计算机控制系统综合实践2014

1、计算机控制系统综合实践计算机控制系统综合实践指导书指导书中国石油大学自动化系中国石油大学自动化系20142014 年年 3 3 月月目 录一课程性质与目的一课程性质与目的.1二综合实践内容二综合实践内容.1必做课题：DCS/PLC 控制系统设计.1（一） 、设计目的.1（二） 、设计内容.1（三） 、设计报告.2选做课题 1：数据采集系统的设计.2（一） 、设计目的.2（二） 、设计内容.2（三） 、设计报告.4选做课题 2：基于 S3C2410 的嵌入式开发实践（限选 1-2 组）.4（一） 、实践目的.4（二） 、实践内容.4（三） 、实践报告.5选做课题 3：基于 ANDROID系统的应

2、用软件开发.5（一） 、实践目的.5（二） 、实践内容.5（三） 、实践报告.5三、综合实践时间安排及总结三、综合实践时间安排及总结.5（一） 、时间与地点.5（二） 、汇报与总结.6四、综合实践成绩评定四、综合实践成绩评定 .61一一课程性质与目的课程性质与目的（1）训练学生正确地应用过程通道接口技术，培养解决工业控制、工业检测等领域的具体问题的能力；（2）让学生通过所作课题，熟悉计算机控制系统应用开发的过程，熟悉软硬件设计的工作方法、工作内容、工作步骤；（3）对学生进行基本技能训练，例如组成计算机控制系统、编程、调试、查阅资料、绘图、编写说明书等，使学生理论联系实际，提高动手能力和分析能力

3、、解决问题的能力。二综合实践内容二综合实践内容本课程实践分必做课题和选做课题，3-4 人组成小组，团队合作完成。每个小组需完成必做和选做 2个课题。必做课题：必做课题：DCS/PLCDCS/PLC 控制系统设计控制系统设计（一）（一） 、设计目的、设计目的1、掌握 DCS 或 PLC 控制系统硬件选型与安装方法。2、掌握 DCS 或 PLC 控制器控制站 Conmaker/control Building 软硬件组态编程的方法。3、掌握和利时 DCS 控制器工程师站和操作员站 Facview 图形界面组态方法。4、掌握 DCS 控制系统工程设计实施的方法、内容、流程和要求。（二）（二） 、设计

4、内容、设计内容分别基于和利时 DCS、霍尼韦尔 DCS 和西门子 PLC 进行计算机控制系统设计，设计任务如表 1-3 所示。表 1 和利时 DCS 控制系统设计（smartpro 和 facview 开发环境）任务名称难度级别小组数A3000 实验装置监控系统设计（至少 1 个常规控制回路）4.01 组A3000 实验装置监控系统设计（至少 2 个不同的常规控制回路）4.21 组A3000 实验装置监控系统设计（包括常规控制、复杂控制回路）4.41 组A3000 实验装置监控系统设计（包括常规控制、复杂控制、先进控制）5.01 组说明：A3000 实验装置有五个独立的被控对象，非线性容器液位

5、（单容液位）闭环控制、双容（三容）液位闭环控制、流量比值单（双）闭环控制、锅炉温度闭环控制、换热器热水出口温度闭环控制。表 2 西门子 PLC 控制系统设计（step7、WinCC 开发环境）任务名称难度级别小组数A3000 实验装置监控系统设计（至少 1 个常规控制回路）4.21 组A3000 实验装置监控系统设计（包括常规控制、复杂控制回路）4.51 组A3000 实验装置监控系统设计（包括常规控制、复杂控制、先进控制）5.01 组MPCE 气体压缩过程监控系统设计4.31 组MPCE 离心泵与三级液位监控系统设计4.31 组MPCE 系统换热器监控系统设计4.31 组2表 3 霍尼韦尔

6、DCS 控制系统设计（PKS、HWI 开发环境）任务名称难度级别小组数常减压装置初馏部分监控系统设计5.01 组常减压装置常压炉监控系统设计5.01 组常减压装置常压蒸馏部分监控系统设计5.01 组常减压装置减压炉监控系统设计5.01 组催化裂化装置反应再生部分监控系统设计5.01 组设计任务主要内容：(1) 系统分析（包括控制需求分析、工艺流程分析、对象特性分析等）(2) 控制系统设计（包括被控变量、操纵变量、扰动变量的选择；控制回路、控制算法、安全联锁与报警等功能设计）(3) DCS 或 PLC 模块选型与控制系统图纸绘制（包括控制模块选型；P&ID 图、控制柜和控制室布局图、端子

7、排和配电装置接线图等）(4) 计算机监控程序设计与实现(5) 控制系统的运行与演示（三）（三） 、设计报告、设计报告设计报告应包含以下内容：1、设计目的；2、设计内容；（1）概述，简单介绍被控对象的工艺流程和控制要求。（2）控制模块选型与控制柜设计，根据控制要求进行控制模块选型、控制柜和控制室设计，画出相关图纸） ，作为附件放在最后。（3）控制站程序设计（4）操作站监控界面设计（5）DCS 或 PLC 控制系统操作演示与说明3、设计总结选做课题选做课题 1 1：数据采集系统的设计：数据采集系统的设计（一）（一） 、设计目的、设计目的1、掌握采集和数据处理的基本功能和软、硬件基本原理。2、掌握数

8、据采集系统的基本设计方法。（二）（二） 、设计内容、设计内容某加热炉系统需要对 32 个温度检测点进行数据的巡回检测，请你根据下述芯片完成该 32 个温度巡回检测的硬件电路设计，并进行数据采集系统主程序及子程序的编写。单片机程序则可在 Keil 软件下编写后再烧进单片机里面。在 Produse 仿真环境下为实现 32 路温度模拟，采用电压分流来作为温度信号，因为温3度信号传送实际上就是电信号的传送。要求第一路温度信号采集以学号最后两位为选通通道号。1、CD4051 多路开关CD4051 引脚功能见下图。CD4051 相当于一个单刀八掷开关，开关接通哪一通道，由输入的 3 位地址码 ABC 来决

9、定。其真值表见表 1。 “INH”是禁止端，当“INH”=1 时，各通道均不接通。此外，CD4051还设有另外一个电源端 VEE，以作为电平位移时使用，从而使得通常在单组电源供电条件下工作的 CMOS电路所提供的数字信号能直接控制这种多路开关，并使这种多路开关可传输峰峰值达 15V 的交流信号。例如，若模拟开关的供电电源 VDD=5V，VSS=0V，当 VEE=5V 时，只要对此模拟开关施加 05V 的数字控制信号，就可控制幅度范围为5V5V 的模拟信号。表 1输入状态INHCBA接通通道0000“0”0001“1”0010“2”0011“3”0100“4”0101“5”0110“6”0111

10、“7”1均不接通2、74LS273 锁存器3、74LS373 锁存器44、74LS138 三/八译码器5、12 位 AD574 模数转换器 （见课本）6、LF398 采样/保持器7、8051 单片机（三）（三） 、设计报告、设计报告设计报告应包含以下内容：1、设计目的；2、设计内容；（1）硬件设计方案说明及硬件设计图；（2）采集系统的主程序及子程序设计框图；（3）程序源代码（要求有注释） ；3、设计总结选做课题选做课题 2 2：基于：基于 S3C2410S3C2410 的的嵌入式开发实践嵌入式开发实践（限选（限选 1-21-2 组）组）（一）（一） 、实践目的、实践目的熟悉 S3C2410AR

11、M 的应用和开发设计（二）（二） 、实践内容、实践内容5利用 MagicARM2410 实验开发平台和相应的开发环境软件 WinCE 5.0，Microsoft eMbedded Visial C+ 4.0，根据给出的设计实践要求，自主上机完成设计实践的内容。设计实践内容如下：1、在 PC 机上安装 WindowsXP 操作系统；2、在 PC 机上安装 Microsoft Platform Builder 5.0，定制合适的 WinCE 5.0 嵌入式操作系统；3、在 PC 机上安装 Microsoft eMbedded Visial C+ 4.0 开发环境，开发应用程序；4、完成ARM&am

12、p;WinCE 实验与实践基于 S3C2410书中相关的实验内容；5、在 PC 机上安装 ADS1.2 集成开发环境，进行基础实验练习；6、完成S3C2410&嵌入式 linux 系统教程书中相关的实验内容； （三）（三） 、实践报告、实践报告1、查阅嵌入式开发应用的相关资料，完成一篇关于 ARM 开发应用的专题报告（自选专题，5000 字左右） ，并制作 PPT 进行公开讲演。2、S3C2410ARM 开发流程（以某应用为例） 。3、实践总结选做课题选做课题 3 3：基于：基于 AndroidAndroid 系统的应用软件开发系统的应用软件开发（一）（一） 、实践目的、实践目的掌握基

13、于 Android 系统的应用软件开发方法。（二）（二） 、实践内容、实践内容查阅资料构建 Android 模拟器以及相应的应用程序开发平台，进行基于 Android 系统的软件应用研究和开发。（三）（三） 、实践报告、实践报告1、查阅 Android 系统下应用软件开发的相关资料，完成一篇关于 Android 系统软件应用与开发专题报告（自选专题，5000 字左右） ，并制作 PPT 进行公开讲演。2、基于 Android 系统的应用软件开发流程（以某应用为例） 。3、实践总结三、综合实践时间安排及总结三、综合实践时间安排及总结（一）（一） 、时间与地点、时间与地点必做课题：和利时 DCS

14、控制系统设计和西门子 PLC 控制系统设计在综合楼 409，霍尼韦尔 DCS 控制系统设计在仿真基地 112。选做课题 3 在仿真基地 112，选做课题 1 和选做课题 2 在综合楼 410。表 3.1 实验室作息安排表时间8:30-11:30（3h）11:20-14:00（2.5h）13:50-16:00（2h）说明6实验室 409分组 8、11、14分组 7、10、13分组 6、9、12每天各组交换时间仿真基地 112分组 1、2、3、4、5必做课题仿真基地 112分组 3、4、5、8、10、11、13选做课题实验室 410分组 1、2、9、12、6、7、14选做课题（二）（二） 、汇报与总结、汇报与总结1、不定时在教室集合，汇报设计进度，讨论实践中遇到的问题与难点。 2、课程实践的中期指定几位同学进行公开汇报（指定专题内容） 。3、第 6 周周三进行设计成果演示与汇报，之后撰写设计报告。4、第 6 周周五提交实践文档清单、设计程序、电子文档、实践报告等存档材料。四、综合实践成绩评定四、综合实践成绩评定总成绩：必做课题 50%，选做课题 50%课题成绩：报告占 30%，实验或仿真演示占 40%，出勤占 30%（小组实践报告封面）（小组实践报告封面）课程名称：计算机控制系统