自动化10本 12升《计算机控制综合课程设计》任务书.doc

计算机控制综合课程设计任务书一、设计目的和要求（一）目的通过计算机控制综合课程设计，学生应掌握计算机控制系统的设计原则、方法和步骤，熟悉相关计算机控制系统的硬件组成与设计方案，掌握常用传感器的使用方法，过程输入输出通道的设计应用，熟悉常用的控制算法和控制器的使用，掌握上位机监控软件以及组态软件的应用。具有初步设计小型计算机监控系统的能力。（二）要求计算机控制综合课程设计主要训练学生运用已学过的传感器、变送器、输入输出模块、运动驱动模块、工控计算机、可编程序控制器等相关的硬件，以及上位机监控程序设计软件（组态王、iFIX或力控等）和PLC编程软件等，完成水温、压力、电机转速等常用工业控制对象监控系统的硬件设计和上位机监控软件设计。通过学生完整的设计一套基本的测控系统，使其受到自动化工程设计的基本训练，能够从事自动化工程的基本设计和维护工作。具体如下：1. 通过数据采集设备和输入输出通道电路的设计，锻炼学生对传感器、变送器、数据采集板卡、基本执行器等的参数设置与应用能力，以及硬件电路的设计能力；2. 通过工控机和可编程序控制器等控制器的应用，训练学生控制器的基本应用与编程能力；3. 通过一个工业控制对象的计算机监控界面的设计，锻炼学生系统配置、输入输出变量的定义，以及监控界面设计的基本能力。4. 通过控制算法的编程实现，训练学生掌握基本控制算法，并能通过程序设计进行实现。5. 通过一套完整的工业常用对象测控系统的设计、调试，以达到培养学生利用所学理论知识解决实际问题以及综合运用知识的能力。二、设计内容及步骤（一）设计内容以下设计题目，每位同学任选一个，然后，指导教师根据设备情况再进行二次协商调配。每个题目，学生在完成基本要求的设计内容的基础上，可以加入其他附加功能。题目1：基于PCI板卡的锅炉温度监控系统的设计与实现利用PCI-1710板卡作为系统输入输出通道，采用铂电阻进行温度测量，用工控机实现锅炉水温的温度控制，要求进行上位机监控界面的设计，温度控制精度要求达到5，测量范围是0100。通过人机界面可随意设定水温，实时读取水温的当前状态，同时要求有历史曲线窗口。题目2：基于ISA板卡的锅炉温度监控系统的设计与实现利用PCL-818L板卡作为系统输入输出通道，采用热电阻或者热电偶进行温度测量，用工控机实现锅炉水温的温度控制，要求进行上位机监控界面的设计，温度控制精度要求达到5，测量范围是0100。通过人机界面可随意设定水温，实时读取水温的当前状态，同时要求有历史曲线窗口。题目3：伺服电机转速控制系统设计与实现利用工控机作为上位机，用台达DVP40ES00T2系列PLC为控制器，控制台达ASD-A0421-AB系列伺服驱动器和ECMA-C30604ES伺服电机，实现基本的速度控制，包括正、反转，速度调节，速度读取，能够通过人机界面了解系统原理，随意设定电机速度，实时读取电机运行状态等。题目4：基于单片机的伺服电机转速控制系统设计与实现用单片机作为控制器，控制台达ASD-A0421-AB系列伺服驱动器和ECMA-C30604ES伺服电机，实现基本的速度控制，包括正、反转，速度调节，速度读取和电机速度设定等。题目5：基于触摸屏的伺服电机控制系统设计与实现用台达触摸屏DOP-A57BSTD设计人机界面，控制台达ASD-A0421-AB系列伺服驱动器和ECMA-C30604ES伺服电机，实现基本的速度控制，包括正、反转，速度调节，速度读取，并能够通过人机界面了解系统原理，随意设定电机速度，实时读取电机运行状态等。题目6：伺服电机跟踪异步电机的控制系统设计与实现在实验平台上完成伺服电机对异步电机速度的跟随控制，即由变频器控制异步电机的实时速度，通过速度测量，由PLC控制伺服电机对此速度的跟随。同时利用DOP-AE系列触摸屏实现人机界面的监控设计。题目7：基于PROTEUS软件的温度控制系统设计基于Proteus软件，用软件中的单片机作为控制器，用DS18B20或热敏电阻进行温度测量，通过单片机程序设计，实现温度控制系统的设计，同时完成软硬件调试仿真，实时温度用液晶显示器或数码管进行显示。题目8：基于MATLAB和组态软件的温度采集系统设计基于MATLAB和组态软件，通过OPC技术，实现对模拟锅炉水温的采集。要求用热电阻或者热电偶实现锅炉水温的采集，同时在组态软件和MATLAB中实时读取水温的当前状态，同时要求有历史曲线窗口的显示。温度采集测量范围是0100。题目9：带低通滤波器的PID控制系统设计通过MATLAB的M语言编程仿真实现带低通滤波器的PID控制系统的设计，运用M语言编程设计开发数字滤波器和常规PID控制器。要求对于输入信号为：r(t)=20*1(t)，被控对象为的三阶传递函数，在对象的输出端加干扰信号，干扰信号为限幅随机噪声（限幅为：-5 +5）。采用积分分离PI控制，取Kp=0. 20，Ki=0.05。用M语言编程仿真，分三种情况：（1）、未加干扰信号；（2）、加干扰信号未加滤波；（3）、加干扰信号加滤波时的阶跃响应。其中低通滤波器为：，采样时间Ts=1ms。 （二）设计步骤1. 熟悉课程设计内容，查阅收集资料；2. 总体设计，正确选定系统设计方案，认真画出系统总体结构框图；3. 系统硬件各部分的连线设计；4. 绘制系统原理图或接线图；5. 编写控制程序和监控软件；6. 对所设计的系统进行调试和实验，整理撰写课程设计报告。三、学生分组情况及地点学生：自动化（本）109611，58人。分组：分为三组，分别是：第一组20人，第一组19人，第一组19人。地点：4521和4621实验室。四、课程设计时间及进度安排本课程设计共3周（1416周），15个工作日，具体各个环节的时间安排如下所示：14周周一：布置任务，分组，为学生补充相关知识，学生自行查阅资料。14周周二14周周五：硬件系统电路设计与搭建。15周周一16周周一：程序设计以及组态监控界面设计与调试。16周周二16周周四：系统综合调试，出现问题分析与解决。16周周五：设计情况验收与课程设计总结，撰写课程设计报告。五、成绩评定1. 课程设计总的成绩评定分为三个方面，所占比例如下：系统的设计与操作情况占40%；报告（设计说明书）撰写情况占30%；考勤情况占30%。2. 课程设计的总评成绩分为优秀、良好、中等、及格和不及格五个层次。优秀能够圆满的完成设计任务，并有一定的创新；良好能够圆满的完成设计任务；中等能够独立完成设计任务，但可能有部分不完善的地方；及格自己不能够独立完成设计任务，但在老师或同学的帮助下能够基本完成设计任务；不及格缺勤较多或不认真进行课程设计，在老师或同学的帮助下仍不能完成课程设计任务。3. 设计报告成绩分为优秀、良好、中等、及格和不及格。优秀报告字迹工整，整洁，包括全部要求内容，并对所遇问题有分析并给出解决办法。良好报告字迹工整、整洁，包括全部要求内容且正确。中等报告包括全部要求内容。及格报告遗漏个别要求内容。不及格报告遗漏要求内容较多或错误过多。4. 考勤成绩为：无故旷课一次降一级，无故旷课三次为零。六、参考书1. 于海生.计算机控制技术.北