文档介绍：基于 LabVIEW RT 的集散控制系统
作者:苏海龙骆宗安张殿华
职务: 高工讲师教授博士生导师
公司:东北大学国家重点实验室
应用领域:工业自动化
挑战:利用PXI嵌入式控制器、LabVIEW RT 开发出完成高速、高精度、多实时闭环控制任务,
数据采集,逻辑控制等的多功能测控平台。
应用方案:使用National Instruments公司的RT系列的PXI嵌入式控制器、E系列多功能数采卡、
LabVIEW RT 、labVIEW RT控制工具包以及执行程序生成器来开发一个集多任务实时控制、数
据采集、数据分析为一体的集散测控系统。
使用的产品:PXI 8186 RT ;LabVIEW RT;PXI-6052E;PXI-6527
介绍
近年来,随着我国经济的迅猛发展,测控技术,尤其是基于LabVIEW快速开发的测控系统
也在各行各业得到了较好地应用。我们根据科研项目的要求开发了一个可以对多个被控对象进行
高速、高精度的控制,同时对多个变量进行数据采集和分析的多功能测控平台,它对新开发实验
设备控制系统的优化和改进,生产线上关键仪器仪表的测控及性能评估都具有重要的意义。
序言
我们开发的应用在冶金实验领域的实验设备,如多功能材料实验机、热镀锌实验机等,其被
控对象都比较相似,对控制效果的要求也相似,即都具有液压站、高精度的位移传感器、高速伺
服阀、温度控制、数据采集等,都要求闭环控制周期尽可能的短,通常位移闭环为1ms,温度闭
环为10ms。根据上述情况,我们开发了一个具有通用性的测控系统,即基于LabVIEW RT的测
控平台。
这个测控平台在硬件连接上采用便于安装和易于拓展的结构,在软件上采用了模块化结构,
便于程序的调试、优化。对于不同的被控对象,只需要对硬件和软件做少量的修改,而总体结构
不变,就可以完成对不同设备的控制,从而充分发挥了虚拟仪器的灵活性和高效率。
工艺原理简介
多功能材料实验机的工作原理是利用直接焊在试样(柱状或板状)轴心处的热电偶测量温度,
采用直接电阻加热,即使试样中通过低电压,大电流的方式加热,然后通过液压缸控制锤头打击
试样,使其快速变形。要求记录试样变形过程的所有相关参数。热镀锌实验机的原理也是利用直
接焊在试样(片状)上的热电偶测量温度,通过红外辐射管使试样快速升温,然后通过控制液压
缸将试样快速移动到事先熔化好的锌液中浸一下,再快速返回。要求记录浸镀过程的所有工艺参
数。加热试样的操作箱或石英玻璃罩内都可以抽真空或充以惰性气体,以防止试样被氧化。
控制系统构成
上述实验设备中有许多模拟量控制闭环,在多功能材料实验机中的被控对象有两个液压缸控
制闭环,即一个Ⅰ轴锤头打击控制和一个Ⅱ轴的试样变形量定位控制,试样温度控制、扭转控制、
淬火水流量控制。在热镀锌实验机中有两个温度控制闭环,即锌液熔化炉的温度控制、试样温度
控制,两个液压缸闭环控制,即锌液炉的水平移动的位置控制和被加热的试样浸镀垂直方向移动
的位置控制,冷却水流量控制。由于控制闭环多且控制周期差异较大,因此采用了集散控制系统
的方式,将控制周期短的闭环与控制周期长的闭环分别用两个控制器来完成,这样做能充分发挥
控制器的性能且编程及调试方便。硬件配置见图1。