【導(dǎo)讀】虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)?軟件的功能模塊和儀器硬件結(jié)合。自己設(shè)計(jì)的一臺(tái)個(gè)人儀器一樣,從而完成對(duì)被測(cè)信號(hào)的采集?硫化是輪胎生產(chǎn)中影響輪胎質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節(jié)?硫化過程受多種因。影響輪胎硫化的三要素中由于對(duì)。溫度的控制比較復(fù)雜,所以在實(shí)心輪胎硫化控制系統(tǒng)中,它就成為系統(tǒng)控制的關(guān)鍵?現(xiàn)場(chǎng)溫度壓力信號(hào)的采集以及溫度壓力的調(diào)節(jié)等。最終通過計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)來控制閥門的開度,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)溫

　　

【正文】 在給定時(shí)間下采集更多數(shù)據(jù) ,應(yīng)此能更好地反映原始信號(hào) ? 分辨率 模數(shù)轉(zhuǎn)換器用來表示模擬信號(hào)的位數(shù)既是分辨率 ?分辨率越高 ,信號(hào)范圍被分割成的區(qū)間數(shù)目越多 ,應(yīng)此 ,能探測(cè)到的電壓變量就越小 ? 輸入范圍 輸入范圍是 ADC 可以量化的最小和最大值的電壓 ?NI 公司的多功能數(shù)據(jù)采集設(shè)備能對(duì)量程范圍進(jìn)行選擇 ,可以在不同輸入電壓范圍下進(jìn)行配置 ?由于具有這種靈活性 ,你可以使信號(hào)的范圍匹配 ADC 的輸入范圍 ,從而充分利用測(cè)量的分 辨率 ?此外 ,評(píng)估數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品是 ,還需要考慮微分非線性度 ?相對(duì)精度 ?儀用放大器的穩(wěn)定時(shí)間和噪聲等 ? (2)模擬輸出 簡(jiǎn)稱模出 ,經(jīng)常用它來為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提供激勵(lì)源 ?數(shù) 模轉(zhuǎn)換器 (DAC)的一些技術(shù)指標(biāo)決定了所產(chǎn)生輸出信號(hào)的質(zhì)量 :穩(wěn)定時(shí)間 ?轉(zhuǎn)換速率和輸出分辨率 ? 穩(wěn)定時(shí)間 穩(wěn)定時(shí)間是指輸出達(dá)到規(guī)定精度時(shí)所需要的時(shí)間 ?穩(wěn)定時(shí)間通常由電壓上的滿量程變化來規(guī)定 ? 轉(zhuǎn)換速率 轉(zhuǎn)換速率是指數(shù)模轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的輸出信號(hào)的最大變化速率 ? 穩(wěn)定時(shí)間和轉(zhuǎn)換速率一起決定模數(shù)轉(zhuǎn)換器改變輸出信號(hào)值的速率 ?因此 ,一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器在一個(gè)小的穩(wěn)定時(shí)間和一個(gè)高的轉(zhuǎn)換速率下可產(chǎn)生高頻率的信號(hào) ,這是因?yàn)檩敵鲂盘?hào)精確地改變至一個(gè)新的電壓值這一過程所需要的時(shí)間極短 ? 輸出分辨率 輸出分辨率與輸 入分辨率類似 ,它是產(chǎn)生模擬輸出的數(shù)字碼的位數(shù) ?較大的位數(shù)可以縮小輸出電壓增量的量值 ,因此可以產(chǎn)生更平滑的變化信號(hào) ?對(duì)于要求動(dòng)態(tài)范圍寬 ?增量小的模擬輸出應(yīng)用 ,需要有高分辨率的電壓輸出 ? (3)觸發(fā)采集 許多數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用過程需要基于一個(gè)外部事件來啟動(dòng)或停止一個(gè)數(shù)據(jù)采集的工作 ?數(shù)字觸發(fā)使用外部數(shù)字脈沖來同步采集與電壓生成 ?模擬觸發(fā)主要用于模擬輸入操作 ,當(dāng)一個(gè)輸入信號(hào)達(dá)到一個(gè)指定的模擬電壓值時(shí) ,根據(jù)相應(yīng)的變化方向來啟動(dòng)或停止數(shù)據(jù)采集的操作 ? (4)數(shù)字 I/O DIO 接口經(jīng)常被用來控制過程 ?產(chǎn)生測(cè)試波形 ?與外圍設(shè)備 進(jìn)行通信 ?在每一種情況下最重要的參數(shù)有可應(yīng)用的數(shù)字線的數(shù)目 ?在這些道路上能接收和提供數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的速率 ?通路的驅(qū)動(dòng)能力 ?如果數(shù)字線被用來控制事件 ,比如打開或關(guān)掉加熱器 ?電 動(dòng)機(jī)或燈 ,由于這些設(shè)備并不能很快地響應(yīng) ,因此通常不采用高速輸入輸出 ? 一個(gè)常見的 DIO 應(yīng)用是傳送計(jì)算機(jī)和設(shè)備之間的數(shù)據(jù) ,這些設(shè)備包括數(shù)據(jù)記錄器 ?數(shù)據(jù)處理器以及打印機(jī) ? (5)定時(shí) I/O 計(jì)數(shù)器 /定時(shí)器在許多應(yīng)用中具有很重要的作用 ,包括對(duì)數(shù)字事件產(chǎn)生次數(shù)的技術(shù) ?數(shù)字脈沖計(jì)時(shí)以及產(chǎn)生方波和脈沖 ? 應(yīng)用一個(gè)計(jì)數(shù)器 /計(jì)時(shí)器時(shí)最重要的指標(biāo)是分辨率和時(shí)鐘頻 率 ?分辨率是計(jì)數(shù)器所應(yīng)用的位數(shù) ?簡(jiǎn)單的說 ,越高的分辨率意味著計(jì)數(shù)器可以計(jì)數(shù)的位數(shù)越高 ?時(shí)鐘頻率越高 ,計(jì)數(shù)器遞增得越快 ,應(yīng)此對(duì)于輸入可探測(cè)的信號(hào)頻率越高 ,對(duì)于輸出則可產(chǎn)生更高頻率的脈沖和方形波 ? PC 與軟件 軟件使 PC 與數(shù)據(jù)采集硬件形成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集 ?分析和顯示系統(tǒng) ?沒有軟件 ,數(shù)據(jù)采集硬件是毫無用處的 ?軟件分為驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序 ? 驅(qū)動(dòng)程序可以直接對(duì)數(shù)據(jù)采集硬件的寄存器編程 ,管理數(shù)據(jù)采集硬件的操作并把它和處理器中斷 ?DMA 和內(nèi)存這樣的計(jì)算機(jī)資源結(jié)合在一起 ?驅(qū)動(dòng)程序隱藏了復(fù)雜的硬件底層編程細(xì)節(jié) ,為用戶 提供容易理解的接口 ?一般來說 ,贏家廠商在賣出硬件的同時(shí)也會(huì)提供驅(qū)動(dòng)程序 ? 上層應(yīng)用程序用來完成數(shù)據(jù)的分析 ?存儲(chǔ)和顯示等 ?LabVIEW 就是一個(gè)極佳的開發(fā)上層應(yīng)用程序的開發(fā)平臺(tái) ?LabVIEW 包含豐富的驅(qū)動(dòng)函數(shù)和功能強(qiáng)大的 DAQ助手 ,通過它與設(shè)備的連接變得非常容易 ,用戶可以將大部分的精力集中在數(shù)據(jù)的分析 ?顯示和存儲(chǔ)等方面 ? 伺服放大器 DFC1100 1?概述 DFC型系列伺服放大器 (以下簡(jiǎn)稱伺放 )是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配套裝置 ,也是工業(yè)過程控制自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心部件之一 ?它與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合 ,廣泛用于電力 ?冶金 ?化工等工業(yè)過程控制自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)中 ? 本伺服采用固態(tài)繼電器做功率輸出部件 ,體積小 ,耐振動(dòng) ,可靠性高 ,DFC1200型產(chǎn)品還具有信號(hào)斷失保護(hù)功能 ,可提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性 ?伺放還設(shè)有狀態(tài)指示 ,便于觀察和調(diào)試 ? 2?主要技術(shù)參數(shù) [13] (1)輸入信號(hào) DFC 110 型 :0~10mA DC DFC 1100 型 :4~20mA DC DFC 1200 型 :4~20mA DC (帶斷信號(hào)保護(hù) ) (2)輸入電阻 DFC 110 型 :200? DFC 1100 型 :250? DFC 1200 型 :250? (3)死區(qū)可調(diào)節(jié)范圍 :1%~3% (4)額定負(fù)載電流 :5A(交流有效值 ) (5)斷信號(hào)識(shí)別 :2mA,DC(僅對(duì) DFC 1200) (6)工作電源 :220v,50Hz (7)使用環(huán)境 : 溫度 :0~50℃ 相對(duì)溫度 85% 大氣壓力 :86~106KPa,周圍空氣中無腐蝕介質(zhì) 3?工作原理與結(jié)構(gòu) 伺放有輸入隔離級(jí) ?磁放大器電路 ?比較放大電路 ?功率輸出電路 ?信號(hào)斷失判別控制電路 ?報(bào)警觸點(diǎn)輸出電路和狀態(tài)顯示等部分組成 ? 伺放的輸入信號(hào)一般有兩路 ,一路為控制信號(hào) Ic,由 調(diào)節(jié)器或其他控制器提供 ,另一路為位置反饋信號(hào) If,由 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置發(fā)送器提供 ?伺放的輸出也有兩路 ,可分別控制伺服電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn) ?當(dāng) IcIf0(且超過死區(qū) )時(shí) ,伺放有正向輸出 ?當(dāng)IcIf0(且超過死區(qū) )時(shí) ,伺放有反向輸出 ?當(dāng) IcIf=0(或不超過死區(qū) )時(shí) ,伺放無輸出?伺放的接線端子如下圖 : 圖 接線端子排列圖 4?模擬調(diào)試 伺放在接入系統(tǒng)使用前 ,一般應(yīng)進(jìn)行調(diào)試 ?調(diào)試接線方法如下圖 : 圖 伺放效驗(yàn)接線圖 調(diào)試步驟如下 : (1)調(diào)試平衡 (即調(diào)零 )出廠時(shí)已調(diào)好 ,一 般無需調(diào)整 ? a?分別調(diào)整 Ic 和 If,使兩輸入信號(hào)相等 (推薦在輸入信號(hào)量程的 20%~50%點(diǎn)調(diào)平衡 )。 b?用數(shù)字式電壓表從伺放電路板上的“調(diào)零”測(cè)試孔上測(cè)量前置級(jí)的輸出電壓Vo ? c?調(diào)整調(diào)零電位器 Rs,使 Vo 的值為數(shù)毫伏即可 ? (2)調(diào)死區(qū) a?保持調(diào)平衡時(shí)的 If 不變 ,改變 Ic,使 Ic 增加 (或減少 )~? b?調(diào)整調(diào)死區(qū)電位器 R1s,至 H1 或 H2 剛好不亮 (Ic 是增加的 ,則 H1 亮 ,若 Ic 是減少的 ,則 H2 亮 )。 c?改變 Ic,H1?H2 應(yīng)交替亮 (但不應(yīng)有同時(shí)亮的現(xiàn)象 )? (3)斷信號(hào)保護(hù)檢查 調(diào)整 Ic 和 If 使 H1 或 H2 亮 ,然后分別斷開 S1 和 S2,H1 和 H2 均應(yīng)熄滅 ? 5?接入系統(tǒng)調(diào)試 經(jīng)以上模擬調(diào)試 ,如無異常情況 ,可將伺放接入系統(tǒng)使用 ? 當(dāng)伺放接入系統(tǒng)后 ,若執(zhí)行機(jī)構(gòu)的阻尼特性不符合要求 ,在確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)部件及位置發(fā)送器輸出信號(hào)正常的情況下 ,可將伺放的調(diào)穩(wěn)電位器 R1s 向 “ 穩(wěn) ” 的方向作少量調(diào)整 ? 手操器 DFD0500 DFD05 型電動(dòng)操作器是 DDZII 型電動(dòng)單元組合儀表中的一個(gè)輔助單元 ? DFD0500 型電動(dòng)操作器是 DDZIII 型電動(dòng)單元組合儀表中的一個(gè)輔助單元 ?DFD05 或 DFD0500 適用于 DDZII?DDZIII 型變送器和調(diào)節(jié)器與電動(dòng)執(zhí)行器組成的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中 ,應(yīng)用 DFD05?DFD0500 可以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作在自動(dòng)調(diào)節(jié) ?手動(dòng)控制和就地操作三種工作狀態(tài) ?與 PID調(diào)節(jié)器或 PI調(diào)節(jié)器配合使用 ,可實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由 “ 手動(dòng) ” 到 “ 自動(dòng) ” 或由 “ 自動(dòng) ’ 到 “ 手動(dòng) ” 的無干擾切換 ?操作器本身具有手動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)工作狀態(tài)的顯示 ? 主要技術(shù)性能指標(biāo) : (1)電流指示 :DFD05 0~10 mA,DFD0500 4~20 mA,指示表 的 刻度誤差 為177。%? (2)輸出跟蹤電壓 :DFD05 0~10VDC,DFD0500 1~5V DC? (3)反饋回路電阻 :200?? (4)供電電源 :220v(50Hz)? (5)能對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)手動(dòng) ?自動(dòng)無干擾切換 ? (6)工作狀態(tài) :轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭額定電壓 220V電流 5A? (7)手動(dòng)狀態(tài) :操作開關(guān)觸頭額定電壓 220V電流 5A? (8)工作狀態(tài) : 環(huán)境溫度 (10~40℃ ),相對(duì)溫度 =80%,周圍腐蝕性氣體及導(dǎo)電塵埃 ,應(yīng)用場(chǎng)所應(yīng)無劇烈震動(dòng)和沖擊 ? (9)外形尺寸 :80 80 275(mm) 開口尺寸 :75 75(mm) (10)結(jié)構(gòu)形式 :面板安裝式 電路原理圖由切換開關(guān) (HK)和操作開關(guān) (1K?2K),雙針槽形表 (1CB?2CB)及工作狀態(tài)指示燈 (1ZD?2ZD)及電源變壓器 (R)組成 ?切換開關(guān)可完成 ?自動(dòng)”到“就地”到“手動(dòng)”三種狀態(tài)的切換 ?當(dāng)切換開關(guān)在 “ 自動(dòng) ” 位置時(shí) ,這時(shí)指示燈紅燈亮 ,放大器的輸出端子 (9)(10)和 (11)(12)經(jīng)過操作器與執(zhí)行器伺服電機(jī)的 (3)(4)(5)和(8)(9)(10)相連 ,執(zhí)行器的位置變送器的 (1)和 (2)經(jīng)過操作器內(nèi)部的電流表 2CB 和電阻 2R 與放大器的 (8)和 (7)相連 ,調(diào)節(jié)器 的輸出 (11)與操作器的 (3)相聯(lián) ,放大器的 (2)與調(diào)節(jié)器的 (13)相連 ,由操作器的電流表 1CB 指示出自動(dòng)信號(hào)電流的大小 ,這時(shí)系統(tǒng)工作在自動(dòng)調(diào)節(jié)狀態(tài) ,并可隨時(shí)切換到手動(dòng)而且是無擾切換 ?當(dāng)切換開關(guān)在手動(dòng)位置時(shí) ,這時(shí)指示燈綠燈亮 ? 執(zhí)行器的伺服電機(jī)端子 (3)(4)(5)和 (8)(9)(10)分別通過操作器內(nèi)的操作開關(guān)(1K)和 (2K)與電源相連 ?執(zhí)行器位置反饋端子 (1)和 (2)與操作器端子 (5)和 (6)相聯(lián)位置反饋電流經(jīng)過電流表 2CB 指示出位置反饋電流和電阻 1R,2R 上產(chǎn)生的跟蹤電壓經(jīng)過操作器端子 14 和 15?與 PID 調(diào)節(jié)器端子相連 ,這時(shí)操作器端子 16 和 17 被切換開關(guān)短路 ,與調(diào)節(jié)器的端子變阻器相聯(lián) ?電流表 1CB指示出 PID調(diào)節(jié)器的輸出電流對(duì)位置反饋電流進(jìn)行跟蹤調(diào)節(jié) ,因此當(dāng)調(diào)節(jié)器偏差表指示為零耐 ,執(zhí)行器停在某位置后 ,即可由手動(dòng)切換到自動(dòng) ?從而實(shí)現(xiàn)無干擾切換 ? 當(dāng)切換開關(guān)在中間位置時(shí) ,這時(shí)執(zhí)行器的伺服電機(jī)斷電 ?保證了就地操作的安全可靠 ,同時(shí)也可以避免因?yàn)榫€ 路 短路或操作開關(guān)觸頭粘連等事故的出現(xiàn) ?提高了運(yùn)行 的可靠性 ,這時(shí)仍然由 1CB 指示出調(diào)節(jié)器輸出電流 ,由 2CB 指示出位置反饋電流 ? 操作器采用面板安裝式結(jié)構(gòu) ,是靠安 裝支架將儀表固定在操作盤上 ,有 “ 手動(dòng) ”和 “ 自動(dòng) ” 工作狀態(tài)的指示燈 ,“ 手動(dòng) ” ?“自動(dòng)”和“就地”三種工作狀態(tài)的切換開關(guān)旋鈕和手動(dòng)操作開關(guān)的按鈕 ,位置反饋電流及調(diào)節(jié)器輸出電流指示的雙針電流表表盤 ,其下表針指示位置反饋電流 ,上表針指示調(diào)節(jié)器輸出電流 ? 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) DKZ5500M DKZ 系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自動(dòng)調(diào)節(jié)系繞的終端執(zhí)行單元 ?它接受來自調(diào)節(jié)器或計(jì)算機(jī)的 4~20mA 模擬信號(hào) ,輸出推力 ,自動(dòng)地操縱調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) ,完成調(diào)節(jié)任務(wù) ? DKZ 系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是輸出直線位移的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,控制各種需要直線位移韻調(diào) 節(jié)閥 ?套筒閥 ?可廣泛用于電站 ?冶金 ?化工 ?石油 ?建材 ?輕工及水處理等各個(gè)行業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制 ? DKZ 系列直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配上各種電動(dòng)操作器 ,可完成調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 “ 手動(dòng) ” 到 “ 自動(dòng) ” 的無干擾自動(dòng)切換及被調(diào)節(jié)對(duì)象的遠(yuǎn)方手動(dòng)操作 ? 主要技術(shù)性能指標(biāo) :輸入信號(hào) :4~20mA(或 0~10mA)。輸入通道個(gè)數(shù) :1(分立式為3 個(gè) )。基本誤差限 :177。2 5%。電源電壓 :220vAC+10%(15%) 50Hz。工作環(huán)境 :溫度 :整體式 10~+55℃ ,分立式 25~+70℃ 。濕度 :=85%周圍空氣中不含腐蝕性質(zhì) ? 執(zhí) 行部分接線圖 下圖為伺服放大器 ?手操器及電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的接線圖 ?參考上面的文字說明及該圖連線 ,正確的接線便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制閥的動(dòng)作 ?從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度壓力進(jìn)行準(zhǔn)確的控制 ? 輸入信號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作器放大器1調(diào)節(jié)器 圖 執(zhí)行部分接線圖 第五章 智能溫度壓力控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 各子程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) 軟件部分包括溫度壓力給定信號(hào)的設(shè)定 ?現(xiàn)場(chǎng)溫度壓力的采集程序 ?以及標(biāo)度變換程序 ?PID 控制程序以及最終控制量的輸出程序五個(gè)子程序 ?這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度壓力的采集并調(diào)節(jié) ,進(jìn)而去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,調(diào)節(jié)閥 門的開度 ,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度壓力的控制 ?各子程序大體順序 流程 如下圖 : 溫 度 壓 力 給 定 子 程 序采 集 子 程 序 標(biāo) 度 變 換 子 程 序溫 度 壓 力 調(diào) 節(jié)子 程 序輸 出 子 程 序 圖 子程序順序流程 溫度壓力給定子程序 溫度壓力給定子程序說明 : 1)當(dāng)溫度 120℃ 或等于 時(shí) ,硫化記時(shí)器開始記時(shí) ? 2)升溫 (或降壓 )段實(shí)時(shí)給定的計(jì)算方法 :給定 =升溫 (降壓 )初值 +升溫線 (降壓線 )的斜率