新版计算机专业课程设计.doc
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1、计算机控制技术课程设计评语: 考勤10分 守纪10分 过程30分设计报告30分答辩20分总成绩(100分)专 业: 自动化 班 级: 动03 姓 名: xxx 学 号: 092xx 指引教师: 侯涛 兰州交通大学自动化与电气工程学院 年 07 月 15 日基于PID算法流量控制系统设计1设计规定按照生产规定,普通设立成定值系统。对于液体流量控制系统,即需要用阀门控制开度来控制液体进入液体槽,以备下一道工艺生产需要,进行设计将流量控制在误差容许范畴内稳定值,以满足生产规定。设计原理图如图1所示:图1 设计原理图2设计方案液体流量控制普通采用电动调节阀实现,系统上位机通过单片机传递实时流量值与给定
2、流量进行比较得到误差,通过PID算法得到控制量送给单片机,再通过单片机I/O口输出控制信号,经驱动器来控制电动调节阀阀门,实现阀门开度变化,进而对液体流量进行恒值控制。3硬件设计3.1硬件构造图图2 硬件构造图3.2硬件选型该流量控制系统硬件选型某些有:控制器、D/A转换器、A/D转换器、电动调节阀、流量变送器。3.2.1控制器控制器分为上位机和下位机。(1)上位机为控制计算机,通过反馈流量值与给定流量进行对比,通过预先设定PID算法计算出控制量,传递给单片机。(2)下位机为AT89C51即单片机,接受由上位机所给出控制量,对执行机构进行控制。AT89C51具备如下特点:4kB Flash片内
3、内存储器,128 byte RAM,32个外部双向输入输出口,5个中断优先级,2个16位可编程计数器,2个全双工串行通信口等。3.2.2 D/A转换器 D/A转换器采用DAC0832,8位D/A转换器,与微解决器完全兼容,是20引脚双列直插式芯片。DAC0832由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换电路及转换控制电路构成。重要参数:辨别率为8位;电流稳定期间1微秒;可单缓冲、双缓冲或直接数字输入;可单一电源供电(5V-15V);低功耗,20mW;只需在满量程下调节其线性度。DAC0832将输入数字量转换成差动电流输出,为了使其能变成电压输出,因此又通过运算放大器,将形成单
4、极性电压输出05V。为了保证输出电流线性度,两个电流输出端电位应尽量接近0电位,这样,数字量转换后得到输出电流将通过内部反馈电阻流到放大器输出端,否则放大器两输入端微小电位差,将导致很大线性误差。3.3.3 A/D转换器A/D转换器采用ADC0809,8位逐次逼近式A/D模数转换器,是28脚双列直插式芯片。其内部有一种8通道多路开关,它可以依照地址码锁存译码后信号,只选通8路模仿输入信号中一种进行A/D转换。重要特性有:8路输入通道,8位A/D转换器,即辨别率为8位;具备转换起停控制端;转换时间为100s(时钟为640KHz时),130s(时钟为500KHz时);单个+5V电源供电;模仿输入电
5、压范畴0+5V,不需零点和满刻度校准;工作温度范畴为-40+85摄氏度;低功耗,约15mW。ADC0809与AT89C51单片机连接重要涉及两个问题:一是8路模仿信号通道选取,二是A/D转换完毕后转换数据传送。转换数据传送有定期传送方式、查询方式、中断方式这三种方式。ADC0809三态输出锁存,可与系统总线直接相连,为便于或简化接口电路设计,也常通过通用并行接口芯片(8255A)实现与系统接口。3.3.4 电动调节阀在该流量控制系统中,选用电动调节阀做执行机构。电动调节阀是通过接受工业自动化控制系统信号(如:4-20mA)来驱动阀门变化阀芯和阀座之间截面积大小控制管道介质流量、温度、压力等工艺
6、参数。实现自动化调节功能。新型电动调节阀执行器内含饲服功能,接受统一4-20mA或1-5VDC原则信号,将电流信号转变成相相应直线位移,自动地控制调节阀开度,达到对管道内流体压力、流量、温度、液位等工艺参数持续调节。该系统中电动调节阀采用上海明精公司ZAJQ型智能电动球阀。产品特点: ZAJQ型智能电动球阀采用一体化构造,有输入控制信号(420mADC或1-5VDC)及单相电源即可控制运转,具备功能强、体积小、轻便宜人、性能可靠、配套简朴、流通能力大、特别适合于介质是粘稠,含颗粒,纤维性质场合。当前明精阀门广泛应用于食品、环保、轻工、石油、造纸、化工、教学和科研设备、电力等行业工业自动控制系统
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