计算机控制系统设计与实现.ppt
第八章 计算机控制系统设计与实现,主要内容：,8.2 系统的工程设计与实现,8.3 计算机控制系统设计实例,8.1 系统设计的原则与步骤,8.1.2 系统设计的步骤,系统设计的原则,主要内容：,8.1 系统设计的原则与步骤,8.1.1 系统设计的原则,安全可靠,采用双机系统,备份工作 主从工作 双工工作,采用分布式系统,操作维护方便,操作方便,维护方便,实时性强,通用性好,系统设计标准化,设计指标留有一定的余量,经济效益高,8.1.2 系统设计的步骤,四个阶段(第一阶段),工程控项制目任与务的确定阶段,8.1.2 系统设计的步骤,四个阶段(第二阶段),工程项目与控制任务的设计阶段,组建项目研制小组 制定系统的总体方案 方案的论证与送审 硬件与软件的分别细化设计 硬件和软件的分别调试 系统的组装,8.1.2 系统设计的步骤,四个阶段(第三阶段),离线仿真和调试阶段,在实验室而不是在工业现场进行仿真和调试。离线仿真和调试后还要进行考机运行，以便在连续不停机的运行中暴露问题和解决问题。,离线硬件联调,离线软件联调,离线硬件软件统调,考机,8.1.2 系统设计的步骤,四个阶段(第四阶段),在线调试和运行阶段,将系统和生产过程联接在一起，进行现场调试和运行。系统正常运行后，可组织验收。验收是系统项目最终完成的标志,现场安装调试,试运行,验收,结束,8.2 系统的工程设计与实现,了解工艺要求，明确控制任务 确定系统总体设计方案 选择系统总线和主机机型 建立数学模型，确定控制算法 系统硬件和软件的具体设计 计算机控制系统的调试,8.2 系统的工程设计与实现,确定系统总体设计方案,控制系统方案的确定 测量元件的选择 执行机构的选择 选择输入输出通道及外设 画出整个控制系统原理图,建立数学模型，确定控制算法,8.2 系统的工程设计与实现,实验2：计算机控制系统设计,1.实验目的,能根据工艺要求和控制任务，确定系统总体设计方案，选择微机接口，建立数学模型，确定控制算法，具体设计系统硬件和软件并进行调试完成了控制任务,2.实验条件,计算机 A3000过程控制系统 组态王软件,3.实验内容,总体设计方案确定、硬件设计、控制算法确定、软件设计及软硬件联调。对控制系统的快速性、超调量、稳态误差等参数进行分析、研究，记录调试的过程及结果（曲线、数据），分析控制系统是否达到了预期要求,8.3 计算机控制系统设计实例,沥青砼拌和楼水煤浆燃烧炉自动控制系统方案设计,沥青砼拌和楼用于拌制沥青混合料，它包括：粗细集料的烘干、加热、筛分和计量；沥青的加热、保温和计量；依据设计配合比将集料、填充料和沥青均匀拌和成成品料。,工程背景简介,集料的烘干、加热是通过燃烧水煤浆来完成的。,本设计是对水煤浆燃烧炉自动控制系统进行设计,了解工艺要求，明确控制任务,8.3 计算机控制系统设计实例,水煤浆燃烧炉自动控制工艺技术要求,8.3 计算机控制系统设计实例,工艺路线：1，储浆池-供浆泵-过滤搅拌罐-输浆泵-水煤浆喷枪-燃烧炉膛-碎石加热滚筒-除尘设备-引风机-排烟筒。2，空压机-储气罐-水煤浆喷枪-燃烧炉 膛。3，供风机-水煤浆燃烧配风器-燃烧炉膛。,水煤浆燃烧炉自动控制工艺技术要求,8.3 计算机控制系统设计实例,自控目标：通过对水煤浆燃烧各系统的有效控制，达到水煤浆的完全燃烧、炉膛温度控制及有关参数的记录。技术要求：1,可以手动、自动切换。2,不同密级人员可以对不同源程序中的某些参数进行修改。3,计算机界面新颖动感。4,可以对生产相关数据进行统计、打印、储存。,水煤浆燃烧炉自动控制工艺技术要求,8.3 计算机控制系统设计实例,工艺参数及要求：1,储浆池电动搅拌开、关控制及状况显示，储浆池液位高低显示，上下限报警，储浆量显示。电机5.5kw。2,供浆泵开、关控制及状态显示，管道流体动静显示。电机2.2kw。3,过滤搅拌罐电动搅拌开、关控制及状况显示，液位高低显示，上下限报警，储浆量显示。电机3kw。4,两台输浆泵并联互锁，互为备用，一台变频调速器转换控制两台输浆泵输浆量，开、关控制及状态显示，管道流体动静显示，汇总输出管道流量显示及计量。电机3kw。,5,水煤浆燃烧炉膛温度按设定值(1250)控制，测温点两处，出口后退1m为高温区测点，进口1.5m处为点火区测点。温度动态显示。炉膛火焰显示。点火区温度设上、下限报警。上限1300，下限650，点火升温过程下限不报警。6,螺杆式空压机开、关控制及状态显示，压力信号取至空压机内已有信号源，管道流体动静显示。电机45kw。7,供风机开、关控制及状态显示，管道流体动静显示。电机37kw8,配风器进风阀开度控制及显示。,工艺参数及要求：,8.3 计算机控制系统设计实例,9,碎石加热滚筒动静显示，信号取之其电杌供电处。进入滚筒之砂石重量统计并显示t/h，信号取之拌和楼控制室内的微机。10,排烟温度显示及记录，引风机阀开度显示及记录，信号取之拌和楼控制室内的微机。11,砂石加热温度、沥青砼产量及产出时间记录及显示，信号取之拌和楼控制室内的微机。12,每日生产报表：按小时对应统计相关各种消耗、参数及产量。如水煤浆耗量、电耗、炉膛温度。每日、月汇总计算出水煤浆及电的总耗量和平均单耗指标。生产数据保存半年以上。,工艺参数及要求：,8.3 计算机控制系统设计实例,安全联锁：1,点火时空压机最先启动，炉膛温度低于下限空压机 仍不停。其他电动机停后，空压机才停。2，在正常燃烧状况下，水煤浆输浆压力上下波动达到 0.2MPa即报警，提示故障点，提醒操作工处理。3，输浆泵不运转，供风机不启动。4，储浆池存浆量达到下限报警，供浆泵不能启动。5，过滤搅拌罐存浆量达到下限报警，若报警时间超过 2分钟则自动停止输浆泵运行。6，自动转为手动后，安全联锁解除。,8.3 计算机控制系统设计实例,确定系统总体设计方案,控制系统方案的确定,8.3 计算机控制系统设计实例,图1 系统总体体系结构,（直接数字控制系统）,确定系统总体设计方案,测量元件的选择,8.3 计算机控制系统设计实例,执行机构的选择,测控系统布设,模拟量检测点,开关量检测点,模拟量控制点,开关量控制点,确定系统总体设计方案,选择输入输出通道及外设,8.3 计算机控制系统设计实例,AI：11个，其中测温参数4个,AO：2个,DI：7个,DO：6个,打印机：1台,确定系统总体设计方案,画出整个控制系统原理图,8.3 计算机控制系统设计实例,选择系统总线和主机机型,8.3 计算机控制系统设计实例,内总线选择选用PC总线工业控制机。外总线选择选择通用串行总线USB。选择主机机型：IPC-610H P4 台湾延华槽上架式工业原装机40G硬盘（标配）52X CDROMCPU：Intel PIV2.0GHz CPU主机板,建立数学模型，确定控制算法,8.3 计算机控制系统设计实例,通过变频调速器调节输浆泵转速，改变输浆量，进而达到控制燃烧炉温度的目的。,燃烧炉燃烧控制:,水煤浆流量与供风量的比值控制回路。通过设定比值系数，实现最佳燃烧。,温度控制:,系统硬件和软件的具体设计,8.3 计算机控制系统设计实例,工控机系统选型表,系统硬件和软件的具体设计,8.3 计算机控制系统设计实例,仪表选型表,系统硬件和软件的具体设计,8.3 计算机控制系统设计实例,电气控制系统,系统硬件和软件的具体设计,8.3 计算机控制系统设计实例,电缆及材料,计算机控制系统的调试,8.3 计算机控制系统设计实例,项目总预算费用：18.479万元,
