專利名稱：智能現(xiàn)場總線pid控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場總線控制器。智能現(xiàn)場總線 PID控制器，是依托于DeviceNet通訊協(xié)議構(gòu)成的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)；智能現(xiàn)場總線PID 控制器通過4一8個(gè)模擬量輸入端，完成數(shù)據(jù)采集，并在現(xiàn)場總線控制器內(nèi)完成A/D轉(zhuǎn)換、PID 運(yùn)算，通過2個(gè)模擬量輸出口輸出標(biāo)準(zhǔn)控制信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)被檢測物理量的穩(wěn)定性調(diào)節(jié)的現(xiàn) 場總線控制器。
背景技術(shù)：
目前，在自動(dòng)控制領(lǐng)域中多以單回路閉環(huán)控制的PID調(diào)節(jié)器為主；這些單回路閉環(huán)控制 的PID調(diào)節(jié)器通過與一次儀表、數(shù)據(jù)采集器、上位機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等構(gòu)成計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)， 單回路閉環(huán)控制的PID調(diào)節(jié)器在計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)中，不但可以直接采集一次儀表的物理 量，完成PID運(yùn)算，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成PID調(diào)節(jié)，同時(shí)還可通過單回路閉環(huán)控制的PID調(diào)節(jié) 器的通訊端口、數(shù)據(jù)采集器完成與上位機(jī)的通訊，由上位機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、記錄等； 一些計(jì) 算機(jī)集散控制系統(tǒng)可以直接通過一次儀表、數(shù)據(jù)采集器完成與上位機(jī)的通訊，由上位機(jī)完成 PID運(yùn)算，并由執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成PID調(diào)節(jié)；而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程往往具有非線性、時(shí)變不確定 性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用常規(guī)PID控制器不能達(dá)到理想的控制效果；在實(shí)際生產(chǎn) 現(xiàn)場中，由于受到參數(shù)整定方法煩雜的困擾，常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良、性能欠佳， 對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性差。這些PID控制器有一個(gè)最大的問題是需要有經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人 員才能將自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)試到一個(gè)比較理想的技術(shù)指標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)這些問題，長期以來，人們一直在尋求PID控制器參數(shù)的自動(dòng)整定技術(shù)，以適應(yīng)復(fù) 雜的工況和高指標(biāo)的控制要求。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字智能型控制器的實(shí)際應(yīng)用， 這種設(shè)想已變成了現(xiàn)實(shí)。同時(shí)，隨著現(xiàn)代控制理論(諸如智能控制、自適應(yīng)模糊控制和神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等)研究和應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復(fù)雜無規(guī)則系統(tǒng)開辟了新途徑。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是智能現(xiàn)場總線PID控制器是將一次儀表的 模擬量信號(hào)(1-5V D.C或4-20 mA D. C)轉(zhuǎn)換成通訊網(wǎng)絡(luò)可以傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)，每個(gè)智能現(xiàn)場 總線PID控制器帶四或八個(gè)隔離型的模擬量通道，A/D轉(zhuǎn)換精度為16位或12位，非線性度 <0. 002%，精度高達(dá)0. 08%。工程量綱和各種計(jì)算參數(shù)可以由上位機(jī)下載到該智能現(xiàn)場總線PID
控制器，在停電狀態(tài)時(shí)，智能現(xiàn)場總線PID控制器的仍可保存數(shù)據(jù)及參數(shù)。
根據(jù)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)變化情況，智能型現(xiàn)場總線PID控制器可自整定PID參數(shù)，并 將整定好的PID參數(shù)保存在存儲(chǔ)電路中。輸出標(biāo)準(zhǔn)的1-5V.DC或4-20 mA D.C(0-20 mA D. C) 的調(diào)節(jié)信號(hào)，使被控量控制在用戶給定的設(shè)定值上。智能型現(xiàn)場總線PID控制器有四或八個(gè) 模擬量輸入，被控量的一次儀表信號(hào)可以從這四或八個(gè)通道輸入。用戶可以通過操作站上的 組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)控制策略的變化，模擬量輸出信號(hào)在操作站上也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程校準(zhǔn)。
本發(fā)明的有益效果是，可以與DeviceNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，可以進(jìn)行PID參數(shù)自整定。提高 自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度和適用性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖l智能現(xiàn)場總線PID控制器構(gòu)造圖
圖2智能現(xiàn)場總線PID控制器電路原理圖 在圖中1、線性光電隔離芯片，2、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片，3、單片機(jī)芯片，4、控制器芯片， 5、收發(fā)器芯片，6、高速光耦芯片，7、 EEPROM芯片，8、基準(zhǔn)芯片，9、電源模塊，10、數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換器芯片，11、 S-EEPROM和CPU管理芯片，12、運(yùn)算放大器，13、八段撥碼開關(guān)，14、 信號(hào)輸入，15、線性光電隔離電路，16、 A/D轉(zhuǎn)換電路，17、存儲(chǔ)電路，18、微控制器，19、 CAN控制器，20、信號(hào)輸出，21、線性光電隔離電路，22、 D/A轉(zhuǎn)換電路，23、光電隔離電路， 24、基準(zhǔn)電源和電壓基準(zhǔn)，25、 CAN收發(fā)器，26、接入CAN網(wǎng)絡(luò)，27、 24V直流電源，28、電路 板。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，線性光電隔離芯片(l)、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片(2)、單片機(jī)芯片(3)、控制器 芯片(4)、收發(fā)器芯片(5)、高速光耦芯片(6)、 EEPR0M芯片(7)、基準(zhǔn)芯片(8)、電源模塊(9)、 數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器芯片(10)、 S-EEPROM和CPU管理芯片(ll)、運(yùn)算放大器(12)、八段撥碼開 關(guān)(13)安裝在電路板28上，單片機(jī)芯片(3)采用了美國ATMEL公司的AT89C55微控制器，模 擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器芯片(2)采用CIRRUS公司CS5523/5528 4或8通道16/24位緩沖式A E多量 程A/D轉(zhuǎn)換器，數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器芯片(10)采用了美國MAXIM公司的MAX535 13位D/A轉(zhuǎn)換 器，S-EEPROM和CPU管理芯片(ll)采用美國XIC0R公司的X5045芯片，控制器芯片(4)、收 發(fā)器芯片(5)采用PHILIPS公司的SJA1000A和PCA82C250芯片。
在圖2中，信號(hào)輸入(14)與線性光電隔離電路(15)連接,線性光電隔離電路(15)與A/D轉(zhuǎn)
換電路連接(16)， A/D轉(zhuǎn)換電路(16)與微控制器(18)連接，微控制器(18)與存儲(chǔ)器電路(17) 連接，微控制器(18)與CAN控制器連接(19)，微控制器(18)與D/A轉(zhuǎn)換電路連接(22)， D/A 轉(zhuǎn)換電路(22)與線性光電隔離電路(21)連接，線性光電隔離電路(21)與信號(hào)輸出(20)連接， 線性光電隔離電路(21)與隔離電源和電壓基準(zhǔn)(24)連接，D/A轉(zhuǎn)換電路(22)與隔離電源和電 壓基準(zhǔn)連接(24)，隔離電源和電壓基準(zhǔn)(24)與24V直流電源(27)連接，隔離電源和電壓基準(zhǔn) (24)與CAN收發(fā)電路(25)連接，CAN收發(fā)電路(25)通過光電隔離電路(23)與CAN控制器連接 (19)， CAN收發(fā)電路(25)與CAN網(wǎng)絡(luò)(26)連接。
權(quán)利要求
1、一種自動(dòng)化控制領(lǐng)域中的，依托于Device Net通訊協(xié)議構(gòu)成的計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場總線控制器，通過4-8個(gè)模擬量輸入端，完成數(shù)據(jù)采集，并在現(xiàn)場總線控制器內(nèi)完成A/D轉(zhuǎn)換、PID運(yùn)算、D/A轉(zhuǎn)換，通過2個(gè)模擬量輸出口輸出4-20mA控制信號(hào)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并可通過CAN網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)進(jìn)行通訊。
全文摘要
智能現(xiàn)場總線PID控制器，是將一次儀表的模擬量信號(hào)，通過四或八個(gè)隔離型的模擬量通道；傳遞函數(shù)變化情況，并可轉(zhuǎn)換成通訊網(wǎng)絡(luò)可以傳輸?shù)臄?shù)字信號(hào)；智能型現(xiàn)場總線PID控制器可自整定PID參數(shù)，并將整定好的PID參數(shù)保存在存儲(chǔ)電路中；在停電狀態(tài)時(shí)，智能現(xiàn)場總線PID控制器的仍可及時(shí)的保存數(shù)據(jù)及參數(shù)；并能輸出標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)信號(hào)到各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的有益效果是，可以與DeviceNet絡(luò)進(jìn)行通訊，并在集散控制系統(tǒng)的總線中進(jìn)行PID自整定。提高自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度和適用性。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101174150SQ200710123559
公開日2008年5月7日 申請(qǐng)日期2007年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月3日
發(fā)明者劉鴻鵬 申請(qǐng)人:北京時(shí)代金普科技發(fā)展有限公司