在线自动化实验装置的设计与实现.pdf

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1、在线自动化实验装置的设计与实现梁德利马国华田晓亮大庆三维科技自控所163316吴刚中国科技大学合肥230027摘要本文针对自动化控制技术在高等学校自动化教学和实验装置的应用,介绍了一种采用当前较为流行的监控组态软件与单片机检测技术结合,开发了一套在线自动化实验装置力控实验之星关键词实验装置监控组态软件检测力控实验之星1引言目前在自动化领域以工业PC为单位可以组成从简单到复杂的各种控制系统PC自动化已广泛的应用于各种行业利用PC进行监控的组态软件在工控界也已大量使用这样我们利用单片机和检测技术对微型工艺设备控制部分的检测通过监控组态软件进行自动控制从而设计实现

2、了一套在线自动化实验装置力控实验之星它充分利用了PC机在高等学校大量普及的有利条件使高等院校能充分利用现有的实验条件该实验装置是基于高等学校的自控专业进行实验教学的一套实验装置,它配合力控监控组态软件可作为自动化专业在监控组态软件过程控制工程计算机控制等课程的辅助实验教学它能增强学生对实际装置的感性认识促进学生实现控制理论与控制实践相结合,为学生迅速在工作中适应工作岗位提供了良好的学习环境2力控实验之星控制系统的组成2.1实物照片如图2.2实验之星俯视图如下-106-1062.3力控实验之星控制流程该实验装置的硬件部分由加热罐加热器液位罐水泵抽水阀回流阀和连

3、接管线组成其控制部分封装在底座内该实验装置通过力控监控组态软件可用于针对液体水的液位及温度控制(升温保温)实验加热罐的主要组成部分是一只容积为1.6升的有机玻璃罐一只温度传感器和两只棒状加热器每只加热器的功率为50W两只加热器同时满负荷工作时可在15-20分钟内将1.5升的室温水加热至70液位罐的容积约为1.7升底部安装了一只高精度的压力传感器经过控制电路的换算可以将传感器上传的压力值转换成液位值连接两只水罐的管道系统由一只交流单向水泵有机玻璃管和两只交流电磁阀组成当抽水阀和水泵同时打开时可以将加热罐的水抽至液位罐在液位罐的水位高于加热罐水位的条件下关闭抽水

4、阀和水泵打开回流阀水可以自动回流至加热罐2.4检测及执行元件抽水阀回流阀采用的电磁阀使用参数为压力---0.8Mpa,介质是水加热器功率是50W位于加热罐内共两个温度传感器由厚膜铂电阻Pt100组成用来检测加热罐内的温度电阻温度系数为1.3850+0.0005压力传感器采用的是5551-008-D型微压传感器用来检测液位罐内的液体高度恒流1.5mA工作压力范围是0.8psi差压型2.5力控实验之星控制器该控制器由主控部分检测部分通讯部分和控制继电器部分组成温度压力等参数的检测完全由单片机来实现单片机的数据检测采集通讯的代码程序完全开放检测部分用两个2通道16

5、位模数转换器AD7705分别检测加热罐温度和液位罐液位值用MC1403提供2.5V电压基准恒流源由TLE2142提供继电器控制部分采用四通道达林顿光耦TIL196A进行光电隔离四个继电器分别控制水泵抽水阀回流阀和加热器电源的通断主控部分由AT89C51单片机和EPM7128组成实时采集温度和液位值上传给计算机当上位机发出开关水泵抽水阀回流阀和加热器命令时将执行相应操作4本实验装置具备智能通讯功能它有标准的RS232接口,和计算机进行通讯的通讯协议完全可根据需要进行自由定制力控软件通过该智能通讯接口可对该实验装置的液位温度进行控制-107-1073力控监控组态

6、软件说明3.1简介力控ForceControl是三维科技股份有限公司推出的一个面向方案的HMI/SCADA平台软件它基于流行的32位Windows平台丰富的I/O驱动能够连接到各种现场设备分布式实时多数据库系统可提供访问工厂和企业系统数据的一个公共入口内置TCP/IP协议的网络服务程序可以充分利用现有的Intranet或Internet的网络资源通过它提供的─可视化控制数据采集数据存储──使自动控制的应用真正有效率力控拥有广泛的应用范围用于开发石油化工半导体汽车电力机械冶金交通楼宇自动化食品医药等多个行业和领域的工业自动化过程控制管理监测工业现场监视远程监

7、视/远程诊断企业管理/资源计划等系统3.2力控ForceControl集成环境的结构功能示意图Draw功能强大的人机界面组态工具Draw是集成的开发环境它使用面向对象的图形对象创建动画式触敏显示窗口这些窗口的显示内容可以连接到过程I/O或MicrosoftWindows第三方应用程序上View高可靠快速的运行系统View用来运行由Draw创建的图形窗口DB先进的分布式实时多数据库DB是整个应用系统的核心构建分布式应用系统的基础它负责整个ForceControl应用系统的实时数据处理历史数据存储统计数据处理报警信息处理数据服务请求处理完成与过程数据采集的双向数

8、据通讯DB与Draw构成服务器/客户计算模式各个网络