計(jì)算機(jī)控制原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

實(shí)

驗(yàn)

猾

導(dǎo)

青海高校化工學(xué)院化工機(jī)械系

自動(dòng)化教研室

前

數(shù)字計(jì)算機(jī)由于其具有強(qiáng)大的算術(shù)運(yùn)算、邏輯推斷、記憶等信息加工實(shí)力，使得它

一誕生就被應(yīng)用到限制領(lǐng)域。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使60年頭限制理論得到應(yīng)用，

而現(xiàn)代限制理論的發(fā)展，又為計(jì)算機(jī)限制的發(fā)展奠定了廣袤的理論基礎(chǔ)。特殊是微電子

技術(shù)的發(fā)展給計(jì)算機(jī)限制供應(yīng)了物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)在在工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)限制正廣

乏深化地的得到應(yīng)用，并取得了可喜的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

為適應(yīng)當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在自動(dòng)限制系統(tǒng)專業(yè)中開設(shè)了《計(jì)算機(jī)限制系統(tǒng)》這

門課程，作為高校生的必修課。本套“計(jì)算機(jī)限制試驗(yàn)系統(tǒng)”就是為這門課程的教學(xué)和

試驗(yàn)而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)采納AD/DA卡通過USB接口與計(jì)算機(jī)連接實(shí)現(xiàn)信號(hào)源信號(hào)的輸出和

系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)的采集，采集后信號(hào)通過計(jì)算機(jī)顯示屏顯示，省去了外接信號(hào)源和示波器

測量響應(yīng)信號(hào)的麻煩。EL-AT-H型自動(dòng)限制試驗(yàn)系統(tǒng)支持計(jì)算機(jī)限制理論課的全部試驗(yàn),

通過這套試驗(yàn)儀器可使學(xué)生進(jìn)一步了解和駕馭計(jì)算機(jī)限制理論的基本概念、限制系統(tǒng)的

分析方法和設(shè)計(jì)方法以及限制算法的編程實(shí)現(xiàn)，學(xué)習(xí)和駕馭系統(tǒng)模擬電路的構(gòu)成和測試

技術(shù)，提高應(yīng)用計(jì)算機(jī)的實(shí)力及水平。另外，與本套試驗(yàn)箱配備的還有三個(gè)實(shí)際的限制

對(duì)象：溫控爐、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，通過對(duì)這三個(gè)對(duì)象的限制可以提高學(xué)生對(duì)實(shí)際限

制對(duì)象的感性相識(shí)。

本書分為四章，第一章為EL-AT-H型試驗(yàn)箱硬件資源，主要介紹試驗(yàn)箱的硬件組成

和系統(tǒng)單元電路。其次章為系統(tǒng)集成操作軟件，主要介紹系統(tǒng)軟件的安裝，操作以及計(jì)

算機(jī)和試驗(yàn)箱的通訊設(shè)置。第三章為計(jì)算機(jī)算法編程指導(dǎo)，主要介紹軟件算法的實(shí)現(xiàn)方

法。第四章為試驗(yàn)系統(tǒng)部分，主要介紹各個(gè)試驗(yàn)的電路組成，試驗(yàn)原理和試驗(yàn)步驟。另

外，在附錄部分有部分試驗(yàn)的說明和參考結(jié)果以及限制對(duì)象的原理電路圖。

目錄

第一章硬件資源..................................1

其次章軟件安裝及運(yùn)用............................4

第三章試驗(yàn)系統(tǒng)部分..............................8

試驗(yàn)一D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換試驗(yàn).......................8

試驗(yàn)二A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換試驗(yàn).......................9

試驗(yàn)三數(shù)字PID限制........................10

試驗(yàn)四組態(tài)限制...............................14

試驗(yàn)五爐溫限制試驗(yàn).........................15

附錄一溫度限制電路原理圖......................19

附錄二試驗(yàn)參考結(jié)果..............................19

試驗(yàn)一D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換試驗(yàn).......................19

試驗(yàn)二A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換試驗(yàn).......................19

試驗(yàn)三數(shù)字PID限制..........................20

試驗(yàn)五爐溫限制試驗(yàn)..........................20

附錄三USBAD/DA卡調(diào)試說明....................21

第一章硬件資源

EL-AT-II型試驗(yàn)系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、AD/DA采集卡、自動(dòng)限制原理試驗(yàn)箱、打印機(jī)

（可選）組成如圖1,其中計(jì)算機(jī)依據(jù)不同的試驗(yàn)分別起信號(hào)產(chǎn)生、測量、顯示、系統(tǒng)限

制和數(shù)據(jù)處理的作用，打E1機(jī)主要記錄各種試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果，試驗(yàn)箱主要構(gòu)造被控模擬

對(duì)象。

圖1試驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)成

試驗(yàn)箱面板如圖2：

圖2EL-AT-H型試驗(yàn)箱面板

下面主要介紹試驗(yàn)箱的構(gòu)成：

一、系統(tǒng)電源

EL-AT-II系統(tǒng)采納本公司生產(chǎn)的高性能開關(guān)電源作為系統(tǒng)的工作電源，其主要技術(shù)

性能指標(biāo)為：

1.輸入電壓：AC220V

2.輸出電壓/電流：4-12V/0.5A,-12V/0.5A,+5V/2A

3.輸出功率：22W

4.工作環(huán)境：-5c?+40℃。

二、AD/DA采集卡

AD/DA采集卡如圖3采納EZUSB2131芯片做為主控芯片，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和USB通

信，用EPM7128作為SPI總線轉(zhuǎn)換,AD為TL1570I其采樣位數(shù)為12位，采樣率為lOKHzo

DA為MAX5159轉(zhuǎn)換位數(shù)為12位，轉(zhuǎn)換速率為1（）KOAD/DA采集卡有兩路輸出（DAI、

DA2）和兩路輸入（ADI、AD2）,其輸入和輸出電壓均為-5V?+5V。

圖3AD/DA采集卡

另外在AD/DA卡上有一個(gè)9針R232串口插座用來連接AD/DA卡和計(jì)算機(jī)，20針的插

座用來和限制對(duì)象進(jìn)行通訊。

三、試驗(yàn)箱面板

試驗(yàn)箱面板布局如圖4：

AD/DA卡輸試驗(yàn)?zāi)K1試驗(yàn)?zāi)K2

入輸出模電源模塊

二極管區(qū)

塊

EL-CAT-II

電阻、電容、二極管區(qū)

試驗(yàn)?zāi)K3試驗(yàn)?zāi)K4

變阻箱、變?nèi)菹淠K

試驗(yàn)?zāi)K5試驗(yàn)?zāi)K8

試驗(yàn)?zāi)K6試驗(yàn)?zāi)K7

圖4試驗(yàn)箱面板布局

試驗(yàn)箱面板主要由以下幾部分構(gòu)成：

1.試驗(yàn)?zāi)K

本試驗(yàn)系統(tǒng)有八組由放大滯、電阻、電容組成的試驗(yàn)?zāi)K。每個(gè)模塊中都有一個(gè)由

UA741構(gòu)成的放大器和若干個(gè)電阻、電容。這樣通過對(duì)這八個(gè)試驗(yàn)?zāi)K的敏捷組合便可構(gòu)

造出各種型式和階次的模擬環(huán)節(jié)和限制系統(tǒng)。

2.二極管，電阻、電容、二極管區(qū)

這些區(qū)域主要供應(yīng)試驗(yàn)所需的二極管、電阻司電容。

3.AD/DA卡輸入輸出模塊

該區(qū)域是引出AD/DA卡的輸入輸出端，一共引出兩路輸出端和兩路輸入端，分別是

DAI、DA2,ADkAD2。有一個(gè)按鈕復(fù)位，按下一次對(duì)AD/DA卡進(jìn)行一次復(fù)位。20針的插

座用來和限制對(duì)象連接。

4.電源模塊

電源模塊有?個(gè)試驗(yàn)箱電源開關(guān)，有四個(gè)開關(guān)電源供應(yīng)的DC電源端了，分別是十12V、

-12V.+5V、GND,這些端子給外擴(kuò)模塊供應(yīng)電源。

5.變阻箱、變?nèi)菹淠K

變阻箱、變?nèi)菹涫潜驹囼?yàn)系統(tǒng)的一個(gè)突出特點(diǎn)，只要按動(dòng)數(shù)字旁邊的“+”、“一”

按鈕便可調(diào)整電阻電容的值，面且電阻電容值可以干脆讀出。

其次章軟件安裝及運(yùn)用

一、軟件安裝：軟件安裝（分兩大部分）

一、安裝應(yīng)用軟件

1.依據(jù)軟件提示，一步一步完成安裝

吧setup計(jì)/機(jī)位制實(shí)零

SelectDetiinaiionLocation

Wb?rhaAH+li機(jī)控朝實(shí)效ber)rtale(P

|5dtp"Instafli+lt機(jī)拄制實(shí)依irtothefolowngfdder

Toccftnie.dickNextIfyouMOUHfcetoselectodifefertfokkf,cfckBrowse.

|G:\SC?UP計(jì)宣機(jī)笈和實(shí)般|BL

Atteart21MB4freecfek紿aceelequced.

《Rack|Hexi>Carcel

圖1進(jìn)入安裝界面圖2選擇安裝路徑

用Setup-自動(dòng)控制實(shí)七5

HcodytoInUol

Setup/nowreadytotegh自動(dòng)控m實(shí)會(huì)cnycmoxr(>j!e(.

Qickln?iaitoccn?njewlhth?rwtafebcn.occfckBeckfyouwartioreviewor

change3nysdbngr

Detma60nlecMion

H:\Set*A自動(dòng)控制實(shí)抬

1<B?k|[!naal||Cartel|

圖3單擊Install圖4安裝完畢界面

2.完成應(yīng)用軟件的安裝；應(yīng)用軟件會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在“起先一,程序”列表中。

二、USB驅(qū)動(dòng)安裝（操作系統(tǒng)不同安裝步驟有差別）

Windows2000操作系統(tǒng)下：

1.通過USB硬件接口，連接試驗(yàn)箱與計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)將自動(dòng)顯示圖5

圖5進(jìn)入安裝界面圖6選擇單選按鈕后，單擊下一步

2.圖6的驅(qū)動(dòng)安裝文件在第一步安裝的應(yīng)用程序文件中，所以應(yīng)選擇第一步安裝應(yīng)用程

序的路徑和文件名，然后單擊“確定”，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)查找驅(qū)動(dòng)安裝文件。

圖7選擇如圖的復(fù)選按鈕后，單擊下一步圖8選擇驅(qū)動(dòng)安裝文件路徑

找到審的硬件向守

完成找到新硬件向?qū)?/p>

理工達(dá)陵科技USB數(shù)據(jù)璉卡

匕鼠”￡已完眩裝這個(gè)設(shè)備的軟件.

申擊“完由”關(guān)閉就向?qū)?

「」|完成

圖9單擊下一步圖10安裝完成界面

WindowsXP操作系統(tǒng)下：

1.通過USB硬件接口，連接試驗(yàn)箱與計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)將自動(dòng)顯示圖1

2.圖2的驅(qū)動(dòng)安裝文件在第一步安裝的應(yīng)用程序文件中，所以應(yīng)選擇第一步安裝應(yīng)用程

序的路徑和文件名，然后單擊“確定”，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)搜尋驅(qū)動(dòng)安裝文件。

長到新的硬件向?qū)?/p>

詁逸春克的持素和安裝選項(xiàng).

€)正通球儀登上索是住芟動(dòng)程序⑤).

食用下為的愛選根限制甑展?fàn)睢苯趟鳎賔i本機(jī)浜徑和可格動(dòng)墀俗.會(huì)安裝我

到的最佳驅(qū)動(dòng)程序?

回搜索可稱硼S體律:ACABM.)18)

回在搜索中包揄Z個(gè)位置@)

[G?v>.tup\i+MWMiWASivi閱-Qp]

O不要搜索.我要自己選我要安裝的驅(qū)動(dòng)程序Q).

然爵覆融髏既|中選擇設(shè)“英的程序，“nd"*不宓保證?所閨5的交

[(上一步0)]|下一去~]

圖11選擇如圖的單選按鈕后，單擊下一步圖12選擇驅(qū)動(dòng)安裝文件路徑

圖13單擊“仍日接著”圖14安裝完成界面

應(yīng)用軟件和USB驅(qū)動(dòng)都安裝完成后,可以運(yùn)行試驗(yàn)系統(tǒng).

二、軟件啟動(dòng)與運(yùn)用說明

1.軟件啟動(dòng)

在Windows桌面上或“起先一程序”中雙擊“快捷方式到Cybernation_C.exe”快捷方

式，便可啟動(dòng)軟件如圖15

2.試驗(yàn)前計(jì)算機(jī)與試驗(yàn)箱的連接

用試驗(yàn)箱自帶的USB線將試驗(yàn)箱后面的USB口與計(jì)算機(jī)的USB口連接，啟

動(dòng)"Cybernation”軟件。

3.軟件運(yùn)用說明

本套軟件界面共分為三個(gè)組畫面：軟件說明和試驗(yàn)指導(dǎo)書畫面（如圖15）數(shù)據(jù)采集顯示

畫面（如圖16）

直計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（3回區(qū)I

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目EF13：|3工具按鈕：南區(qū)］一

軟件使用指南

☆工具欄按鈕:

1.，點(diǎn)擊K或按F1』可以選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目作為當(dāng)前實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，系

統(tǒng)在指導(dǎo)書窗口顯示相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程

中山卜干林I卜狀太

2國點(diǎn)擊R最按F29加換回“指導(dǎo)書"窗口。

?

3園

■點(diǎn)擊K或按F3）］切換到“示波器〃窗口。

4困

?點(diǎn)擊K或按F4D切換到”〃窗口。

5a

■點(diǎn)擊R或按F5』開始/放棄當(dāng)前實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在沒有選擇任

何實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的時(shí)候?yàn)榻範(fàn)顟B(tài)。

6⑦

?點(diǎn)擊K或按F6』彈出"關(guān)于〃對(duì)話框，顯示程序信息、版本

號(hào)和版權(quán)信息。

☆示波器操作:

1.測量在“示波器"窗口單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出菜單中選擇“測

里”打開測量游標(biāo)（重復(fù)前述步驟隱藏測量游標(biāo)），拖動(dòng)v

就緒數(shù)字

圖15

烏計(jì)算機(jī)控制實(shí)瞼系統(tǒng)目回區(qū)

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)SKF13：I三］工具按鈕：園Inb中

02004006oo8oo100012001400160018002000

5000

圖16

能：

和功

操作

詳細(xì)

軟件

介紹

F面

：

按鈕

具欄

一：工

書

在指導(dǎo)

，系統(tǒng)

項(xiàng)目

試驗(yàn)

當(dāng)前

作為

項(xiàng)目

試驗(yàn)

選擇

可以

按F1N

K或

點(diǎn)擊

1.▼

態(tài)。

止?fàn)?/p>

于禁

中處

過程

進(jìn)行

試驗(yàn)

，在

導(dǎo)書

驗(yàn)指

的試

相應(yīng)

顯示

屈窗口

。

〃窗口

指導(dǎo)書

換回〃

R切

按F2

K或

點(diǎn)擊

2.

3.ra

。

〃窗口

示波器

換到〃

》切

按F3

K或

點(diǎn)擊

s

4.

。

〃窗口

到〃?

d切換

按F4

K或

點(diǎn)擊

a

5.

驗(yàn)項(xiàng)目

任何試

有選擇

，在沒