【文章內(nèi)容簡介】 即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯 (delay)后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“ 超前 ” ，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，在控制器中僅引入 “ 比例 ” 項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需 要增加的是 “ 微分項 ” ，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。 大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序，用戶可以進行配置。然而，在這種情況下，驅(qū)動程序只能由組態(tài)軟件開發(fā)商提供，或者由用戶按照某種組態(tài)軟件沈陽理工大學課程設(shè)計 6 的接口規(guī)范編寫，這為用戶提出了過高的要求。由 OPC 基金組織提出的 OPC 規(guī)范基于微軟的 OLE/DCOM 技術(shù)，提供了在分布式系統(tǒng)下，軟件組件交互和共享數(shù)據(jù)的完整的解決方案。在支持 OPC 的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的提供者作為服務(wù)器（ Server），數(shù)據(jù)請求者作為客戶（ Client），服務(wù)器和客戶之間通過 DCOM 接口進行通信，而無需知道對方內(nèi)部實現(xiàn)的細節(jié)。由于 COM 技術(shù)是在二進制代碼級實現(xiàn)的，所以服務(wù)器和客戶可以由不同的廠商提供。在實際應(yīng)用中，作為服務(wù)器的數(shù)據(jù)采集程序往往由硬件設(shè)備制造商隨硬件提供，可以發(fā)揮硬件的全部效能，而作為客戶的組態(tài)軟件可以通過 OPC 與各廠家的驅(qū)動程序無縫連接，故從根本上解決了以前采用專用格式驅(qū)動 程序總是滯后于硬件更新的問題。同時，組態(tài)軟件同樣可以作為服務(wù)器為其他的應(yīng)用系統(tǒng)（如 MIS 等）提供數(shù)據(jù)。 OPC 現(xiàn)在已經(jīng)得到了包括Interllution、 Simens、 GE、 ABB 等國外知名廠商的支持。隨著支持 OPC 的組態(tài)軟件和硬件設(shè)備的普及，使用 OPC 進行數(shù)據(jù)采集必將成為組態(tài)中更合理的選擇。 接觸式測溫是通過測量體與被測介質(zhì)的接觸來測量物體溫度的。在測量溫度時，測量體與被測介質(zhì)接觸，被測介質(zhì)與測量體之間進行熱交換，最后達到熱平衡，此時測量體的溫度就是被測介質(zhì)的溫度。接觸式測溫的主要特點是：方法簡單、可靠、測 量精度高。但是由于測溫元件要與被測介質(zhì)接觸進行熱交換，才能達到熱平衡，因此產(chǎn)生了滯后現(xiàn)象。同時測量體可能與被測元件產(chǎn)生化學反應(yīng)；此外測量體還收到耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很多高溫度的測量。具體的溫度采集有如下步驟： a:連接烤箱， PT100，溫度控制箱，完成連線后確認接口是否穩(wěn)固，打開電源，準備加熱； b:加熱烤箱，使之溫度達到一定的范圍，使 PT100 能夠采集到溫度數(shù)據(jù)； c:把 PT100 放入烤箱，加熱，使 PT100 能夠有溫度的變化，讓無線通信模塊能夠很自然的采集到 PT100 的溫度值變化信息，傳送到微機平 臺。 沈陽理工大學課程設(shè)計 7 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件 包括 溫度自動控制實驗箱連接 ， 溫度傳感器 PT100， 無線通信網(wǎng)絡(luò)模塊 本設(shè)計的溫度控制是由全隔離單向交流調(diào)壓一體化模塊 TY280D15P220（雙向硅控制電壓）、電流源 HF10WD、溫度控制儀表 XMT60數(shù)顯表 HB5135B組 成。其電路示意圖如圖 所示 ： 圖 溫度控制示意圖 沈陽理工大學課程設(shè)計 8 溫度控制箱主要部件說明 全隔離單向交流調(diào)壓一體化模塊 TYH380D15P220 是集隨即型固態(tài)繼電器、隨機型 SSR 移相觸發(fā)器和同步變壓器（兼作模塊內(nèi)部電源變壓器）于一體而成，其工作原理是：在同步變壓器的電壓作用下（此同步電壓在模塊內(nèi)部經(jīng)整流后還作為模塊工作電源）模塊內(nèi)部的移相觸發(fā)器會根據(jù)控制電壓的大小在輸出端產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同步的雙倍電網(wǎng)頻率的 180176。 0176。范圍內(nèi)移相的寬脈沖，從而驅(qū)動隨機型 SSR，以達到移相調(diào)壓的目的。溫度 控制試驗箱如圖 ： 圖 溫度控制試驗箱 它的型號為 TY380D25P220,其中 TY 表示單相調(diào)壓模塊，中間部分表示模塊內(nèi)部相應(yīng)的隨即型固態(tài)繼電器型號即輸出觸點是曾強型或者普通型，電壓、電流等級等，后面部分表示同步變壓器初級電壓。該產(chǎn)品廣泛運用于溫度的自動控制，點擊調(diào)速等場合。本模塊具有輸入端與輸出端光隔離，以便于實現(xiàn)弱電對強電的控制，由于輸入端電壓（ 05V）的高低 變化實現(xiàn)對輸出端負載功率的控制，輸入阻抗搞，可直接通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器與計算機，數(shù)字程控電路接口，不必再外配電源同步電路，十分方便地實現(xiàn)了對輸出端負載電壓功率的無級調(diào)節(jié)，廣泛用于照明設(shè)備，控溫設(shè)備交流電機軟啟動，交流串波調(diào)速等功率自動調(diào)節(jié)場合。其技沈陽理工大學課程設(shè)計 9 術(shù)指標如下： 輸出額定電壓 220VAC 輸出額定電流 10A240A 輸入控制信號 05VDC 輸出電壓變化范圍 0220VAC 輸出端與底板間、輸入與輸出電路間介質(zhì)耐壓 2500VAC min/50Hz 其內(nèi)部電路如圖 所示： 圖 220Vac 自動控制電路圖 PT100 采用 PT100 作為溫度傳感器。鉑電阻溫度傳感器的特點是：精度高，穩(wěn)定性可靠。鉑電阻在氧化環(huán)境中，甚至在高溫下的物理和化學性質(zhì)都非常穩(wěn)定。因此鉑電阻被公認為是目前制造熱電阻的最好材料。鉑電阻主要作為標準電阻溫度計使用，也常被用在工業(yè)測量中。此外，還被廣泛地應(yīng)用于溫度的基準和標準的傳遞。鉑電阻溫度計是目前測溫重復(fù)性最好的一種，其信號采集方式采用電橋。由于熱電阻安裝的地方距離測量模塊比較遠，當環(huán)境的溫度變化時其連接導線電阻也要變化。因為它與熱電阻 Rt 是串聯(lián)的，也就是 電橋臂的一部分，所以會造成沈陽理工大學課程設(shè)計 10 測量誤差。采用三線制接線法就可以避免這種誤差的產(chǎn)生，鉑電阻溫度傳感器是利用金屬鉑在溫度變化時自身電阻值也隨之改變的特性來測量溫度的，顯示儀表將會指示出鉑電阻的電阻值所對應(yīng)的溫度值。 PT100 的實物圖如圖 ： 圖 PT100 溫度采集設(shè)備圖 無線通信網(wǎng)絡(luò)模塊 無線通信控制網(wǎng)絡(luò)由于其特有的非界限通信方式的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于特定地理位置（如山區(qū)、油田和水利設(shè)施等）的現(xiàn)場遙測遙控領(lǐng)域。尤其在分布距離較遠且數(shù)據(jù)傳輸量不大時，無線通訊控制網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢更為明顯。 沈陽理工大學課程設(shè)計 11 圖 無線通信網(wǎng)絡(luò) 牛頓模塊（ NUDAM MODULES）具有組態(tài)簡單、采集的信號穩(wěn)定、抗干擾能力強、編程容易等眾多優(yōu)點，它被廣泛地應(yīng)用于工場、礦山、學校、車間等需要數(shù)據(jù)采集的場合。每一單一的牛頓模塊都是地址可編程的。 目前，采用無線通信技術(shù)的工控產(chǎn)品很多，有的采用 RF 調(diào)頻通訊遠離；有的采用擴頻通信原理；根據(jù)發(fā)射功率的不同，無線通訊的距離也各不相同，也有很多公司開發(fā)出了應(yīng)用于不同場合的無線數(shù)據(jù)傳送模塊，大大方便了無線通信測控系統(tǒng)的設(shè)計?？紤]到實驗系統(tǒng)的要求及實際應(yīng)用情況，本次設(shè)計選用了臺灣威達（ ICP） 公司，是著名的工控產(chǎn)片研發(fā)和生產(chǎn)公司，其公司生產(chǎn)的工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡和工控模塊都是目前工控行業(yè)的主要產(chǎn)品。尤其是工控模塊產(chǎn)品，由于性價比高、組合使用方便，深受用戶好評。典型無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖 所示： 圖 典型無線通訊網(wǎng)絡(luò)分布式控制系統(tǒng)結(jié)