《工业过程控制技术实践教程》课件第10章

项目十计算机直接控制(DDC)系统实训10.1实训目的10.2实训原理10.3计算机直接控制(DDC)实训系统介绍10.4实训内容

10.1实训目的

了解计算机直接控制系统的工作原理，理解计算机直接控制系统应用的基础概念和基本知识，掌握计算机直接控制系统在过程控制系统中的应用方法。 10.2实训原理

现代自动化技术领域中，计算机技术和自动化技术被认为是发展最为迅速的两个分支，计算机控制技术是这两个分支相结合的产物，是工业自动化的重要支柱。计算机控制可分为集中控制、分布式控制和直接数字控制等。直接数字控制系统是用一台工业计算机配以适当的输入输出设备，从生产过程中经输入通道获取信息，按照预先规定的控制算法

(如PID、内回流等)计算出控制量，并通过输出通道，直接作用在执行机构上，实现对整个生产、实验过程的闭环控制，通常它有几十个控制回路。图10－1

DDC系统结构框图

DDC系统结构框图如图10－1所示。实验过程中的各种物理量(如温度、压力、流量、液位等)由一次仪表(如温度变送器、压力变送器等)测量放大，统一变换为4mA～20mA(或1V～5V)信号，通过ICP7017模/数转换，作为DDC的输入，计算机按照预定的控制程序，对被测量进行必要的处理、分析和比较，并按一定的规律(如PID控制规律)进行

运算，从而得出控制量的改变值，输出到ICP7024数/模转换直接控制执行机构。ICP7017是带通信功能的A/D采集卡，ICP7024是带通信功能的D/A输出卡。作为工控机A/D采集

卡的延伸产品在工控领域得到了广泛的应用。10.3计算机直接控制(DDC)实训系统介绍

1.实训对象和信号系统

控制对象、信号面板和组态软件的安装请参照项目九中的相关内容。

2.DDC控制实训系统部件介绍

(1)ICP7017：8通道模拟量输入模块。ICP7017面板如图10－2所示，ICP7017模块采用DC24V供电，并提供4通道的输入端口。每一通道根据表10－1可输入允许范围的电压或电流，并支持RS485通信。图10－2

ICP7017面板图表10－1

ICP7017功能表

(2)ICP－7024：4通道模拟量输出模块。ICP7024面板如图10－3所示。ICP7024模块采用DC24V供电，并提供4通道的输出端口。每一通道根据表10－2可输入允许范围的电压或电流，支持485通信。图10－3

ICP7024面板图表10－2

ICP7024功能表

3.ICP7017模块的功能介绍

(1)ICP7017模块：8通道模拟量输入模块。工作电源：DC24V；输入类型：电压、电流。输入范围：-150mV～150mV，-500mV～500mV，-1V～1V，-5V～5V，-10V～10V，-2mA～20mA。

通信方式：485通信。

ICP7017模块外部接线图见图10－4。任一通道的接线方式见图10－5。图10－4

ICP7017接线图图10－5

ICP7017任一通道接线图

(2)ICP7024模块：4路电压型模拟量输出，4路电流型模拟量输出。工作电源：DC24V。

电流输出范围：0mA～20mA，4mA～20mA。

电压输出范围：-10V～10V，0V～10V，-5V～5V，0V～5V。

通信方式：485通信。

ICP7024模块外部接线图见图10－6。任一通道的接线方式见图10－7。图10－6

ICP7024接线图图10－7

ICP7024任一通道接线图

4.7000Utility软件

7000Utility软件是研华公司7000系列模块附带的上位机组态软件，用于组态I/O模块ICP7017、ICP7024，主要提供以下功能:

(1)检测与主机相连的7000系列模块。

(2)设置7000系列模块的配置。

(3)对7000系列各个模块执行数据输入或数据输出。

(4)保存检测到模块的信息(文件格式为*.map)

7000Utility软件的使用界面如图10－8所示。图10－8

7000Utility软件界面图10－9

7000Utility软件设置界面图10－10

7000Utility软件通信检测界面

5.ICP7000计算机组态介绍

ICP7000通过RS485－232转换通信硬件和组态软件进行设备通信组态，可采集到ICP7017输入模块送来的检测信号(如液位、温度、流量)，在组态软件中编写PID控制算法，再由计算机送出输出控制信号到ICP7024,最后输出到执行机构的控制端，即可组成闭环控制。通过画面组态、动画组态和策略组态等，可以很好地完成计算机动态实时监控对象的运行情况,并做出丰富的动态实时、历史图形曲线。组态可以分为主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库、运行策略五大块内容，完成这五项，即完成组态的全过程。在用户窗口选项菜单中，可建立所有的计算机监控界面组态窗口,如图10－11所示。图10－11用户窗口菜单图10－12设备组态窗口不同的实验需要采集不同的数据，设置不同的通道。ICP7017模块同时提供4路电压输入通道。若实验中只要用到一个通道，则不同的实验可以共用一个通道。例如：通道

AD0上的数据对象为pv1，那么流量、温度、液位等都可以通过这个通道采集，只是需要在用户窗口里的控制脚本中把pv1转化为流量、温度、液位的对应值即可。通道组态连接表见表10－3。表10－3通道组态连接表图10－13组态界面图10－14实时数据库

10.4实训内容

基于DDC控制系统进行实训的实验目的、原理、内容以及要求可参考项目九中的各项实验。以下仅列出实验接线图，供参考。

1.上水箱液位PID整定实验接线图

上水箱液位PID整定实验接线如图10－15所示。图10－15上水箱液位PID整定实验接线图

2.二阶中水箱液位PID整定实验接线图

图10－16