工控實驗報告

工業(yè)控制計算機試驗匯報

試驗一A/D、D/A轉(zhuǎn)換試驗一、試驗?zāi)康?.理解溫控系統(tǒng)的構(gòu)成。2.理解NI測量及自動化瀏覽器的使用并對數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行設(shè)置。3.理解Dasylab軟件的各項功能，并會簡樸的應(yīng)用。4.通過試驗理解計算機是怎樣進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、控制的。二、試驗設(shè)備微型計算機、NIUSB6008數(shù)據(jù)采集卡、溫度控制儀、溫箱。三、試驗內(nèi)容1．理解溫度控制系統(tǒng)的構(gòu)成。2．仔細(xì)觀測老師對數(shù)據(jù)采集卡輸入輸出任務(wù)建立的過程及設(shè)置尚有dasylab基本功能的演示。3．仔細(xì)閱讀dasylab有關(guān)文檔，學(xué)習(xí)協(xié)助文獻(xiàn)tutorial理解其基本使用措施。4．動手實踐，打開范例，仔細(xì)揣摩，并獨立完畢數(shù)據(jù)采集卡輸入輸出任務(wù)的建立并建立并運行單獨的AD及DA系統(tǒng)，完畢之后，按照自己的需要及愛好搭建幾種簡樸的系統(tǒng)運行。四、溫控系統(tǒng)的構(gòu)成計算機溫度控制系統(tǒng)由溫度控制儀與計算機、數(shù)據(jù)采集卡一起構(gòu)成，被控對象為溫箱,溫箱內(nèi)裝有電阻加熱絲構(gòu)成的電爐，尚有模擬溫度傳感器AD590。系統(tǒng)框圖如圖所示：五、溫控儀基本工作原理溫度控制儀由信號轉(zhuǎn)換電路、電壓放大電路、可控硅移相觸發(fā)器及可控硅加熱電路構(gòu)成。被控制的加熱爐容許溫度變化范圍為0～100℃.集成電路溫度傳感器AD590(AD590溫數(shù)據(jù)采集卡溫度控制儀溫箱度傳感器輸出電流與絕對溫度成正比關(guān)系,敏捷度為1uA/K).將爐溫的變化轉(zhuǎn)換為電流的變化送入信號轉(zhuǎn)換、電壓放大電路.信號轉(zhuǎn)換電路將AD590送來的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,然后經(jīng)精密運算放大器放大、濾波后變?yōu)?～5V的原則電壓信號，一路送給爐溫指示儀表,直接顯示爐溫值。另一路送給微機接口電路供計算機采樣.計算機通過插在計算機USB總線接口上的NIUSB600812位數(shù)據(jù)采集卡將傳感器送來的0～5V測量信號轉(zhuǎn)換成0～FFFH的12位數(shù)字量信號,經(jīng)與給定值比較,求出偏差值,然后對偏差值進(jìn)行控制運算,得到控制度變化的輸出量,再通過NIUSB6008將該數(shù)字輸出量經(jīng)12位D/A轉(zhuǎn)換器變?yōu)?～5V的模擬電壓信號送入可控硅移相觸發(fā)器,觸發(fā)器輸出對應(yīng)控制角的觸發(fā)脈沖給可控硅,控制可控硅的導(dǎo)通與關(guān)斷,從而到達(dá)控制爐溫的目的。六、思索題1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)差分輸入與單端輸入有些什么區(qū)別？各有什么優(yōu)缺陷？答：差分輸入的是將兩個輸入端的差值作為信號，這樣可以免除某些誤差。單端信號是相對于差分信號而言的，單端輸入指信號有一種參照端和一種信號端構(gòu)成，參照端一般為地端。差分輸入的長處是測量精度較高可以克制干擾信號，缺陷是連線較為復(fù)雜。單端輸入的長處是連線簡樸，缺陷是精度不夠高。2.dasylab相對于ni其他軟件有什么優(yōu)缺陷？答：（1）dasylab擁有專業(yè)圖形化高速數(shù)據(jù)采集、顯示、控制、分析軟件包。(2)易用的圖形化界面,無需繁瑣的編程工作,滿足非專業(yè)編程人員的測試需要(3)支持多種總線的硬件產(chǎn)品，與康泰企業(yè)數(shù)據(jù)采集硬件完美配合使用，此外還支持?jǐn)?shù)十家專業(yè)數(shù)采廠家的硬件產(chǎn)品。(4)DASYLab是多功能組態(tài)軟件包，采用全模塊化設(shè)計，無需任何編程經(jīng)驗，即可輕松搭建數(shù)據(jù)采集、分析、顯示、控制軟件。3.運用你的發(fā)散思維，羅列出dasylab的應(yīng)用場所，越多越好。答：dasylab可以應(yīng)用在多種自動控制領(lǐng)域，dasylab可以用在電壓、電流、流量、壓力控制及測量領(lǐng)域，也可以模擬多種虛擬儀器。4.給出一種你心目中dasylab的理想應(yīng)用，用簡樸的dasylab模塊畫出來并輔以簡潔的闡明。答：通過dasylab用于每天的污染指數(shù)的測量，對于每天污染指數(shù)進(jìn)行測量，并且對于數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，記錄其峰谷值，以及污染指數(shù)變化的周期。將其測量以及分析所得數(shù)據(jù)繪制成圖表，以供研究污染指數(shù)的變化趨勢。七、試驗小結(jié) 通過第一次試驗，我對于dasylab有了初步的理解。Dasylab這款軟件對于初學(xué)者來說是比較輕易上手的，友好的圖形界面有效的可以使使用者對于所需要的系統(tǒng)進(jìn)行模擬，簡潔明了的圖形界面免除了使用者對于編程方面能力的需求。在免除編程能力的需求的同步又擁有大量控件，可以滿足所有的模擬規(guī)定，對于多種不一樣輸入狀況下的系統(tǒng)狀態(tài)都能進(jìn)行模擬，是一款非常優(yōu)秀的軟件。

試驗二基于DASYLab的的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計試驗一、試驗?zāi)康倪\用Dasylab軟件實現(xiàn)基本的PID溫度控制算法。二、試驗設(shè)備 微型計算機、NIUSB6008數(shù)據(jù)采集卡、溫度控制儀、溫箱。三、試驗內(nèi)容 1．運用NImax建立數(shù)據(jù)采集卡的輸入輸出任務(wù)。在前面試驗的基礎(chǔ)上，在DASYLab工作區(qū)搭建完整的P、PI、PD、PID控制電路，設(shè)置對應(yīng)的參數(shù)，運行程序查看控制效果。2．分別搭建模入、模出通道并驗證其有效性 3.在選用系統(tǒng)提供的PID模塊，創(chuàng)立完整PID系統(tǒng)，添加合適的輔助模塊，觀測溫度曲線。在做好一組算法曲線之后，打開溫箱外殼，自然冷卻，待溫度低于30度時裝回外殼，再做此外一種算法。對上課所學(xué)內(nèi)容一一印證。4.在有時間的狀況之下，參照圖自行搭建PID系統(tǒng)。觀測本次試驗曲線和前面的采樣曲線有什么區(qū)別？抵達(dá)峰值的時間，超調(diào)量的大小等。四、試驗原理（見試驗一）五、PID試驗闡明參照程序示意如圖所示基于DASYLab的PID控制程序示意圖圖是本次試驗的最小系統(tǒng)示意圖，完整的、功能相對完善的圖請同學(xué)自行完畢。當(dāng)給定溫度為40°C時，控制電流曲線和測量溫度值、誤差變化如圖所示。PID控制響應(yīng)曲線1：設(shè)定溫度值2:測量溫度值3：誤差有關(guān)上面給出程序框圖的闡明：1）上圖程序框圖為最小系統(tǒng)僅供參照，各人可根據(jù)自身的詳細(xì)狀況做合適的修改，譬如下圖的PID控制響應(yīng)曲線上面有毛刺，不平滑，假如考慮在內(nèi)，應(yīng)當(dāng)怎樣清除毛刺？構(gòu)建出一種實際應(yīng)用的儀器面板應(yīng)當(dāng)怎樣做？2)上面的圖示并未反應(yīng)各個模塊詳細(xì)是怎么配置的狀況，請自行分析，合適地設(shè)置。3）有關(guān)PID參數(shù)的整定，請按照教科書或參照材料上的簡介的措施先做一種規(guī)劃，有序地進(jìn)行。六、試驗環(huán)節(jié)1.試驗前認(rèn)真閱讀注意事項；2.檢查溫控箱和數(shù)據(jù)采集卡的連線與否接好；3.打開電腦，確定溫控儀與否處在機控狀態(tài)；4.用NImax軟件對數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行配置（建立輸入輸出任務(wù)）。然后進(jìn)入NIDASYLab軟件界面，點擊老師通過電子教室分發(fā)的有關(guān)文檔學(xué)習(xí)理解usb6008、nimax軟件的設(shè)置，dasylab的基本使用方法；5.選用模入通道模塊、系統(tǒng)自帶PID模塊、模出通道及某些虛擬儀表等構(gòu)成閉環(huán)；6.設(shè)定合適的PID參數(shù)；7.設(shè)定好后來點擊啟動按鈕開始試驗，觀測試驗現(xiàn)象；8.做完一種算法試驗后，關(guān)掉溫度控制儀電源，打開溫箱的外殼，使其自然冷卻。9.待爐溫下降至30度如下，選擇此外一種算法，用上述同樣的措施反復(fù)前面的環(huán)節(jié)試驗；10.觀測本次試驗曲線和前面的采樣曲線有什么區(qū)別：包括抵達(dá)峰值的時間，超調(diào)量的大小等。11.完善最小系統(tǒng)，加上濾波等模塊，建立儀器面板等構(gòu)成一種較為實用的系統(tǒng)。七、試驗注意事項1.確定溫控儀處在機控狀態(tài)?？刂品绞揭欢ㄒ幵跈C控，否則也許爐溫上升過快，采樣失敗，更有也許導(dǎo)致爐溫過熱，燒毀電爐。2.升溫時電流大小到達(dá)0.9A左右。3.溫度給定設(shè)在40度左右，以延長電爐的壽命并縮短試驗時間。4.采樣期間因其過程較慢，要耐心等待。5.每過一段時間用手觸碰溫箱的外殼，假如手感覺不燙，就闡明溫度沒有失控。6.務(wù)必先預(yù)習(xí)DASYLab協(xié)助中“Basics、Tutorial”部分內(nèi)容，而后再設(shè)計編程，以免揮霍時間。7.先運用控制模塊組中的PID模塊構(gòu)成系統(tǒng)并變化參數(shù)做試驗，然后不使用控制模塊組中的PID模塊，自行搭建PID控制模塊試試。8.因預(yù)習(xí)時同學(xué)們手頭不一定有數(shù)據(jù)采集卡，因此可以臨時用聲卡或信號發(fā)生器替代，到實際做試驗時將其替代回即可。八、試驗成果實際連線圖如下：試驗狀況如下：九、試驗思索題1.目前的溫控系統(tǒng)只能控制爐溫的上升，爐溫的下降要靠自然冷卻，因此在此期間無法通過計算機控制，假如是由你來設(shè)計一種溫度控制系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)怎樣改善，以便都能用計算機控制？答：應(yīng)在溫控系統(tǒng)中加入一種可以用于冷卻的風(fēng)扇裝置，當(dāng)需要降溫時通過程序啟動風(fēng)扇使其溫度減少，減少到所需溫度時再通過程序控制使其關(guān)閉。2.對于數(shù)據(jù)采集過程中產(chǎn)生的毛刺，怎樣清除？用哪個模塊？簡要闡明之。答：毛刺可以運用數(shù)字低通濾波器清除。在輸入模塊背面加入一種DigitalFilter即可。3.感覺溫度上升太慢，要針對這點改善，即做到溫度上升較快，而又滿足控制優(yōu)化的目的，應(yīng)當(dāng)怎樣改善，給出dasylab的實際連線圖，并簡要闡明之。答：想要使溫度上升較快并且滿足控制優(yōu)化的目的可以再PID環(huán)節(jié)中引入反饋，通過對于反饋參數(shù)的設(shè)置完畢所需的控制規(guī)定，如下圖所示。

試驗三基于DASYLab的網(wǎng)絡(luò)測控一、試驗?zāi)康模和ㄟ^試驗理解網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)的構(gòu)成及應(yīng)用前景。二、試驗設(shè)備：微型計算機、NIUSB6008數(shù)據(jù)采集卡、溫度控制儀、溫箱。三、試驗內(nèi)容：不相鄰的同學(xué)二人一組，在前面試驗的基礎(chǔ)上，一人設(shè)置成服務(wù)器，另一人設(shè)置成客戶機，在原有程序基礎(chǔ)上加入網(wǎng)絡(luò)傳播等模塊并合理地配置之后，雙方啟動程序，服務(wù)器端向客戶機端發(fā)送數(shù)據(jù)，在觀測成果無誤之后，二人互換服務(wù)器與客戶機的角色直至完畢試驗。四、試驗環(huán)節(jié)：1、網(wǎng)絡(luò)測試系統(tǒng)構(gòu)成：在對某型號的武器裝備試驗進(jìn)行測試時，由于試驗現(xiàn)場環(huán)境惡劣且具有危險，并且規(guī)定對該信號進(jìn)行定期或不定期的監(jiān)測，在這種狀況下，我們采用了網(wǎng)絡(luò)測試技術(shù)，其測試連接如圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)構(gòu)成框圖圖中的Dewebook是集信號調(diào)理和A/D數(shù)據(jù)采集功能于一身的儀器，由在試驗現(xiàn)場的電腦(服務(wù)器)通過1394口的數(shù)據(jù)線與其連接，運行虛擬儀器軟件Dasylab10.0的程序?qū)ζ溥M(jìn)行控制。將測試數(shù)據(jù)采集后，存入服務(wù)器的同步通過LAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給遠(yuǎn)端的客戶機，由客戶機進(jìn)行數(shù)據(jù)整頓、分析。2、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)置：2.1設(shè)置IP地址：在服務(wù)器上設(shè)置IP地址如下：IP地址(I)：192.168.0.228；子關(guān)掩碼(U)：255.255.255.0。在客戶機上設(shè)置IP地址如下:IP地址(I)：192.168.0.225；子關(guān)掩碼(U)：255.255.255.0。2.2建立兩機間的網(wǎng)絡(luò)通訊：在客戶機WINDOWS桌面下，點擊“開始”，在點擊“運行”，鍵入“command”命令,點擊“確定”。在出現(xiàn)的DOS界面下PING服務(wù)器的IP地址，即鍵入“ping10.0.1.1現(xiàn)圖2所示，即表明兩電腦之間的網(wǎng)絡(luò)可以互聯(lián)互通。反之，表明兩機之間通訊失敗。需要檢查網(wǎng)絡(luò)，直至出現(xiàn)圖3-4的顯示。3、Dasylab軟件設(shè)計與模塊設(shè)置：3.1服務(wù)器的Dasylab程序設(shè)計：在試驗現(xiàn)場的服務(wù)器運行主程序如下圖所示：程序的重要模塊有信號發(fā)生器、數(shù)字示波和網(wǎng)絡(luò)傳播。Dasylab程序界面下點擊“measurement”的下拉菜單，點擊“remotecontrol”,來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的設(shè)置，定義此機為服務(wù)器?？诹睢癙assword”可以不設(shè)置。如圖3-6所示：圖3-6定義服務(wù)器在服務(wù)器主程序下雙擊“NETOUTPUT00”模塊,進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)輸出模塊設(shè)置。在“datatransfer”選項中點選“blocks”，即網(wǎng)絡(luò)間以“blocks”的方式傳播數(shù)據(jù)，較“SingleValues”方式會占用更多的計算機資源和網(wǎng)絡(luò)帶寬，但數(shù)據(jù)傳播對的且?guī)缀鯚o遲滯性，既有的計算機性能都能滿足規(guī)定。如圖3-7所示：圖3-7NetOutput設(shè)置3.2客戶機的Dasylab程序設(shè)計：在試驗遠(yuǎn)端的客戶機運行主程序如圖3-8所示：圖3-8客戶機的Dasylab程序界面程序的重要模塊有網(wǎng)絡(luò)接受數(shù)字顯示。在Dasylab程序界面下點擊“measurement”的下拉菜單，點擊“remotecontrol”,來進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的設(shè)置，定義此機為客戶機，受名為“IAD10”的服務(wù)器控制。 在客戶機主程序下雙擊“NETINPUT00”模塊，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)置，在“NetworkConnection”的設(shè)置中，點擊“ComputerName”的“Browse”,選擇與其相連的服務(wù)器名稱。點擊“ModuleName”的“Browse”,選擇服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)輸出模塊名稱。在“Option”設(shè)置中鉤選，意思是如服務(wù)器重起試驗，本機停止且重起試驗。其他可保持缺省設(shè)置。至此，完畢了網(wǎng)絡(luò)化的模塊設(shè)置和程序設(shè)計。4、運行：4.1運行服務(wù)器的Dasylab程序：運行服務(wù)器程序如圖3-10所示：圖3-10服務(wù)器程序運行成果4.2遠(yuǎn)端的客戶機上運行Dasylab程序：如圖3-11所示：圖3-11客戶機程序運行成果由服務(wù)器和客戶機運行成果可以看出，兩程序的輸出相似。五、試驗思索題1.怎樣查看本機的ip地址？答：運行->cmd->在命令行中輸入ipconfig即可查詢到本機ip地址2.