組態(tài)控制技術（第4版）課件 模塊三任務1 工程分析

一、教學目標終極目標：掌握工程硬件系統(tǒng)設計的方法促成目標：了解、分析系統(tǒng)設計的要求二、工作任務1．數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件電路設計2．PCL_818L數(shù)據(jù)采集卡的安裝、調(diào)試三、能力訓練1.液力變扭箱簡介

液力變扭箱是一種安裝在工礦內(nèi)燃機車上利用液體的動能進行能量傳遞的液力裝置，其輸入動力為柴油機，輸出驅(qū)動機車運行，具有恒功率特性。液力變扭箱主要由液力傳動箱、車軸齒輪箱、換向機構(gòu)和相互聯(lián)結(jié)的萬向軸等組成。它的核心部件是液力傳動箱中的液力變扭器，主要由泵輪、渦輪和導向輪組成。液力變扭器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3-1所示。內(nèi)燃機車液力轉(zhuǎn)動裝置示意圖如圖3-2所示。任務1工程分析1-泵輪2-渦輪3-導向輪4-泵輪軸5-渦輪軸圖3-1液力變扭器結(jié)構(gòu)示意圖圖3-2內(nèi)燃機車液力轉(zhuǎn)動裝置示意圖為了保證液力變扭箱在完成組裝后其輸出特性符合設計要求，需要對其輸出特性進行測試，包括輸出轉(zhuǎn)矩和輸出效率，只有輸出特性符合設計要求才可以裝車使用。液力變扭箱測試系統(tǒng)包括試驗裝置與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。液力變扭箱測試系統(tǒng)1)液力變扭箱實驗裝置，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-3所示。圖3-3液力變扭箱試驗裝置結(jié)構(gòu)框圖①柴油機：驅(qū)動液力變扭箱旋轉(zhuǎn)，為液力變扭箱旋轉(zhuǎn)提供動能。其額定轉(zhuǎn)速為1500rpm，額定功率為380馬力，額定扭矩為1778N.m②扭矩傳感器：檢測液力變扭箱的輸入扭矩、轉(zhuǎn)速。數(shù)據(jù)由與其配套的扭矩儀顯示。同時扭矩儀向外提供扭矩和轉(zhuǎn)速的模擬量信號，分別為0～5V標準電壓信號。③被試液力變扭箱：液力變扭箱的最大輸出轉(zhuǎn)速為2000rpm；最大輸出扭矩為5000N.m。④水力測功器：液力變扭箱的可變負載。可檢測液力變扭箱的輸出扭矩、轉(zhuǎn)速。數(shù)據(jù)由與其配套的力測功儀顯示。同時水力測功儀向外提供扭矩和轉(zhuǎn)速的模擬量信號，分別為0～5V標準電壓信號。2.液力變扭箱數(shù)據(jù)采集硬件系統(tǒng)圖3-4系統(tǒng)硬件框圖

根據(jù)系統(tǒng)要求，需要采集液力變扭箱的輸入轉(zhuǎn)速、扭矩和輸出轉(zhuǎn)速、扭矩。試驗裝置上扭矩儀向外提供輸入扭矩和轉(zhuǎn)速的0～5V標準電壓信號，水力測功儀向外提供輸出扭矩和轉(zhuǎn)速的0～5V標準電壓信號，只要將這4個信號輸入到計算機，由計算機進行處理，即可達到設計要求。3．液力變扭箱數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)

為了完成液力變扭箱數(shù)據(jù)采集、顯示、儲存、查詢、報表曲線輸出等功能，系統(tǒng)采用MCGS6.2組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺，共設置4幅界面：1）“數(shù)據(jù)采集”界面：在該界面中完成被測數(shù)據(jù)的顯示與儲存。將該界面設置為“啟動窗口”。2）“實時數(shù)據(jù)曲線”界面：該界面顯示當前被試液力變扭箱的數(shù)據(jù)報表與曲線。3）“歷史數(shù)據(jù)查詢”界面：該界面完成歷史數(shù)據(jù)的查找。4）“歷史數(shù)據(jù)曲線”界面：該界面顯示過去被試液力變扭箱的數(shù)據(jù)報表與曲線。四、理論知識

采用通用I/O板卡、IPC和組態(tài)軟件構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)是一種較為經(jīng)濟、簡單的設計方法。在工控領域內(nèi)，采集板卡有著相當重要的地位，它可以插在PC機的ISA或PCI插槽上，并與外界現(xiàn)場信號直接相連或與由傳感器轉(zhuǎn)換過的外界信號相連，由PC機中的程序控制實現(xiàn)采集現(xiàn)場的模擬信號，并處理采集到的現(xiàn)場信號；具有輸出模擬控制信號、開關量輸入輸出等功能。因此，采集板卡在工業(yè)控制領域內(nèi)有著極其廣泛的應用。1．設備簡介研華PCL_818L板卡有16路單端或8路雙端模擬量輸入，A/D轉(zhuǎn)換的分辨率為12位，輸入模擬電壓范圍-10V～+10V或-5V～+5V；1路模擬量輸出（最大±10V）；16路數(shù)字量輸入和16路數(shù)字量輸出，TTL/DTL電平兼容；1個Intel8254可編程計數(shù)器。PCL_818L是PCL_818系列中的入門級板卡，該板卡可以供要求低價位的用戶使用，除了采樣速率為40KHz，以及只能接受雙極性輸入外，其他功能和PCL_818HD及PCL_818HG完全相同。使用PCL_818L前，請務必先仔細閱讀本板卡的使用說明書，根據(jù)實際應用的需要來正確設置板卡的I/O基地址和特定的跳線。2．硬件連線研華PCL_818L板卡共有三組信號連接器，一個20腳數(shù)字量輸出連接器CN1和一個20腳數(shù)字量輸入連接器CN2，還有一個就是用于模擬量輸入/輸出及計數(shù)器的37腳連接器（母頭）CN3或CN4。各連接器的接線引腳說明如圖3-5～3-8所示。圖3-5數(shù)字量輸出接線CN1圖3-6數(shù)字量輸入接線CN2圖3-7單端輸入時模擬量輸入/輸出及計數(shù)器接線CN3圖3-8雙端輸入時模擬量輸入/輸出及計數(shù)器接線CN43．板卡基地址的設置

PCL_818L用一組撥碼開關SW1來對板卡的I/O基地址進行設置，其中撥碼開關撥到ON表示0，撥到OFF表示1。開關和地址的對應關系見表3-1。

CableI/Oaddresses，F(xiàn)IFOdisabled(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開關和地址的對應關系4．板卡調(diào)試根據(jù)實際情況選擇好板卡地址之后，關閉計算機及相關外部設備電源，將PCL_818L插到計算機當前空閑的ISA插槽內(nèi)，安裝時注意板卡插穩(wěn)，使其與ISA槽接觸良好，然后重新啟動計算機，安裝研華自帶的板卡測試軟件DeviceManager和PCL_818HD板卡驅(qū)動（這兩個軟件包都可以從研華網(wǎng)站獲得），先使用研華測試軟件與板卡進行簡單通訊測試，以確定板卡本身沒有問題。

圖3-10驅(qū)動程序安裝界面如果PCL_818研華驅(qū)動已經(jīng)成功安裝，應該可以在系統(tǒng)目錄WINNT\system32下找到一個名為Ads818.dll的動態(tài)鏈接庫文件，如圖3-11所示。圖3-11動態(tài)鏈接庫文件五、拓展性知識MCGS可以兼容的板卡有哪些？采用通用I/O板卡、IPC和組態(tài)軟件構(gòu)成計算機控制系統(tǒng)是一種較為經(jīng)濟、簡單的設計方法。通用板卡的種類很多，本系統(tǒng)采用的是研華PCL_818L多功能數(shù)據(jù)采集卡。除此以外還有、康拓、科日新、凌華、雙諾、同維、萬控、武漢瑞風、先導、研祥、中泰等廠商提供的板卡。表3-2為部分板卡的型號。表3-2部分板卡的型號阿爾泰艾雷斯艾訊超拓宏拓泓格華遠BH5002DAC7112DGAX5210IPC9372PC7413泓格DIO-144HY-6040BH5005ADAC7113BAX5210_6506IPC9488APC7423泓格ISO-813HY-6051BH5007DAC7226艾訊AX5488

PC7488泓格P8R8DIOHY-6060PCI2000

艾遜AX5020

PC7502

HY-6160PCI2002

PC7506

PCI2003

PC7507

PCI2004

PC7509

PCI2006

PC7606

PCI2304

PCI7422

六、練習（主要是圍繞工作任務的練習）1．