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本课件为《计算机控制技术》课程的课堂专题讨论（二），围绕课程专题讨论、教师总结与工程实现展开讲解，逐页呈现原理框图、接口电路与程序示例，并给出完整文字版，便于按章节检索与课后复习。
第40讲课堂专题讨论（二）
课堂专题讨论（二）
回顾本课程第
讨论课小组报告顺序表：下表列出相关数据。
| 报告人及组员 | 题目 | 组号 |
|---|---|---|
| 田林季文伟,刘志欣,陈希强,卢宛林,张亚宁 | 基于PMAC运动控制卡的伺服系统设计 | 4 |
| 王开行刘龙龙,张明凯,朱密,宋超，孙庆国，孙好平 | 基于RS485总线的分布式数据采集系统 | 5 |
| 刘帅周一帆,刘阳,王秀龙,杨振华，刘昌咏,张子平 | 基于组态王和研华ADAM模块的电阻炉温度控制系统 | 6 |
基于PMAC运动控制卡的伺服系统设计报告：人：田林小组成员：季文伟,刘志欣,陈希强,卢宛林,张亚宁《计算机控制技术》
目录
前言PMAC卡是一种开放型多轴的运动控制：器，通过工控机对它通信，完成对电机的多轴运动控制，在现代工业中发挥较大作用。
任务要求由于PMAC运动控制卡在现代工业：（如雕刻、喷涂、切割等领域）运用较为广泛，我们组的任务目标是通过学习PMAC运动控制卡，利用工控机对它的控制来实现XY两轴伺服电机的运动，绘制所需要的图形。
方案设计
系统硬件的实现器件选型：信息处理和控制由PMAC（美国可编程多轴运动控制器PMAC2A-PC104）完成；驱动元件为日本富士伺服驱动器（200W），执行机构是它的配套电机；机械本体为一个两维的X-Y工作平台，是工业应用中最典型的控制对象之一；反馈用检测元件为编码器或者光栅尺（英国雷尼绍，分辨率1微米）。
伺服驱动器参数配置MODE/ESC键用来：切换操作模式以及退出当前模式。SHIFT/ENT键用来确认参数及操作模式以及修改数值时用来进行移位操作，∧、∨键用来调整数值大小，02号---输入脉冲形式：09号---控制模式切换31号---手动运行速度35号---加速时间；36号---减速时间
系统平台
系统软件设计逐点比较法插补原理：插补方法有多种，现以逐点比较法插补为例，理解插补原理逐点比较法在第一象限的直线插补原理如下图。第一象限直线插补的偏差判别公式如下：Fi≥0时，偏差判别公式为Fi+1= Fi－Ya，向X正方向进给Fi< 0时，偏差判别公式为Fi+1= Fi＋Xa，向Y正方向进给
逐点比较法插补流程：开始置Fi=0输入Xa、Ya、NxyFi≥0？进给方向+Y进给方向+XFi+1= Fi－YaFi+1= Fi＋Xai=i+1i=N?插补结束否是是否
编程软件操作界面
直线插补程序：close&1#1->-1638.4X#2->-1638.4Yopen prog 1clearlinearincp101=0；初始化步插补总步数计数器p102=0；初始化偏差值p103=100；插补终点横坐标值p104=50；插补终点纵坐标值
while (p101!>p103+：;终点判别if (p102!<0)p102=p102-p104 ;偏差值（Fi+1=Fi－Ya）p101=p101+1x1elsep102=p102+p103 ;偏差值（Fi+1=Fi＋Xa）p101=p101+1y1endifendwhileclose在终端窗口键入“&1b1r”，执行该运动程序。
直线插补运行结果XY偏移1mmXY偏移0
圆弧插补程序&1close#1->-16：38.4X#2->-1638.4Yopen prog 2 clearincf7x40y0normal k-1circle2 x0y0i0j40
圆弧插补运行结果
总结该系统以PMAC运动控制卡为中心：工控机作为上位机，实现对两轴伺服电机的控制，可以完成逐点比较法直线插补和圆弧插补运动，达到预期目标。
本讲结束：本页为本讲内容的收束页。
基于RS485总线的分布式数据采集系统组：长：王开行小组成员：刘龙龙,张明凯,朱密,宋超，孙庆国，孙好平《计算机控制技术》
目录引言方案设计调试结论设计任务方案实现
引言在工业现场中我们需要利用现场总线技术：将传感器采集来的分布在多处的数据实时传输到一个集中的监控设备，以便以我们监控和管理。RS485、CAN、Profibus等现场总线中，RS485总线以构造简单、技术成熟、造价低廉、便于维护等特点广泛应用于工业控制、仪器仪表、机电一体化产品等诸多领域，实现远程信息传输。我们小组在两个月的时间通过查找资料和相关书籍，用研华公司生产的智能模块ADAM4520、ADAM4117、ADAM4050和ADAM4080,并利用组态软件组态王6.55设计了基于RS485总线的分布式数据采集系统。
设计任务：利用研华智能模块ADAM4520、ADAM4117、ADAM4050、ADAM4080建立RS-485总线的分布式网络结构。：运用组态王软件将三个模块采集到的模拟量信号，数字量信号和脉冲量信号实时采集到计算机中，并通过组态王显示出来。
方案设计：1 RS485总线分布式数据采集
2 硬件接线图
3 研华智能模块简介：研华智能模块ADAM-4520ADAM-4520是一种隔离RS-232到RS-422/485的转换器。通过使用ADAM-4520，可以将主机（或PLC）上的RS-232串口转换为RS-422/485串口，从而实现连接更多设备、延长通讯距离等功能。研华智能模块ADAM-4117ADAM-4117是16位A/D模块，具有8通道的模拟量输入，可以采集电压、电流等模拟量输入信号，并且为所有通道都提供了独立的可编程的输入范围。
研华智能模块ADAM-4050ADAM-：4050是数字量输入输出模块，有七路数字输入通道，八路数字输出通道。它的数字量输出可以控制固态继电器，利用固态继电器的闭合来控制热电器、泵或其他电力设备。主机可以利用模块的数字量输入来检测行程开关、安全开关或远程数字量信号。研华智能模块ADAM-4080ADAM-4080是频率/计数模块，可计数也可测量频率，可编程设置。提供TTL输入和光电隔离输入两种信号接口方式，并分别提供接线端口，接好线后，需要编程实现哪种方式被激活。
4 研华模块设备地址的设置在组态王软件当
3 选中COM1,点击Search：号)，出现如图：点击Start，出现
我们把地址设置为4：然后点击Apply change,这样，ADAM4050的设备地址就设置好了。ADAM4080的设备地址设置方式类似，只是，设置地址的时候，务必保证只有设置地址的模块通电就可以了。5.ADAM4080光电隔离输入方式激活由于脉冲/计数模块ADAM4080有两种输入方式，我们选择了光电隔离的输入方式，因此在这次数据采集中，我们需要用Adam.NET Utility，将这种方式激活，具体操作如下：双击Adam.NET Utility，打开步骤如上，搜索出相应设备之后，如图
选中ADAM4080,点击Globals：etting,Signalinput mode设置为Photo-isolation（光电隔离输入）,如果输入方式选择TTL输入，就选择TTL.
6 组态王这次设计中：我们用到的是组态王软件来采集模拟量、开关量和脉冲量三路信号。我们首先新建一个工程，打开工程浏览器，如图
添加ADAM-4117的设备驱动如图
添加完设备驱动之后：我们需要设计数据采集界面，新建一个画面如图
添加变量的方法如图
我们小组用组态王设计的界面按下开始按钮之：后，数据采集如图：方案实现
在这次的设计中：我们遇到很多问题，比如说，最初的时候，我们没有设置ADAM4050和ADAM4080的设备地址，导致组态王与模块的通讯错误，设备地址设置了，COM1口通讯参数没设置也采集不到数据。在这次设计中，因为实验要求和编程需要，还要添加一些中间变量。同时，对于各个模块输入方式的要求，我们要谨慎。因为输入方式的不同，对电压要求的范围也不同。这是我们在设计调试过程中遇到和解决掉的几个问题。总之，这次设计当中，我们不仅进一步认识了RS485的总线结构，同时，通过实践学到很多知识。调试结论
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基于组态王和研华ADAM模块的电阻炉温度：控制系统报告人：刘帅小组成员：周一帆,刘阳,王秀龙,杨振华，刘昌咏,张子平《计算机控制技术》 （6）
汇报提纲
1 引言结合电阻炉温度监控的需要：开发了基于组态王6.55和研华ADAM-4520模块、ADAM-4117模块、ADAM-4024模块的电阻炉温度控制系统，该系统设计包括硬件设计、通信设置和软件设计三部分。
2 系统控制要求：系统要求计算机经通信模块ADAM-4520和研华数据采集与控制模块ADAM-4117、ADAM-4024连接组成作为控制器，由温度传感器和变送器来完成温度信号检测，以电阻炉为被控对象，实现电阻炉温度的实时监测与控制。
3 系统控制整体方案设计：电阻炉的温度由温度传感器进行测量，变送器输出O～10V电压信号(对应温度值O～100℃)，电压信号经过A／D转换模块转化为数字信号送人计算机，跟设定值比较、运算，进行数据处理，并将运算结果送给D／A转换模块，转换成0～10V的电信号送给调功器。系统采用双向可控硅调功器，应用过零触发方式(周波型)，通过控制双向晶闸管在一定时间内导通的周波数，即晶闸管导通时间的占空比，以改变输出的平均电压或平均功率。即通过改变加热丝两端的有效电压的大小来达到控制温度的目的，有效电压在0～220V内变化。
图1电阻炉温度控制
4 系统的硬件实现：结合系统的整体方案设计，对系统进行硬件连线。将ADAM-4520的DATA+、DATA-端子分别与ADAM-4117、ADAM-4024的DATA+、DATA-端子连接，ADAM-4520、ADAM-4117、ADAM-4024模块均以24V直流电源供电，以此实现通信模块与模拟量输入模块和模拟量输出模块的硬件连接。ADAM-4117输入端子VnO+、VnO-分别接温度对象输出端子UOUT+、UOUT-，以此实现模拟量输入模块对温度信息的采集。ADAM-4024输出端子VOUT0、GND分别接温度对象输入端子UIN+、UIN-，以此实现模拟量输出模块对加热丝两端电压的控制。电阻炉温度控制系统硬件连接线路图如图2所示。
图2电加热炉温度控制系统硬件连接线路图
5 系统的通信设置.1.：系统的通信设置计算机与ADAM-4520通信：计算机与ADAM-4520模块连接时，RS-232端应使用串口连接。2.ADAM-4520与ADAM-4117、ADAM-4024通信：使用ADAM-4000的应用软件ADAMUtility配置研华模块的通信速率、量程范围、数据格式、通信协议以及工作方式等，保证在相同RS-485总线上的所有模块和计算机的波特率、校验和相同。
3 ADAM模块与组态王通信：对组态王6．55软件设备组中的COM1口进行通讯参数设置，然后新建设ADAM-4117和ADAM-4024；在数据库组的数据词典中，根据组态王6.55地址与I/O口地址的对应关系，将ADAM-4117和ADAM-4024与组态王中的变量进行动态链接，设置组态王中的变量类型为l/O实数，连接对应的设备名称。
6 系统的软件设计：电阻炉温度控制系统的监控界面主要包括登录画面、主画面、历史曲线画面、报警摘要画画、数据查询画面、系统帮助画面等。系统实时监控主画面如图3所示，包括现场工作动态模拟显示，系统PID调节参数设置，手动／自动切换操作，主要监控变量(温度设定值、检测值、输出值)的实时变化趋势显示，用户登录、操作手册、历史曲线、数据查询、报警摘要等画面切换按钮，系统运行时问和操作身份显示等。系统的监控界面设计
图3系统主界面
图4程序控制系统流程图
7 系统的调试及运行：输入正确的用户名和密码，通信状态灯呈绿色闪烁状时，开始实验。将控制模式切换到手动状态，点击设定值(SV)按钮，输入温度设定值为50℃，输入手动模式下输出值(OP)为90℃，此时控制系统处于开环状态，使下温度检测值(PV)等于或接近设定值(SV)。设置PID初始参数，温度检测值基本稳定后，将手动模式切换到自动模式，系统的抗干扰性能良好。针对温度控制对象的特点，采用经验凑试法对PID控制器的参数进行整定。通过多次在线调试，适合本系统的PID参数为：比例系数Kp=10，积分时间常数Ti=0.1，微分时间常数Td=0.2。系统历史曲线画面如图5。
图5历史曲线画面系统调试结果表明：该温度控制系统能完全监视实际系统的运行状态，系统本身超调量小，调节时间较短，控制精度0.5℃，控制效果较为理想，达到了温度监控系统的目的。
8 结束语：系统调试结果证明，本监控系统实现了电阻炉温度的恒定控制，并且输出值达到控制精度要求，实验效果良好。整个计算机控制系统以组态王6．55为软件平台，以研华公司的通信模块和模拟量输入、输出模块为硬件设备，系统运行稳定可靠。
本讲结束：本页为本讲内容的收束页。
主讲教师对课堂专题讨论（二）进行总结
本讲结束：本页为本讲内容的收束页。
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