摘 要：文中介紹了一種既能體現(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),又面向自動(dòng)化工程實(shí)際應(yīng)用的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)方案,闡述了與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容相適應(yīng)的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置的研制指導(dǎo)思想和主要功能。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;工業(yè)控制計(jì)算機(jī);實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;實(shí)驗(yàn)裝置

Abstract: This article introduced a designed scheme of computer control experimental teaching contents, which could not only reflect the characteristic of IPC, but also be applied in practical automation engineering.The development idea and basic functions of this experimental apparatus of computer control correspoding with the experimental teaching contents were described.

Key words: automation; Industrial Personal Computer （IPC） ; experimental contents; experimental apparatus

1 引 言

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程在自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中是一門重要的專業(yè)課。其主要任務(wù)是使學(xué)生獲得計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、原理、設(shè)計(jì)等基礎(chǔ)知識(shí)和基本應(yīng)用技術(shù)。實(shí)驗(yàn)課是本課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，其目的是使學(xué)生在了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本控制方法的基礎(chǔ)上，掌握用C語言程序設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的方法。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的技能，從而使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般工程設(shè)計(jì)方法。

作為一門工程性很強(qiáng)的自動(dòng)化專業(yè)課程,一直以來在我系微機(jī)原理實(shí)驗(yàn)室做計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容顯然不行。因此,從2002年初起,我系開始計(jì)劃籌建計(jì)算機(jī)控制技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。在籌建的過程中,我系對(duì)國內(nèi)很多大學(xué)正在使用或市場(chǎng)上銷售的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了考察，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)功能上普遍存在兩點(diǎn)不足：一是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容陳舊;二是不能體現(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在實(shí)際工程應(yīng)用中的特點(diǎn)。最終未能找到合適的面向自動(dòng)化專業(yè)工程實(shí)際的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置。2003年3月，我系該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人決定自主設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并開發(fā)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置。經(jīng)過多次對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及樣機(jī)進(jìn)行修改后,批量生產(chǎn)17臺(tái)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置裝備我系計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)室, 2004年10月首次用于2000級(jí)自動(dòng)化專業(yè)本科生的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生普遍反映實(shí)驗(yàn)內(nèi)容工程性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果良好。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

對(duì)于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心來說,首先在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)體現(xiàn)其作為工業(yè)控制器的特點(diǎn),只有這樣,才能讓學(xué)生充分理解工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的硬件特性和功能。其次,要面向自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生,將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與工程實(shí)際結(jié)合起來,以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。此外,考慮到學(xué)生做計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)時(shí)已經(jīng)具有微機(jī)原理、單片機(jī)等很多課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的難度要適當(dāng)提高,以綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。根據(jù)教學(xué)計(jì)劃,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)共6個(gè)學(xué)時(shí),學(xué)期末有為期一周的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì),實(shí)驗(yàn)室對(duì)全校學(xué)生實(shí)行全開放型預(yù)約實(shí)驗(yàn)。

2. 1 實(shí)驗(yàn)裝置熟悉及I/O通道實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置采用積木式結(jié)構(gòu)、使用非常方便。第一次實(shí)驗(yàn)開始時(shí)首先由實(shí)驗(yàn)教師向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)裝置功能,然后學(xué)生花很短時(shí)間熟悉實(shí)驗(yàn)裝置并重點(diǎn)掌握基本輸入輸出通道的功能。I/O通道包括8路數(shù)字量輸入、8路數(shù)字量輸出、4路模擬量輸入和2路模擬量輸出。學(xué)生在掌握板卡常用功能的基礎(chǔ)上, 使用C語言程序編寫初始化pcl812板卡子程序（其功能是初始化pcl812板卡，設(shè)置pcl板卡數(shù)據(jù)讀取方式，設(shè)置中斷計(jì)數(shù)器）和初始化中斷及中斷服務(wù)子程序。并由定時(shí)器中斷觸發(fā)啟動(dòng)A /D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)外部開關(guān)信號(hào)、模擬量等進(jìn)行采集。由于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的I/O通道功能比較好理解,且與單片機(jī)相應(yīng)功能類似,學(xué)生通常都能較好地掌握,從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

2. 2 濾波實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行，信號(hào)的采集、轉(zhuǎn)換必然受到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各種強(qiáng)烈的干擾，如電網(wǎng)的波動(dòng)、強(qiáng)電設(shè)備的啟停、高壓設(shè)備和開關(guān)的電磁輻射等造成的干擾都會(huì)竄入I/O通道，輕則使采集的信號(hào)不精確，重則使系統(tǒng)無法正常運(yùn)行[1]。

為了提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須采取多種抗干擾措施。如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不安排I/O通道抗干擾方面的內(nèi)容,對(duì)于學(xué)生真正掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)都不利。常用的抑制串模干擾的方法有兩個(gè)：一個(gè)是根據(jù)干擾信號(hào)的特性來選擇模擬輸入濾波器;另一個(gè)是采用數(shù)字濾波技術(shù)，例如可采用平均值法、中值法、一階慣性濾波等算法濾去干擾信號(hào)[1]。相比較而言, 數(shù)字濾波器能夠更好的幫助學(xué)生理解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),要求先讀懂加有詳細(xì)注釋的板卡初始化及中斷子程序,然后參考校編《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》中關(guān)于實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的介紹,分析數(shù)字濾波算法的程序框圖,要求學(xué)生自行編寫各種數(shù)字濾波算法程序,再輸入A/D通道采集的混合信號(hào),驗(yàn)證數(shù)字濾波器的濾波效果。本次實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生熟悉數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)方法,認(rèn)識(shí)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的硬件特性,理解板卡的有關(guān)驅(qū)動(dòng)程序及板卡設(shè)置等都有很大的幫助。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)室是全開放的,對(duì)于學(xué)有余力或有興趣的學(xué)生,還可以加做其他高級(jí)濾波算法的實(shí)驗(yàn),自行設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器系統(tǒng)傳遞函數(shù)并編程實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器。

2. 3 數(shù)字PID算法實(shí)驗(yàn)

本次實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生根據(jù)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)，設(shè)計(jì)被控對(duì)象的控制器傳遞函數(shù)。采用PID位置式遞推算式、PID增量式遞推算式、防積分飽和PID控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制。根據(jù)PID控制對(duì)象的參數(shù)整定方法，確定P、I、D參數(shù)。通過連線使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有整體認(rèn)識(shí)。

學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，把產(chǎn)生帶有高頻噪聲干擾的有用信號(hào)，讓其通過模擬低通濾波器之后，將濾波器輸出作為閉環(huán)系統(tǒng)的給定輸入并經(jīng)模擬量輸入通道一進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。模擬對(duì)象輸出作為單位負(fù)反饋信號(hào)并經(jīng)模擬量輸入通道一進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。當(dāng)板卡采集到給定和反饋信號(hào)后,要求學(xué)生調(diào)用自編的PID控制算法子程序,根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量?？刂屏客ㄟ^模擬量輸出通道1輸出加到模擬對(duì)象的輸入端對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制，并調(diào)用編寫的顯示圖形子程序,將控制結(jié)果及參數(shù)實(shí)時(shí)顯示出來。總而言之,前三次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,既是相互獨(dú)立的,又是相互關(guān)聯(lián)的。通過前三次實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)學(xué)生對(duì)使用板卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集過程的理解,為將工業(yè)控制計(jì)算機(jī)用于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程實(shí)際打下一定基礎(chǔ)。

2. 4 綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用非常廣泛。它可應(yīng)用于電機(jī)控制、溫度控制等系統(tǒng)中,也用于隨著現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的發(fā)展和過程控制要求的日益復(fù)雜而產(chǎn)生的集散控制系統(tǒng)中。由于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)通常較為復(fù)雜,而實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課時(shí)又非常有限。要想在有限的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時(shí)內(nèi)設(shè)計(jì)出真正的實(shí)用系統(tǒng)是不現(xiàn)實(shí)的。因此,從工程實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中抽取“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制直流伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn),既能體現(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性,接近自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生今后工作的工程實(shí)際,又可以在時(shí)間內(nèi)完成。通過學(xué)期末課程設(shè)計(jì)開設(shè)的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,加強(qiáng)學(xué)生對(duì)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在工程實(shí)際中應(yīng)用的了解,培養(yǎng)學(xué)生的工程興趣,提高學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)要求有多個(gè)實(shí)驗(yàn)題目。每個(gè)自然班被分成若干組，每組2～3人。前三次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容使用的掛箱,在綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中多數(shù)可以直接調(diào)用,這樣既讓學(xué)生明白前幾次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的工程價(jià)值,又減少在綜合實(shí)驗(yàn)中所花的時(shí)間。學(xué)生在一周的課程設(shè)計(jì)時(shí)間里,基本上能夠完成一個(gè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。

3 實(shí)驗(yàn)裝置的研制

為了滿足自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的要求,研制了一套計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置。同時(shí)根據(jù)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的需要,配套設(shè)計(jì)了一些典型控制對(duì)象，如自制直流機(jī)組、電烙鐵等。臺(tái)灣研華公司生產(chǎn)的研華原裝工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC-610L是專門為工業(yè)控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的,在工業(yè)電腦和自動(dòng)化市場(chǎng)中應(yīng)用非常廣泛。我系計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程選擇工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為教學(xué)機(jī)型,因此本實(shí)驗(yàn)裝置研華原裝工業(yè)控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行開發(fā)。

3. 1 研制的指導(dǎo)思想

（1） 便于綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)性及綜合性實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生創(chuàng)新能力的重要手段。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置具有多功能性,輸入輸出接口功能較強(qiáng),便于綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。

（2） 便于開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置采用積木式結(jié)構(gòu),操作方便,安全性好,便于開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)行。

（3） 實(shí)驗(yàn)教學(xué)面向工程實(shí)際。注重貫徹實(shí)驗(yàn)教學(xué)面向工程實(shí)際的思想。結(jié)合所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生明白工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在自己畢業(yè)以后實(shí)際工作中的用途及使用方法,從而培養(yǎng)學(xué)生的工程興趣,提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置研制之初,就制定了上述幾個(gè)指導(dǎo)思想,研制過程中,經(jīng)過對(duì)樣機(jī)多次改進(jìn),最后用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置,也基本上體現(xiàn)了這樣的指導(dǎo)思想。

3. 2 裝置的基本功能

本實(shí)驗(yàn)裝置由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、UNIT1～UNIT4掛箱及典型控制對(duì)象模型組成。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)是實(shí)驗(yàn)裝置的核心部件，在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中還有兩塊ISA接口的板卡PCL-812PG和PCL-833。PCL-812PG板卡是包含有A/D、D/A、DI、DO等功能的綜合板，插在ISA10插槽中;PCL-833板卡用來對(duì)光電編碼器的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，插在ISA7插槽中。

UNIT1～UNIT4的每個(gè)掛箱只要拔掉后面的插頭即可方便地拆下，各掛箱之間可靈活組合、操作方便、直觀、用途廣泛。UNIT1面板包括電源控制、信號(hào)源和通道實(shí)驗(yàn)三個(gè)部分。其中信號(hào)源部分包括噪聲源、階躍信號(hào)源和混合電路，噪聲源通過UNIT1掛箱內(nèi)印制電路板上的撥碼開關(guān)切換輸出脈沖噪聲或均勻噪聲。階躍信號(hào)源可以通過手動(dòng)調(diào)節(jié)電位器提供-10～10V的直流輸出，并可通過乒乓開關(guān)控制直流電源的通和斷提供階躍輸入信號(hào)?；旌想娐肥莾陕吠嘞嗉与娐?。通道實(shí)驗(yàn)部分包括8路數(shù)字量輸入、8路數(shù)字量輸出、4路模擬量輸入和2路模擬量輸出。

UNIT2掛箱的主要功能是完成濾波實(shí)驗(yàn)和數(shù)字PID算法實(shí)驗(yàn)。包括模擬濾波電路、數(shù)字濾波電路和模擬對(duì)象電路三部分。模擬濾波電路圖如圖1所示。

圖1 模擬濾波電路圖

在UNIT2掛箱中的數(shù)字濾波電路只是一個(gè)示意圖，并無實(shí)際電路。在示意圖上標(biāo)注說明濾波輸入經(jīng)A/D通道1進(jìn)入工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，濾波輸出經(jīng)D/A通道1從工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸出，并將2路通道與I/O接口電路相連。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),只要按要求把混合信號(hào)插入指定的A/D通道端口即可觀察濾波效果。模擬對(duì)象電路主要有運(yùn)算放大器和若干電容、電阻組成。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)可通過UNIT2掛箱面板上的乒乓開關(guān)選擇一階或二階模擬對(duì)象。各模擬對(duì)象的電路原理圖如圖2所示。

圖2 模擬對(duì)象原理圖

與圖2對(duì)應(yīng)的模擬對(duì)象傳遞函數(shù)為：

UNIT3主要用于完成電機(jī)位置控制和轉(zhuǎn)速控制實(shí)驗(yàn)，附加集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)示意圖。電機(jī)控制原理圖如圖3所示。電機(jī)位置控制實(shí)質(zhì)是構(gòu)成一個(gè)位置環(huán)，輸入脈沖序列和反饋脈沖序列產(chǎn)生位置誤差脈沖序列信號(hào)，誤差脈沖序列信號(hào)加到驅(qū)動(dòng)板上，以H型雙極可逆PWM方式驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)低速高轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)，到達(dá)期望位置。圖3中的A/D和D/A均通過PCL-812PG板卡實(shí)現(xiàn)，脈沖板指插在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)ISA10插槽中的PCL-833板卡。驅(qū)動(dòng)板在UNIT3掛箱內(nèi)部，它是H型雙極可逆PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。增量式光電編碼器每圈可輸出1024個(gè)A相和B相脈沖和1個(gè)零位脈沖，A、B相脈沖信號(hào)的相位差為90度。三個(gè)脈沖信號(hào)均為差分信號(hào)，輸入到PCL833脈沖板進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)可直接將給定信號(hào)連接到UNIT1掛箱面板上對(duì)應(yīng)的A/D通道，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過D/A通道輸出控制電壓，當(dāng)控制電壓為-10～10V時(shí)，驅(qū)動(dòng)板所輸出的電樞電壓能讓自制的直流電機(jī)組的轉(zhuǎn)速在-1500～1500轉(zhuǎn)/分內(nèi)變化。這樣的設(shè)計(jì)主要是考慮到學(xué)生畢竟是在做計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn),應(yīng)將訓(xùn)練的重點(diǎn)放在控制算法的掌握上,盡量減少學(xué)生在其它設(shè)計(jì)和調(diào)試中所花的時(shí)間。同時(shí),將實(shí)驗(yàn)裝置的電路原理圖附在實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的后面,供學(xué)生學(xué)習(xí)參考用。

圖3 電機(jī)控制原理圖

集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)在UNIT3掛箱內(nèi)并無實(shí)際電路。集散控制系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)卡和TCP/IP協(xié)議構(gòu)成的現(xiàn)場(chǎng)總線，現(xiàn)場(chǎng)總線將上位機(jī)和下位機(jī)連接起來，組成集散控制系統(tǒng)。下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸線通過集線器與上位機(jī)交換數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)軟件分為兩部分：上位機(jī)上有集散控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面，在Windows2000下的組態(tài)王6.5軟件中運(yùn)行;下位機(jī)是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集界面，也運(yùn)行于組態(tài)王6.5環(huán)境下。

集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

圖4 集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)圖

UNIT4主要用于完成溫度控制實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)裝置的顯示任務(wù)。在溫度控制中，ADAM4016是關(guān)鍵元件。ADAM4016發(fā)出三路開關(guān)信號(hào)去控制三個(gè)固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器通過控制交流電源的通斷去控制發(fā)熱體的實(shí)際功率，發(fā)熱體是由三個(gè)20W的烙鐵頭緊箍在一起組成。溫度傳感器是Pt100。溫度信號(hào)由一體化變送器變成電流信號(hào)0～200℃對(duì)應(yīng)4～20mA。變送器還可實(shí)時(shí)地顯示發(fā)熱體的溫度。實(shí)驗(yàn)裝置采用三星15英寸液晶顯示屏顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖5 溫度控制原理圖

根據(jù)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的需要,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的典型控制對(duì)象模型，例如自制直流機(jī)組和發(fā)熱體。這些控制對(duì)象模型與工程實(shí)際中的系統(tǒng)特性相似,只是體積小一些,輔助電路簡(jiǎn)化了一些。學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí),可以在實(shí)驗(yàn)裝置上根據(jù)需要搭接不同掛箱,并通過輸入輸出通道將這些控制對(duì)象與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置見圖6，已通過學(xué)校專家的鑒定,專家一致認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)裝置以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為核心，采用積木式結(jié)構(gòu)，按實(shí)際工業(yè)控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，使用方便，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，有助于提高學(xué)生的動(dòng)手能力、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的使用能力和軟件編程能力，全面提高學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用水平，并給教師和研究生提供了一個(gè)科研及產(chǎn)品開發(fā)的平臺(tái)，其綜合設(shè)計(jì)思想先進(jìn),目前已達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

圖6 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置

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