基于无线通信平台组态王温度pd控制系统主界面设计课程设计(编辑修改稿)

基于无线通信平台组态王温度pd控制系统主界面设计课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。 其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞 (delay)后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。 解决的办法是使抑制误差的作用的变化“ 超前 ” ，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。 这就是说，在控制器中仅引入 “ 比例 ” 项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需 要增加的是 “ 微分项 ” ，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例 +微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。 所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 大多数组态软件提供多种数据采集程序，用户可以进行配置。 然而，在这种情况下，驱动程序只能由组态软件开发商提供，或者由用户按照某种组态软件沈阳理工大学课程设计 6 的接口规范编写，这为用户提出了过高的要求。 由 OPC 基金组织提出的 OPC 规范基于微软的 OLE/DCOM 技术，提供了在分布式系统下，软件组件交互和共享数据的完整的解决方案。 在支持 OPC 的系统中，数据的提供者作为服务器（ Server），数据请求者作为客户（ Client），服务器和客户之间通过 DCOM 接口进行通信，而无需知道对方内部实现的细节。 由于 COM 技术是在二进制代码级实现的，所以服务器和客户可以由不同的厂商提供。 在实际应用中，作为服务器的数据采集程序往往由硬件设备制造商随硬件提供，可以发挥硬件的全部效能，而作为客户的组态软件可以通过 OPC 与各厂家的驱动程序无缝连接，故从根本上解决了以前采用专用格式驱动 程序总是滞后于硬件更新的问题。 同时，组态软件同样可以作为服务器为其他的应用系统（如 MIS 等）提供数据。 OPC 现在已经得到了包括Interllution、 Simens、 GE、 ABB 等国外知名厂商的支持。 随着支持 OPC 的组态软件和硬件设备的普及，使用 OPC 进行数据采集必将成为组态中更合理的选择。 接触式测温是通过测量体与被测介质的接触来测量物体温度的。 在测量温度时，测量体与被测介质接触，被测介质与测量体之间进行热交换，最后达到热平衡，此时测量体的温度就是被测介质的温度。 接触式测温的主要特点是：方法简单、可靠、测 量精度高。 但是由于测温元件要与被测介质接触进行热交换，才能达到热平衡，因此产生了滞后现象。 同时测量体可能与被测元件产生化学反应；此外测量体还收到耐高温材料的限制，不能应用于很多高温度的测量。 具体的温度采集有如下步骤： a:连接烤箱， PT100，温度控制箱，完成连线后确认接口是否稳固，打开电源，准备加热； b:加热烤箱，使之温度达到一定的范围，使 PT100 能够采集到温度数据； c:把 PT100 放入烤箱，加热，使 PT100 能够有温度的变化，让无线通信模块能够很自然的采集到 PT100 的温度值变化信息，传送到微机平 台。 沈阳理工大学课程设计 7 3 系统硬件设计 系统硬件 包括 温度自动控制实验箱连接 ， 温度传感器 PT100， 无线通信网络模块 本设计的温度控制是由全隔离单向交流调压一体化模块 TY280D15P220（双向硅控制电压）、电流源 HF10WD、温度控制仪表 XMT60数显表 HB5135B组 成。 其电路示意图如图 所示 ： 图 温度控制示意图 沈阳理工大学课程设计 8 温度控制箱主要部件说明 全隔离单向交流调压一体化模块 TYH380D15P220 是集随即型固态继电器、随机型 SSR 移相触发器和同步变压器（兼作模块内部电源变压器）于一体而成，其工作原理是：在同步变压器的电压作用下（此同步电压在模块内部经整流后还作为模块工作电源）模块内部的移相触发器会根据控制电压的大小在输出端产生与电网电压同步的双倍电网频率的 180176。 0176。 范围内移相的宽脉冲，从而驱动随机型 SSR，以达到移相调压的目的。 温度 控制试验箱如图 ： 图 温度控制试验箱 它的型号为 TY380D25P220,其中 TY 表示单相调压模块，中间部分表示模块内部相应的随即型固态继电器型号即输出触点是曾强型或者普通型，电压、电流等级等，后面部分表示同步变压器初级电压。 该产品广泛运用于温度的自动控制，点击调速等场合。 本模块具有输入端与输出端光隔离，以便于实现弱电对强电的控制，由于输入端电压（ 05V）的高低 变化实现对输出端负载功率的控制，输入阻抗搞，可直接通过数模转换器与计算机，数字程控电路接口，不必再外配电源同步电路，十分方便地实现了对输出端负载电压功率的无级调节，广泛用于照明设备，控温设备交流电机软启动，交流串波调速等功率自动调节场合。 其技沈阳理工大学课程设计 9 术指标如下： 输出额定电压 220VAC 输出额定电流 10A240A 输入控制信号 05VDC 输出电压变化范围 0220VAC 输出端与底板间、输入与输出电路间介质耐压 2500VAC min/50Hz 其内部电路如图 所示： 图 220Vac 自动控制电路图 PT100 采用 PT100 作为温度传感器。 铂电阻温度传感器的特点是：精度高，稳定性可靠。 铂电阻在氧化环境中，甚至在高温下的物理和化学性质都非常稳定。 因此铂电阻被公认为是目前制造热电阻的最好材料。 铂电阻主要作为标准电阻温度计使用，也常被用在工业测量中。 此外，还被广泛地应用于温度的基准和标准的传递。 铂电阻温度计是目前测温重复性最好的一种，其信号采集方式采用电桥。 由于热电阻安装的地方距离测量模块比较远，当环境的温度变化时其连接导线电阻也要变化。 因为它与热电阻 Rt 是串联的，也就是 电桥臂的一部分，所以会造成沈阳理工大学课程设计 10 测量误差。 采用三线制接线法就可以避免这种误差的产生，铂电阻温度传感器是利用金属铂在温度变化时自身电阻值也随之改变的特性来测量温度的，显示仪表将会指示出铂电阻的电阻值所对应的温度值。 PT100 的实物图如图 ： 图 PT100 温度采集设备图 无线通信网络模块 无线通信控制网络由于其特有的非界限通信方式的优点，广泛应用于特定地理位置（如山区、油田和水利设施等）的现场遥测遥控领域。 尤其在分布距离较远且数据传输量不大时，无线通讯控制网络的优势更为明显。 沈阳理工大学课程设计 11 图 无线通信网络 牛顿模块（ NUDAM MODULES）具有组态简单、采集的信号稳定、抗干扰能力强、编程容易等众多优点，它被广泛地应用于工场、矿山、学校、车间等需要数据采集的场合。 每一单一的牛顿模块都是地址可编程的。 目前，采用无线通信技术的工控产品很多，有的采用 RF 调频通讯远离；有的采用扩频通信原理；根据发射功率的不同，无线通讯的距离也各不相同，也有很多公司开发出了应用于不同场合的无线数据传送模块，大大方便了无线通信测控系统的设计。 考虑到实验系统的要求及实际应用情况，本次设计选用了台湾威达（ ICP） 公司，是著名的工控产片研发和生产公司，其公司生产的工业控制计算机、数据采集卡和工控模块都是目前工控行业的主要产品。 尤其是工控模块产品，由于性价比高、组合使用方便，深受用户好评。 典型无线通讯网络分布式控制系统结构如下图 所示： 图 典型无线通讯网络分布式控制系统结。