《材料工程计算机测控与仿真》第三 讲数字智能仪表的原理及应用

第二讲数字智能仪表的原理及应用 外型组成结构 实际应用演示 内部结构原理 四信号采集环节 五控制输出电路 控制运算问题及数字仪表设定操作 七Yn的“占空比”输出

第二讲 数字智能仪表的原理及应用 一 外型组成结构 二 实际应用演示 三 内部结构原理 四 信号采集环节 五 控制输出电路 六 控制运算问题及数字仪表设定操作 七 Yn的“占空比”输出

外型组成结构 设定值显示实时值显示数字仪面板 机壳 线端子 限幅2指示 限幅1指示 自整定指示 变换指示 日日日日 输出指示 切换键/递减键/递增键自整定键」 220 热电偶 ⊕⊕⊕ 10电源)画 CPU 电炉 A/D

一 . 外型组成结构

大功率(三相)控制电路? 220 220v 1/电源国 热电偶 CPU 电炉 A/D A B 380v 0电源 220V CPU 电炉 A/D 热电偶

大功率（三相）控制电路？

应用演示 1外部连线:6根—电源,热电偶(输入), 控制(输出) 人机界面:显示及按键 3参数设定(第一档—7项) (目标)设定值(S) 警报点1(AL-1) 警报点2(AL2) 输入偏差(Cn) 比例(P) 积分(Ⅰ) 微分(D)

二 应用演示 1 外部连线：6根—电源，热电偶（输入）， 控制（输出）。 2 人机界面：显示及按键 3 参数设定（第一档—7项） （目标）设定值（S） 警报点1（AL-1） 警报点2（AL-2） 输入偏差（Cn） 比例（P） 积分（I） 微分（D）

内部结构原理 信息传感器「参数测试控制目标施能执行器 信号变送器 RAM ROM 驱动器 A转换 CPU D/A转换 (测试) 控制) I/0接口 人机界面

三. 内部结构原理

四信号采集环节 测试目标 (电炉)传感器 信号变送 数字 0--255D 热电偶) (运算放大) 8位) CPU 电压 补偿导线 转换 0--5v 温度 电庄 数字 0--4095D 物理量) 0--20MV 12位) 20--500°C 热电偶 选择开关信号采集硬件系统 通道选通 A①D启动与转换 提取转换数值 数值滤波 信号釆集软件框图 参数计算与存储 返回主程序

四 信号采集环节

五控制输出电路 220v 光电隔离12 CPU I/0P1.0 继电器 D(中 电炉 TIL113 SET P1. 0 ;置位指令,执行后该位高电平(5) 发光管D工作,光电管导通,继电器吸合,电炉加热。 CLRP1.0;复位指令,执行后该位低电平(0V)

五 控制输出电路

.控制运算问题 位式控制:输出为简单的两状态-高、低电平 输出高电平-设定(目标)值>实际值 输出低电平-设定(目标)值<一实际值 PD运算控制:输出为随偏差变化的函数值yn 其表达式为:yy+Δy称之“增量”式,式中 Ay=Kp(en-en-1)+ Kien+ KD(en-2en-1+ en-2) 式中en、en-1、en2分别为本次偏差、上次偏差及上上 次偏差;KP、K、KD为相关系数;计算出的△y 为一个8位(0-255D)数值。算式的第一项称 “比例”(速度)项,第二项称“积分”(净差) 项,第三项称“微分”(加速度)项

六. 控制运算问题 1 .位式控制 ：输出为简单的两状态----高、低电平 输出高电平----设定（目标）值>实际值 输出低电平----设定（目标）值<=实际值 2. PID运算控制：输出为随偏差变化的函数值yn 其表达式为：yn=yn-1+Δy 称之“增量”式，式中 Δy=KP（en-en-1）+ KI en + KD(en-2en-1+ en-2) 式中en、 en-1、 en-2分别为本次偏差、上次偏差及上上 次偏差； KP、 KI、 KD为相关系数；计算出的Δy 为一个8位（0—255D）数值。算式的第一项称 “比例”（速度）项，第二项称“积分”（净差） 项，第三项称“微分”（加速度）项

七yn的“占空比”输出 在恒定周期内,分为高(工作)、低(停止)电平 两部分;按y的大小分配两部分的比例,图示如 下(用位式输出电路实现连续调节控制): 100 yn %50 25 时间 输出 电平 恒定周期) 时间

七 yn的“占空比”输出 在恒定周期内，分为高（工作）、低（停止）电平 两部分； 按yn的大小分配两部分的比例，图示如 下（用位式输出电路实现连续调节控制）：