪制相應(yīng)地原理圖；

3、編制軟件程序 , 實(shí)現(xiàn)相應(yīng)地功能；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書； 參加答辯 . 設(shè)計(jì)要求包括： （1）初步掌握測(cè)控系統(tǒng)地分析、設(shè)計(jì)地基本方法 . 完成測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖地繪制 , 完成一份課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 . （2）掌握工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線分布控制系統(tǒng)地基本概念、特性、體系結(jié)構(gòu)、互連 協(xié)議、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)等理論； （3）掌握工業(yè)控制總線、現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備軟、硬件平臺(tái) ,即CAN控制局域網(wǎng)總線、以太 網(wǎng)總線等各種總線地總線標(biāo)準(zhǔn) , 完成基于不同總線地現(xiàn)場(chǎng)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)；要求能 初步應(yīng)用各類編程軟件開發(fā)工具進(jìn)行總線和節(jié)點(diǎn)地開發(fā) . 三、課程設(shè)計(jì)題目 （一）基于組態(tài)地工業(yè)以太網(wǎng)總線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1系統(tǒng)模型 基于以

4、太網(wǎng)總線，構(gòu)建分布式電烤箱溫控系統(tǒng)，采用單片機(jī)、PC控制軟件編程技術(shù) 實(shí)現(xiàn)電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) .以工業(yè)以太網(wǎng)教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ) ,利用組態(tài)軟件編寫一 上位機(jī)軟件 , 模擬調(diào)試以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)地?zé)犭娕紲囟葯z測(cè)模塊與數(shù)字量輸出模塊地控 制.其中熱電偶溫度檢測(cè)功能模塊為只讀數(shù)據(jù) , 數(shù)字輸出為可配置數(shù)據(jù) . 利用功能模塊檢 測(cè)溫度,通過(guò)數(shù)字輸出通道來(lái)控制繼電器開關(guān) ,實(shí)現(xiàn)溫度控制 . 2綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地基本功能 控制烤箱溫度,量程范圍0100C ,超調(diào)量不超過(guò)5% . 3綜合設(shè)計(jì)地具體要求 (1) 溫度傳感器選用 J 型熱電偶；設(shè)計(jì)出溫度檢測(cè)地硬件控制系統(tǒng) ,給出硬件系統(tǒng)地 電路原理圖 . (2)

5、 實(shí)現(xiàn)熱電偶溫度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，量程范圍0100C ,采用組態(tài)軟件進(jìn)行分 布式電烤箱溫度控制系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) ,完成系統(tǒng)整體集成 ,調(diào)試運(yùn)行 . (二) 煤礦瓦斯檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1系統(tǒng)模型 綜合運(yùn)用氣體傳感器、單片機(jī)及其他外圍設(shè)備設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)瓦斯氣體地檢測(cè)與報(bào)警 系統(tǒng),當(dāng)煤礦中瓦斯氣體地濃度達(dá)到一定值時(shí)發(fā)出報(bào)警信息 . 以工業(yè)以太網(wǎng)教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ) , 利用組態(tài)軟件編制一上位機(jī)軟件 , 模擬實(shí)現(xiàn) 以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)地煤礦瓦斯檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 其中瓦斯檢測(cè)采用氣體傳感器實(shí)現(xiàn) , 采 用以太網(wǎng)模塊對(duì)氣體傳感器信號(hào)進(jìn)行檢測(cè) , 實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警 . 2綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地基本功能 檢測(cè)瓦斯?jié)舛?

6、, 通過(guò)組態(tài)界面顯示 , 當(dāng)達(dá)到一定濃度時(shí)實(shí)時(shí)報(bào)警 , 切斷開關(guān) . 3綜合設(shè)計(jì)地具體要求 (1) 構(gòu)建控制報(bào)警系統(tǒng)硬件框架 , 給出硬件系統(tǒng)地電路原理圖 . ( 2)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)地功能利用組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)性能設(shè)計(jì). (三) 基于工業(yè)以太網(wǎng)總線地直流(DC)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 系統(tǒng)模型 典型地DC電機(jī)通過(guò)改變輸入電壓來(lái)改變電機(jī)在負(fù)載條件下地轉(zhuǎn)動(dòng)角速度以單片機(jī) 控制系統(tǒng)核心部分，單片機(jī)主要完成采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)送給PC機(jī)進(jìn)行相應(yīng)處理，電機(jī)轉(zhuǎn) 速信號(hào)地采集均由單片機(jī)系統(tǒng)自行完成 , 然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將轉(zhuǎn)速信號(hào)實(shí)時(shí)地傳送給 PC 機(jī)進(jìn)行處理 . 以工業(yè)以太網(wǎng)教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ) , 利用組

7、態(tài)軟件編寫一上位機(jī)軟件 , 模擬實(shí)現(xiàn) 以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)地直流(DC)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì).利用功能模塊輸出電壓變化，改變電機(jī) 轉(zhuǎn)速；電機(jī)地起、?？刂朴晒δ苣K完成 . 2綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地基本功能 控制直流電機(jī)地啟停、改變輸入電壓(0-10V)來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，測(cè)量直流電機(jī)地轉(zhuǎn) 速. 3綜合設(shè)計(jì)地具體要求 (1)構(gòu)建直流(DC)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)硬件框架，給出硬件系統(tǒng)地電路原理圖. ( 2)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)地功能利用組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)性能設(shè)計(jì). (四) 基于以太網(wǎng)總線地自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 系統(tǒng)模型 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)要求和功能進(jìn)行分析 , 提出了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案 . 步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)地 采集均由單片機(jī)系統(tǒng)自行完

8、成，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線將轉(zhuǎn)速信號(hào)實(shí)時(shí)地傳送給 PC機(jī)進(jìn)行處 理. 以工業(yè)以太網(wǎng)教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ) , 模擬實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控系統(tǒng)地設(shè)計(jì) . 利用功能模 塊檢測(cè)光電開關(guān)地信號(hào)及步進(jìn)電機(jī)地起、停和方向控制 , 通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上地步進(jìn)電機(jī)模 擬電動(dòng)門 ,光電開關(guān)信號(hào)來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)人地進(jìn)出 . 利用組態(tài)軟件編寫一上位機(jī)軟件 ,實(shí)現(xiàn)對(duì) 光電開關(guān)地檢測(cè)及電機(jī)地控制 . 2綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地基本功能 有人來(lái)到門前 ,門打開；人離開時(shí) , 門自動(dòng)關(guān)上；記錄人數(shù)（最好是進(jìn)出人數(shù)）； 3綜合設(shè)計(jì)地具體要求 （1）給出硬件系統(tǒng)地電路原理圖 （2）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建 , 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)地功能利用組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)性 能設(shè)計(jì) .

9、 （五）基于組態(tài)地 CAN 總線溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1系統(tǒng)模型 基于CAN總線,構(gòu)建分布式電烤箱溫控系統(tǒng),采用單片機(jī)、PC控制軟件編程技術(shù), 實(shí)現(xiàn)電烤箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 以iCAN教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，利用組態(tài)軟件編寫一上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)以CAN總 線為基礎(chǔ)地?zé)犭娕紲囟葯z測(cè)模塊與數(shù)字量輸出模塊地控制 . 其中熱電偶溫度檢測(cè)模塊 iCAN為只讀數(shù)據(jù),數(shù)字輸出為可配置數(shù)據(jù).利用iCAN模塊檢測(cè)溫度,通過(guò)數(shù)字輸出通道來(lái) 控制繼電器開關(guān) ,實(shí)現(xiàn)溫度控制 . 2綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地基本功能 控制烤箱溫度,量程范圍0100C ,超調(diào)量不超過(guò)5%. 3綜合設(shè)計(jì)地具體要求 （1）溫度傳感器選用 J 型熱電偶；設(shè)計(jì)出溫

10、度檢測(cè)地硬件控制系統(tǒng) ,給出硬件系統(tǒng)地 電路原理圖 . （2）實(shí)現(xiàn)熱電偶溫度檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) , 采用組態(tài)軟件進(jìn)行分布式電烤箱溫度控制 系統(tǒng)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì) , 完成系統(tǒng)整體集成 , 調(diào)試運(yùn)行 . （六）基于CAN總線地直流（DC）電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1 系統(tǒng)模型 典型地 DC 電機(jī)通過(guò)改變輸入電壓來(lái)改變電機(jī)在負(fù)載條件下地轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 . 以 iCAN 教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，利用組態(tài)軟件編寫一上位機(jī)軟件，實(shí)現(xiàn)以CAN總線為基礎(chǔ)地直 流（DC）電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì).利用iCAN模塊輸出電壓變化，改變電機(jī)轉(zhuǎn)速；電機(jī)地起、停 控制由iCAN功能模塊完成. 2綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地基本功能 控制直流電機(jī)地啟停、改變輸入

11、電壓來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速 , 測(cè)量直流電機(jī)地轉(zhuǎn)速 , 對(duì)直流 電機(jī)脈沖數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù) . 3綜合設(shè)計(jì)地具體要求 （1）構(gòu)建直流（DC）電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)硬件框架,給出硬件系統(tǒng)地電路原理圖與 PCB圖. （ 2）根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)地功能利用組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)性能設(shè)計(jì). （七）基于 CAN 總線地自動(dòng)門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1系統(tǒng)模型 以 iCAN 教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ) , 模擬實(shí)現(xiàn)自動(dòng)門控系統(tǒng)地設(shè)計(jì) . 利用 iCAN 模塊檢 測(cè)光電開關(guān)地信號(hào)及步進(jìn)電機(jī)地起、停和方向控制 , 通過(guò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上地步進(jìn)電機(jī)模擬電 動(dòng)門, 光電開關(guān)信號(hào)來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)人地進(jìn)出 .利用組態(tài)軟件編寫一上位機(jī)軟件 , 實(shí)現(xiàn)對(duì)光電 開關(guān)地檢測(cè)及電機(jī)地控制

12、 . 2綜合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)地基本功能 有人來(lái)到門前 ,門打開；人離開時(shí) , 門自動(dòng)關(guān)上；記錄人數(shù)（最好是進(jìn)出人數(shù)）； 3綜合設(shè)計(jì)地具體要求 （1）給出硬件系統(tǒng)地電路原理圖 （2）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建 , 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)地功能利用組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)功 能設(shè)計(jì) . （ 八 ） 基于組態(tài)地鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1、系統(tǒng)模型 以 iCAN 教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ) , 模擬實(shí)現(xiàn)鍋爐液位監(jiān)控系統(tǒng)地設(shè)計(jì) . 利用組態(tài)軟 件編寫一上位機(jī)軟件 , 實(shí)現(xiàn)對(duì)光電開關(guān)地檢測(cè)及電機(jī)地控制 . 2、實(shí)現(xiàn)地基本功能 （1）鍋爐液位界面設(shè)計(jì) , 若是動(dòng)態(tài)畫面要求能看出液位地波動(dòng)； （2）當(dāng)前液位實(shí)時(shí)顯示； （3）液位上下波動(dòng)范圍

13、最大為 50100m； （4）液位低于55m或高于95m時(shí)報(bào)警鳴叫. 3綜合設(shè)計(jì)地具體要求 （ 1 ）給出硬件系統(tǒng)地電路原理圖 （ 2 ）對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建 , 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)地功能利用組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)功 能設(shè)計(jì) . 四、推薦參考文獻(xiàn) 1 于洋. 測(cè)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)及應(yīng)用 , 機(jī)械工業(yè)出版社 2 李正軍. 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用 , 機(jī)械工業(yè)出版社 3 李江全 . 計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與編程實(shí)現(xiàn) , 電子工業(yè)出版社 4 周立功主編 . 工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)教程 5 周立功主編 . iCAN 教案實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 五、設(shè)計(jì)分組 68 六、時(shí)間安排： 第十九周、第二十周 序號(hào) 時(shí)間（天） 內(nèi)容

14、安排 1 0.5 布置課程設(shè)計(jì)任務(wù) 2 1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 3 0.5 硬件系統(tǒng)搭建 4 3 程序設(shè)計(jì) 4 2 調(diào)試 5 2 書寫設(shè)計(jì)報(bào)告 6 1 答辯 七、課程設(shè)計(jì)報(bào)告寫作要求 1、封面 2、內(nèi)容提要 3、目錄 4、正文 （1）概述.本題目地意義、本人所做地工作及系統(tǒng)地主要功能; （2）系統(tǒng)工作原理，設(shè)計(jì)流程及描述,設(shè)計(jì)步驟； （3）程序代碼、實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果. 5、課程設(shè)計(jì)體會(huì) 6、參考文獻(xiàn) 八、考核辦法及成績(jī)： 1、考核辦法：由平時(shí)檢查、提問(wèn)抽查、課程設(shè)計(jì)完成情況與課程設(shè)計(jì)報(bào)告質(zhì)量及 面試等幾方面結(jié)合起來(lái)考慮.學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)態(tài)度地認(rèn)真性，課堂知識(shí)理解掌握地深入程度， 軟件應(yīng)用地熟練程度，設(shè)計(jì)方案地正確性或合理性，圖文地質(zhì)量效果，是否獨(dú)立完成，是 否具有獨(dú)立分析解決問(wèn)題地能力和創(chuàng)新精神等. 2、考核成績(jī)：成績(jī)按優(yōu)、良、中、及格、不及格五級(jí)分制評(píng)定 優(yōu)：學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)態(tài)度很認(rèn)真，設(shè)計(jì)方案正確或合理，圖文質(zhì)量好，獨(dú)立完成 良