工控实验报告.docx

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1、工业控制计算机实验报告实验情况如下:感 Digital eO()m回I 40.1740.00-.17X九、实验思考题.现在的温控系统只能控制炉温的上升，炉温的下降要靠自然冷却, 所以在此期间无法通过计算机控制，如果是由你来设计一个温度控制 系统，应该如何改进，以便都能用计算机控制？答：应在温控系统中加入一个可以用于冷却的风扇装置，当需要降温 时通过程序开启风扇使其温度降低，降低到所需温度时再通过程序控 制使其关闭。1 .对于数据采集过程中产生的毛刺，如何去除？用哪个模块？简要 说明之。答：毛刺可以利用数字低通滤波器去除。在输入模块后面加入一个 Digital Filter 即可。2 .感觉温度

2、上升太慢，要针对这点改进，即做到温度上升较快，而 又满足控制优化的目标，应当如何改进，给出dasylab的实际连线 图，并简要说明之。答：想要使温度上升较快并且满足控制优化的目标可以再PID环节中 引入反应，通过对于反应参数的设置完成所需的控制要求，如下列图所 不。SlidecOp,实验三基于DASYLab的网络测控一、实验目的：通过实验了解网络测控系统的组成及应用前景。二、实验设备：微型计算机、NI USB 6008数据采集卡、温度控制仪、温箱。三、实验内容：不相邻的同学二人一组，在前面实验的基础上，一人设置成服务器， 另一人设置成客户机，在原有程序基础上加入网络传输等模块并合理 地配置之后

3、，双方启动程序，服务器端向客户机端发送数据，在观察 结果无误之后，二人交换服务器与客户机的角色直至完成实验。四、实验步骤：1、网络测试系统组成：在对某型号的武器装备试验进行测试时，由于试验现场环境恶劣且具 有危险，而且要求对该信号进行定期或不定期的监测，在这种情况下， 我们采用了网络测试技术，其测试连接如图3-1所示。传感器k 叙以 -k服务器 =客户机图3-1系统构成框图图中的Dewebook是集信号调理和A/D数据采集功能于一身的仪器， 由在试验现场的电脑（服务器）通过1394 口的数据线与其连接，运行 虚拟仪器软件DasylablO.O的程序对其进行控制。将测试数据采集后, 存入服务器的

4、同时通过LAN网络发送给远端的客户机，由客户机进行 数据整理、分析。2、TCP/IP网络设置:2.1 设置IP地址:在服务器上设置IP地址如下：在地址(I): 192. 168. 0. 228；子关掩 码(U)： 255. 255. 255. 0o在客户机上设置IP地址如下：IP地址(I)： 192. 168. 0. 225；子关掩码(U)： 。2.2 建立两机间的网络通讯：.键入在客户机WINDOWS桌面下，点击“开始”，在点击“运行”“command”命令，点击“确定”。在出现的DOS界面下PING服务器的IP地址，即键入“ping 10.0. 1.1现图2所示，即说明两电脑之间的网络可以

5、互联互通。c： Couand ProptMicrosoft Uindous DOS Copyright Microsoft Corp 1990-2001.Pinging 10.0.1.1 with 32 bytes of data：11 H n H 0 0 0 0 0 0 0 0 1111bytes=32 tinexlms TTL=b4 bytes=32 tinelns TTL=64 bytes=32 timelms TTL=64 bytes=32 tinelns TTL=64Ping statistics for 10.0.1.1：Packets： Sent = 4, Received =

6、4, Lost = 0 反之，说明两机之间通讯失败。需要检查网络，直至出现图3-4的显 不。3、Dasylab软件设计与模块设置：3.1 服务器的Dasylab程序设计：在试验现场的服务器运行主程序如下列图所示:程序的主要模块有信号发生器、数字示波和网络传输。Dasylab程序界面下点击“measurementw的下拉菜单,点击“remotecontrol”，来进行远程控制的设置，定义此机为服务器。口令Password”可以不设置。如图3-6所示：图3-6定义服务器在服务器主程序下双击“NET OUTPUTOOw模块,进行网络输出模块设 置。在“data transfer选项中点选“block

7、s”，即网络间以 “blocks”的方式传输数据，较“Single Values方式会占用更多 的计算机资源和网络带宽，但数据传输正确且几乎无迟滞性，现有的 计算机性能都能满足要求。如图3-7所示：图 3-7 Net Output 设置3.2 客户机的Dasylab程序设计：在试验远端的客户机运行主程序如图3-8所示:NeHnputOO图3-8客户机的Dasylab程序界面程序的主要模块有网络接收数字显示。在Dasylab程序界面下点击“measurement”的下拉菜单，点击 remote control”，来进行 远程控制的设置，定义此机为客户机, 受名为“IAD1O”的服务器控制。在客户

8、机主程序下双击“NETINPUTOO”模块，进行网络模块的设 置，在 Network Connection” 的设置中，点击 aComputer Name” 的Browse，选择与其相连的服务器名称。点击“ModuleName”的 “Browse，选择服务器的网络输出模块名称。在“Option”设置中 钩选，意思是如服务器重起试验，本机停止且重起试验。其它可保持 缺省设置。至此，完成了网络化的模块设置和程序设计。4、运行：4.1运行服务器的Dasylab程序：运行服务器程序如图3-10所示：图3-10服务器程序运行结果4. 2远端的客户机上运行Dasylab程序:如图3-11所示：图3-11客

9、户机程序运行结果由服务器和客户机运行结果可以看出，两程序的输出相同。五、实验思考题.如何查看本机的ip地址？答：运行-cmd-在命令行中输入ipconfig即可查询到本机ip地址. 10开头的ip地址属于哪一类地址有什么特点？答：10开头是内网IP,属于B类ip地址。内网的计算机以NAT （网 络地址转换）协议，通过一个公共的网关访问Internet。内网的计 算机可向Internet上的其他计算机发送连接请求，但Internet上其 他的计算机无法向内网的计算机发送连接请求。1 .怎样知道本机到目标机的网络通道是畅通的？答：运行-cmd-ping +目标主机IP,假设请求不超时那么网络通道是

10、 畅通的。2 .举出你一个你熟悉的网络测控案例，并用dasylab绘出来，简要 说明之。答：利用网络测控可以进行对于各种数据进行采集并进行加密，并通 过网络将加密过后的数据传送到服务器。下列图中上半局部的过程即为 数据采集以及加密阶段。同时服务器可以接受加密后的数据，并进行 解密，并根据解密后的数据绘制对应的图像。下列图中下半局部的过程 即为数据解密阶段以及图像绘制过程。六、实验心得 通过这三个实验，我初步了解了 dasylab的用法，并且了解了其在工业控制过程中的用法与作用。这三个实验中包括了 A/D、D/A转换、温度调控实验以及网络测控实验，包含了数据转换、参数控制、网络 通信等方面的内容

11、，能够使得我们能够将书本上学习到的控制方法通 过简单直观的方式通过dasylab进行运用和实验。通过dasylab成熟 的图形界面，即使没有编程基础，我们也能够模拟整个控制过程，完 成对于所需要操作的控制目标。实验一 A/D、D/A转换实验一、实验目的1 . 了解温控系统的组成。2 .了解NI测量及自动化浏览器的使用并对数据采集卡进行设置。3 .了解Dasylab软件的各项功能，并会简单的应用。4 .通过实验了解计算机是如何进行数据采集、控制的。二、实验设备微型计算机、NI USB 6008数据采集卡、温度控制仪、温箱。三、实验内容. 了解温度控制系统的组成。1 .仔细观察老师对数据采集卡输入

12、输出任务建立的过程及设置还有 dasylab基本功能的演示。2 .仔细阅读dasylab相关文档，学习帮助文件tutorial 了解其基 本使用方法。3 .动手实践，翻开范例，仔细揣摩，并独立完成数据采集卡输入输 出任务的建立并建立并运行单独的AD及DA系统，完成之后，按照 自己的需要及兴趣搭建几个简单的系统运行。四、温控系统的组成计算机温度控制系统由温度控制仪与计算机、数据采集卡一起构成, 被控对象为温箱，温箱内装有电阻加热丝构成的电炉，还有模拟温度 传感器AD590o系统框图如下图：温箱电炉加 执丝 ,、温度传感 器AD590五、温控仪基本工作原理 温度控制仪由信号转换电路、电压放大电路、

13、可控硅移相触发器及可 控硅加热电路组成。被控制的加热炉允许温度变化范围为oio(rc.集成电路温度传感器AD590(AD590温数据采集卡 温度控制仪 温 箱度传感器输出电流与绝对温度成正比关系，灵敏度为luA/K) .将炉 温的变化转换为电流的变化送入信号转换、电压放大电路.信号转换 电路将AD590送来的电流信号转换为电压信号，然后经精密运算放 大器放大、滤波后变为.05V的标准电压信号，一路送给炉温指示 仪表，直接显示炉温值。另一路送给微机接口电路供计算机采样.计算 机通过插在计算机USB总线接口上的NI USB 6008 12位数据采集卡将传感器送来的。5V测量信号转换成0FFFH的1

14、2位数字 量信号，经与给定值比拟，求出偏差值，然后对偏差值进行控制运算, 得到控制度变化的输出量，再经过NI USB 6008将该数字输出量经12位D/A 转换器变为05V的模拟电压信号送入可控硅移相触发器,触发器 输出相应控制角的触发脉冲给可控硅,控制可控硅的导通与关断,从而到达控制炉温的目的。六、思考题.数据采集系统差分输入与单端输入有些什么区别？各有什么优缺 点？答：差分输入的是将两个输入端的差值作为信号，这样可以免去一些 误差。单端信号是相对于差分信号而言的，单端输入指信号有一个参 考端和一个信号端构成，参考端一般为地端。差分输入的优点是测量 精度较高可以抑制干扰信号，缺点是连线较为复

15、杂。单端输入的优点 是连线简单，缺点是精度不够高。1 . dasylab相对于ni其他软件有什么优缺点？答：(1) dasylab拥有专业图形化高速数据采集、显示、控制、分析 软件包。(2)易用的图形化界面,无需繁琐的编程工作，满足非专业编程人员的 测试需要(3)支持各种总线的硬件产品，与康泰公司数据采集硬件完美配合使 用，此外还支持数十家专业数采厂家的硬件产品。(4) DASYLab是多功能组态软件包，采用全模块化设计，无需任何编 程经验，即可轻松搭建数据采集、分析、显示、控制软件。3 .利用你的发散思维，罗列出dasylab的应用场合，越多越好。答:dasylab可以应用在各种自动控制领域

16、,dasylab可以用在电压、 电流、流量、压力控制及测量领域，也可以模拟各种虚拟仪器。4 .给出一个你心目中dasylab的理想应用，用简单的dasylab模块画 出来并辅以简洁的说明。答：通过dasylab用于每天的污染指数的测量，对于每天污染指数进 行测量，并且对于数据进行分析，记录其峰谷值，以及污染指数变化 的周期。将其测量以及分析所得数据绘制成图表，以供研究污染指数 的变化趋势。七、实验小结通过第一次实验，我对于dasylab有了初步的了解。Dasylab 这款软件对于初学者来说是比拟容易上手的，友好的图形界面有效的 能够使使用者对于所需要的系统进行模拟，简洁明了的图形界面免去 了使

17、用者对于编程方面能力的需求。在免去编程能力的需求的同时又 拥有大量控件，可以满足所有的模拟要求，对于多种不同输入情况下 的系统状态都能进行模拟，是一款非常优秀的软件。实验二 基于DASYLab的的温度控制系统设计实验一、实验目的利用Dasylab软件实现基本的PID温度控制算法。二、实验设备微型计算机、NI USB 6008数据采集卡、温度控制仪、温箱。三、实验内容.利用NImax建立数据采集卡的输入输出任务。在前面实验的基础上，在DASYLab工作区搭建完整的P、PI、PD、PID控制电路，设置相应的参数，运行程序查看控制效果。1 .分别搭建模入、模出通道并验证其有效性.在选取系统提供的PI

18、D模块，创立完整PID系统，添加合适的辅助模块,观察温度曲线。在做好一组算法曲线之后，翻开温箱外壳, 自然冷却，待温度低于30度时装回外壳，再做另外一种算法。对上 课所学内容一一印证。2 .在有时间的情况之下，参考图自行搭建PID系统。观察此次实 验曲线和前面的采样曲线有什么区别？到达峰值的时间，超调量的大 小等。四、实验原理（见实验一）五、PID实验说明参考程序示意如下图基于DASYLab的PID控制程序示意图图是本次实验的最小系统示意图，完整的、功能相对完善的图请同 学自行完成。当给定温度为40。C时，控制电流曲线和测量温度值、 误差变化如下图。1PID控制响应曲线1：设定温度值2：测量温

19、度值3：误差有关上面给出程序框图的说明:1）上图程序框图为最小系统，各人可根据自身的具体情况做适当的修改，譬如下列图的PID控制响应曲线上面有毛刺，不平滑, 如果考虑在内，应当怎样去除毛刺？构建出一个实际应用的仪器面板 应当如何做？2）上面的图示并未反映各个模块具体是怎么配置的情况，请自行分析，适当地设置。3）有关PID参数的整定，请按照教科书或参考材料上的介绍的方法 先做一个规划，有序地进行。六、实验步骤.实验前认真阅读考前须知;1 .检查温控箱和数据采集卡的连线是否接好;.翻开电脑，确定温控仪是否处在机控状态;2 .用NI max软件对数据采集卡进行配置（建立输入输出任务）。然后进入NI

20、DASYLab软件界面，点击老师通过电子教室分发的相关文档学习了解usb 6008、ni max软件的设置，dasylab的基本用 法；3 .选取模入通道模块、系统自带PID模块、模出通道及一些虚拟仪 表等构成闭环；.设定合适的PID参数；4 .设定好以后点击启动按钮开始实验，观察实验现象；.做完一种算法实验后，关掉温度控制仪电源，翻开温箱的外壳，使 其自然冷却。5 .待炉温下降至30度以下，选择另外一种算法，用上述同样的方法 重复前面的步骤实验;.观察此次实验曲线和前面的采样曲线有什么区别：包括到达峰值的时间，超调量的大小等。6 .完善最小系统，加上滤波等模块，建立仪器面板等组成一个较为 实

21、用的系统。七、实验考前须知.确定温控仪处在机控状态。控制方式一定要处于机控，否那么可能 炉温上升过快，采样失败，更有可能导致炉温过热，烧毁电炉。1 .升温时电流大小到达0.9A左右。2 .温度给定设在40度左右，以延长电炉的寿命并缩短实验时间。3 .采样期间因其过程较慢，要耐心等待。4 .每过一段时间用手触碰温箱的外壳，如果手感觉不烫，就说明温度 没有失控。5 .务必先预习DASYLab帮助中“Basics、Tutorialw局部内容,而后 再设计编程，以免浪费时间。6 .先利用控制模块组中的PID模块组成系统并改变参数做实验，然后 不使用控制模块组中的PID模块，自行搭建PID控制模块试试。7 .因预习时同学们手头不一定有数据采集卡，因此可以暂时用声卡或 信号发生器代替，到实际做实验时将其替换回即可。八、实验结果实际连线图如下：Task DA00f DiqitdIMeOO