课程实验学习.pptx

目录11.1 模拟量过程通道和数据采集处理11.2 数字量过程通道和数据采集处理11.3 地址译码电路设计 第1页/共46页目录11.4 ADC0808模数转换器硬件设计实验 11.5 采样控制系统分析 11.6 PID调节器参数整定分析第2页/共46页目录11.7 最少拍控制系统计算机仿真11.8 组态王软件的组态设计第3页/共46页11.1 模拟量过程通道和数据采集处理11.1.1 实验目的11.1.2 实验设备11.1.3 实验内容与步骤第4页/共46页11.1.1 实验目的（1）掌握用数据采集卡来采集模拟信号的硬件系统的接线方法。（2）掌握用数据采集卡来输出模拟量信号的硬件系统的接线方法。（3）深入学习A/D 转换器原理及接口方法及D/A 转换器的原理及接口方法。（4）掌握用KingView组态王软件来编写数据采集卡的模拟量输入以及输出程序的方法。第5页/共46页11.1.2 实验设备（1）硬件环境工业控制计算机一台，PCI-1710HG数据采集板卡、ADAM-3968接线端子板以及PCL-10168，05V的可变电压源。（2）软件平台操作系统：Windows 2000以上。软件工具：KingView组态王软件及PCI-1710板卡的驱动程序。第6页/共46页11.1.3 实验内容与步骤（1）首先是正确的安装数据采集板卡。将PCI-1710板卡安装在工控机的扩展槽里，并安装板卡的驱动程序和研华板卡的检测程序。（2）模拟量输入通道数据的采集。即改变输入端的模拟电压值，利用KingView组态王软件编程以连续方式采集并显示当前电压值，同时绘制电压变化的实时曲线。（3）模拟量输出通道数据的输出。即可以在程序中人为地产生一个变化的数值（比如范围是（05），利用外接电路指示灯的亮度变化以及示波器可以显示当前模拟量输出通道转换结果的电压值，并同时在程序中绘制给定数据的变化曲线。（4）扩展模拟量输出通道实验。编写程序自动生成连续变化的数值，通过输出通道的 D/A 转换产生一个脉冲三角波形，并在外接线路的指示灯中观察其亮度是否随之交替变化，同时用示波器观察其波形。第7页/共46页11.2 数字量过程通道和数据采集处理11.2.1 实验目的11.2.2 实验设备11.2.3 实验内容与步骤第8页/共46页11.2.1 实验目的（1）掌握用数据采集卡输入数字量信号的硬件系统的接线方法。（2）掌握用数据采集卡输出数字量信号的硬件系统的接线方法。（3）深入学习数字量输入输出通道的组成原理及接口方法。（4）掌握用KingView组态王软件来编写数据采集卡的数字量输入以及输出程序的方法。第9页/共46页11.2.2 实验设备（1）硬件环境工业控制计算机一台，PCI-1710HG数据采集板卡、ADAM-3968接线端子板以及PCL-10168，电气开关、继电器以及指示灯等。（2）软件平台操作系统：Windows 2000以上。软件工具：KingView组态王软件及PCI-1710板卡的驱动程序。第10页/共46页11.2.3 实验内容与步骤（1）首先是正确的安装数据采集板卡。将PCI-1710板卡安装在工控机的扩展槽里，并安装板卡的驱动程序和研华板卡的检测程序。（2）数字量输入通道数据的采集。即利用外部线路中的电气开关产生开关数字信号，在组态王程序中采集并通过程序使画面中信号指示灯的颜色随之改变。（3）数字量输出通道数据的输出。即通过在程序中人为地产生一个数字信号，利用外接继电器电路控制指示灯的亮灭来验证数字量的输出，并同时在画面中实现信号指示灯颜色的变化。第11页/共46页11.3 地址译码电路设计 11.3.1 实验目的11.3.2 实验设备11.3.3 实验内容与步骤第12页/共46页11.3.1 实验目的（1）熟悉Proteus软件的开发环境。（2）学习3-8译码器在接口电路中的应用。（3）掌握I/O接口地址译码电路的一般设计方法。第13页/共46页11.3.2 实验设备（1）硬件环境微型计算机一台，Pentium4以上各类微机。（2）软件平台操作系统：Windows 2000以上。仿真软件工具：Proteus软件。第14页/共46页11.3.3 实验内容与步骤（1）使用ISA总线的AEN（DMA地址使用信号，高电平有效）信号、地址信号A0A9、3-8译码器芯片74HCT138，以及其它的基本门电路，在Proteus中搭建一个地址译码电路，使其译码出的8个端口的可寻址的地址范围为3A0H3A7H。（2）运行程序，观察设计的地址译码电路译出地址的正确性。第15页/共46页11.4 ADC0808模数转换器硬件设计实验11.4.1 实验目的11.4.2 实验设备11.4.3 实验内容与步骤第16页/共46页11.4.1 实验目的（1）熟悉Proteus软件的开发环境。（2）熟悉Keil软件的使用以及程序设计方法。（3）熟悉模数转换器的工作原理。第17页/共46页11.4.2 实验设备（1）硬件环境微型计算机一台，Pentium4以上各类微机。（2）软件平台操作系统：Windows 2000以上。仿真软件工具：Proteus软件以及Keil软件。第18页/共46页11.4.3 实验内容与步骤（1）在Proteus中完成如图11.1所示的硬件系统搭建，仿真中主要用到的器件为AT89C51单片机、ADC0808以及7SEG-MPX4-CA数码显示管*4。图11.1 模数转换仿真原理图（2）在Keil中完成软件程序的编写。（3）进行软硬件的联合联调。（4）模数转换结果验证，比较电压表显示数据和数码管显示数据是否一致，并填写表11.1。第19页/共46页11.4.3 实验内容与步骤第20页/共46页11.4.3 实验内容与步骤表11.1 模数转换结果比较表12345678电压值二进制值十进制第21页/共46页11.5 采样控制系统分析 11.5.1 实验目的11.5.2 实验设备11.5.3 实验内容与步骤第22页/共46页11.5.1 实验目的（1）熟悉MATLAB中Simulink的实现方法。（2）考察连续时间系统的采样控制中，零阶保持器的作用与采样周期T对系统稳定性的影响。第23页/共46页11.5.2 实验设备（1）硬件环境微型计算机一台，Pentium4以上各类微机。（2）软件平台操作系统：Windows 2000以上。仿真软件工具：MATLAB软件（6.1以上版本）。第24页/共46页11.5.3 实验内容与步骤（1）开机执行MATLAB程序，用鼠标双击MATLAB图标进入其命令窗口Command Windows，在Command Windows窗口中输入Simulink，进入仿真界面，并新建Model文件。在Model界面中构造如图11.2所示的连续时间系统结构图。作时域仿真并确定系统时域性能指标。第25页/共46页11.5.3 实验内容与步骤图11.2 连续系统结构图第26页/共46页11.5.3 实验内容与步骤（2）带零阶保持器的采样控制系统如图11.3所示。同样在MATLAB的Simulink下作时域仿真，并调整采样周期T，观察对系统稳定性的影响。图11.3 带零阶保持器的采样控制系统结构图第27页/共46页11.5.3 实验内容与步骤（3）叙述零阶保持器的作用。（4）讨论采样周期T对系统特性的影响。第28页/共46页11.6 PID调节器参数整定分析11.6.1 实验目的11.6.2 实验设备11.6.3 实验内容与步骤第29页/共46页11.6.1 实验目的（1）掌握MATLAB的M文件编写方法。（2）研究PID控制器的Kp、Ti、Td三个参数对系统稳定性及过渡过程的影响。第30页/共46页11.6.2 实验设备（1）硬件环境微型计算机一台，Pentium4以上各类微机。（2）软件平台操作系统：Windows 2000以上。仿真软件工具：MATLAB软件（6.1以上版本）。第31页/共46页11.6.3 实验内容与步骤（1）开机执行MATLAB程序，用鼠标双击MATLAB图标进入MATLAB命令窗口Command Windows，新建M-file，然后分别输入以下设计好的程序。%比例控制G=tf(10，1 6 11 6)；P=0.01：0.1：1；%传递函数，Kp变化范围for i=1：length(P)G_c=feedback(P(i)*G，1)；%系统反馈step(G_c)，hold on%单位阶跃输入响应end第32页/共46页11.6.3 实验内容与步骤%比例积分控制G=tf(10，1 6 11 6)%系统传递函数Kp=1；Ti=0.8：0.2：1.6；%Kp一定，不同Ti的输入for i=1：length(Ti)Gc=tf(Kp*1，1/Ti(i)，1，0)；%分别计算不同Ti的系统参数 G_c=feedback(G*Gc，1)；step(G_c)，hold on%阶跃响应曲线响应%比例、积分、微分控制G=tf(10，1 6 11 6)%系统传递函数Kp=1；Ti=0.6；Td=0.1：0.2：2；%Kp、Ti一定，不同Td的输入for i=1：length(Td)Gc=tf(Kp*Ti*Td(i)，Ti，1/Ti，1，0)；%分别计算不同Td的系统参数 G_c=feedback(G*Gc，1)；step(G_c)，hold on%阶跃响应曲线end第33页/共46页11.6.3 实验内容与步骤（2）进行程序调试，并检查错误，然后运行。（3）观察系统对不同参数的响应曲线，分析其原因。（4）总结三个参数分别对系统性能的影响。第34页/共46页11.7 最少拍控制系统计算机仿真11.7.1 实验目的11.7.2 实验设备11.7.3 实验内容与步骤第35页/共46页11.7.1 实验目的（1）掌握最少拍有纹波、无纹波系统的设计方法。（2）学会最少拍控制系统的分析方法。（3）学习并掌握最少拍有纹波和无纹波控制器的设计以及Simulink的实现方法。（4）了解输入信号对最少拍控制系统的影响及其改进措施。第36页/共46页11.7.2 实验设备（1）硬件环境微型计算机一台，Pentium4以上各类微机。（2）软件平台操作系统：Windows 2000以上。仿真软件工具：MATLAB软件（6.1以上版本）。第37页/共46页11.7.3 实验内容与步骤（1）在如图11.4所示的计算机控制系统中，被控对象为，采样周期T=1s，分别取输入信号为单位阶跃信号、单位速度信号和单位加速度信号，按有纹波系统和无纹波系统分别设计控制器D(z)。第38页/共46页11.7.3 实验内容与步骤图11.4 最少拍系统原理图 第39页/共46页11.7.3 实验内容与步骤（2）按照最少拍系统原理图，在MATLAB的Simulink下构造系统结构图的仿真模型，并将输入、输出和误差三条曲线放置在同一坐标系内，标明参数，观察输入输出波形，比较三种情况下的跟随特性，并打印结果。（3）观察系统输出波形在采样点以外的波形。（4）比较有纹波系统与无纹波系统的区别，并分析其原因。第40页/共46页11.8 组态王软件的组态设计11.8.1 实验目的11.8.2 实验设备11.8.3 实验内容与步骤第41页/共46页11.8.1 实验目的（1）掌握并熟悉组态王软件的使用。（2）掌握研华PCL-818L A/D数据采集板卡的使用方法。（3）熟悉组态王软件与PCL-818L板卡的连接与通信。（4）熟悉Pt100温度传感器及变送器的使用。第42页/共46页11.8.2 实验设备（1）硬件环境工业控制计算机一台，PCL-818L板卡及PCLD-8115接线端子板，Pt100温度传感器及变送器。（2）软件平台操作系统：Windows 2000以上。软件工具：KingView组态王软件及PCL-818L板卡的驱动软件。第43页/共46页11.8.3 实验内容与步骤（1）首先是正确安装A/D数据采集板卡。将PCL-818L板卡进行硬件跳线配置，然后在计算机断电的情况下将PLC-818L板卡安装在研华工控机的扩展槽里，并安装研华PLC-818L板卡的驱动程序和研华板卡的检测程序。（2）进行Pt100温度传感器及变送器的安装，使其信号能正确的送入到PLC-818L板卡中。（3）启动组态王软件，进行监控画面设计，主要是构造数据库、建立动画连接以及监控界面的设计。（4）运行和调试实现温度采集系统的监控。第44页/共46页第45页/共46页感谢您的观看！第46页/共46页