组态控制技术（第4版）课件 模块三任务1 工程分析

一、教学目标终极目标：掌握工程硬件系统设计的方法促成目标：了解、分析系统设计的要求二、工作任务1．数据采集系统硬件电路设计2．PCL_818L数据采集卡的安装、调试三、能力训练1.液力变扭箱简介

液力变扭箱是一种安装在工矿内燃机车上利用液体的动能进行能量传递的液力装置，其输入动力为柴油机，输出驱动机车运行，具有恒功率特性。液力变扭箱主要由液力传动箱、车轴齿轮箱、换向机构和相互联结的万向轴等组成。它的核心部件是液力传动箱中的液力变扭器，主要由泵轮、涡轮和导向轮组成。液力变扭器结构示意图如图3-1所示。内燃机车液力转动装置示意图如图3-2所示。任务1工程分析1-泵轮2-涡轮3-导向轮4-泵轮轴5-涡轮轴图3-1液力变扭器结构示意图图3-2内燃机车液力转动装置示意图为了保证液力变扭箱在完成组装后其输出特性符合设计要求，需要对其输出特性进行测试，包括输出转矩和输出效率，只有输出特性符合设计要求才可以装车使用。液力变扭箱测试系统包括试验装置与数据采集系统。液力变扭箱测试系统1)液力变扭箱实验装置，其结构框图如图3-3所示。图3-3液力变扭箱试验装置结构框图①柴油机：驱动液力变扭箱旋转，为液力变扭箱旋转提供动能。其额定转速为1500rpm，额定功率为380马力，额定扭矩为1778N.m②扭矩传感器：检测液力变扭箱的输入扭矩、转速。数据由与其配套的扭矩仪显示。同时扭矩仪向外提供扭矩和转速的模拟量信号，分别为0～5V标准电压信号。③被试液力变扭箱：液力变扭箱的最大输出转速为2000rpm；最大输出扭矩为5000N.m。④水力测功器：液力变扭箱的可变负载。可检测液力变扭箱的输出扭矩、转速。数据由与其配套的力测功仪显示。同时水力测功仪向外提供扭矩和转速的模拟量信号，分别为0～5V标准电压信号。2.液力变扭箱数据采集硬件系统图3-4系统硬件框图

根据系统要求，需要采集液力变扭箱的输入转速、扭矩和输出转速、扭矩。试验装置上扭矩仪向外提供输入扭矩和转速的0～5V标准电压信号，水力测功仪向外提供输出扭矩和转速的0～5V标准电压信号，只要将这4个信号输入到计算机，由计算机进行处理，即可达到设计要求。3．液力变扭箱数据采集软件系统

为了完成液力变扭箱数据采集、显示、储存、查询、报表曲线输出等功能，系统采用MCGS6.2组态软件作为开发平台，共设置4幅界面：1）“数据采集”界面：在该界面中完成被测数据的显示与储存。将该界面设置为“启动窗口”。2）“实时数据曲线”界面：该界面显示当前被试液力变扭箱的数据报表与曲线。3）“历史数据查询”界面：该界面完成历史数据的查找。4）“历史数据曲线”界面：该界面显示过去被试液力变扭箱的数据报表与曲线。四、理论知识

采用通用I/O板卡、IPC和组态软件构成计算机控制系统是一种较为经济、简单的设计方法。在工控领域内，采集板卡有着相当重要的地位，它可以插在PC机的ISA或PCI插槽上，并与外界现场信号直接相连或与由传感器转换过的外界信号相连，由PC机中的程序控制实现采集现场的模拟信号，并处理采集到的现场信号；具有输出模拟控制信号、开关量输入输出等功能。因此，采集板卡在工业控制领域内有着极其广泛的应用。1．设备简介研华PCL_818L板卡有16路单端或8路双端模拟量输入，A/D转换的分辨率为12位，输入模拟电压范围-10V～+10V或-5V～+5V；1路模拟量输出（最大±10V）；16路数字量输入和16路数字量输出，TTL/DTL电平兼容；1个Intel8254可编程计数器。PCL_818L是PCL_818系列中的入门级板卡，该板卡可以供要求低价位的用户使用，除了采样速率为40KHz，以及只能接受双极性输入外，其他功能和PCL_818HD及PCL_818HG完全相同。使用PCL_818L前，请务必先仔细阅读本板卡的使用说明书，根据实际应用的需要来正确设置板卡的I/O基地址和特定的跳线。2．硬件连线研华PCL_818L板卡共有三组信号连接器，一个20脚数字量输出连接器CN1和一个20脚数字量输入连接器CN2，还有一个就是用于模拟量输入/输出及计数器的37脚连接器（母头）CN3或CN4。各连接器的接线引脚说明如图3-5～3-8所示。图3-5数字量输出接线CN1图3-6数字量输入接线CN2图3-7单端输入时模拟量输入/输出及计数器接线CN3图3-8双端输入时模拟量输入/输出及计数器接线CN43．板卡基地址的设置

PCL_818L用一组拨码开关SW1来对板卡的I/O基地址进行设置，其中拨码开关拨到ON表示0，拨到OFF表示1。开关和地址的对应关系见表3-1。

CableI/Oaddresses，FIFOdisabled(SW1)Range(Hex)Switchposition

123456000-00F●●●●●●010-01F●●●●●○···200-20F○●●●●●210-21F○●●●●●○···*300-30F○○●●●●···3F0-3FF○○○○○○○=Off●=On*=defaultNote：

Switches1-6controlthePCbusaddresslinesasfollows：Switch123456LineA9A8A7A6A5A4表3-1开关和地址的对应关系4．板卡调试根据实际情况选择好板卡地址之后，关闭计算机及相关外部设备电源，将PCL_818L插到计算机当前空闲的ISA插槽内，安装时注意板卡插稳，使其与ISA槽接触良好，然后重新启动计算机，安装研华自带的板卡测试软件DeviceManager和PCL_818HD板卡驱动（这两个软件包都可以从研华网站获得），先使用研华测试软件与板卡进行简单通讯测试，以确定板卡本身没有问题。

图3-10驱动程序安装界面如果PCL_818研华驱动已经成功安装，应该可以在系统目录WINNT\system32下找到一个名为Ads818.dll的动态链接库文件，如图3-11所示。图3-11动态链接库文件五、拓展性知识MCGS可以兼容的板卡有哪些？采用通用I/O板卡、IPC和组态软件构成计算机控制系统是一种较为经济、简单的设计方法。通用板卡的种类很多，本系统采用的是研华PCL_818L多功能数据采集卡。除此以外还有、康拓、科日新、凌华、双诺、同维、万控、武汉瑞风、先导、研祥、中泰等厂商提供的板卡。表3-2为部分板卡的型号。表3-2部分板卡的型号阿尔泰艾雷斯艾讯超拓宏拓泓格华远BH5002DAC7112DGAX5210IPC9372PC7413泓格DIO-144HY-6040BH5005ADAC7113BAX5210_6506IPC9488APC7423泓格ISO-813HY-6051BH5007DAC7226艾讯AX5488

PC7488泓格P8R8DIOHY-6060PCI2000

艾逊AX5020

PC7502

HY-6160PCI2002

PC7506

PCI2003

PC7507

PCI2004

PC7509

PCI2006

PC7606

PCI2304

PCI7422

六、练习（主要是围绕工作任务的练习）1．