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1燕山大学课程设计说明书题目：工控机+数据采集卡实现电机正反转学院(系)：电气工程学院（自动化）年级专业：2011级计算机控制1班学号：110103020033学生姓名：指导教师：教师职称：教授副教授2燕山大学课程设计（论文）任务书院（系）：电气工程学院基层教学单位：自动化系学号110103020033学生姓名郑夏专业（班级）11计控1班设计题目工控机+数据采集卡实现电机正反转设计技术参数●数据采集卡采用中泰系列。●电机5.5KW。●界面采用MCGS语言。●具备电机正反转、点动等基本功能。设计要求●说明书一份，不少于6000字（如打印用B5纸，小四号字，汉字采用宋体，英文及数字采用TimesNewRoman,单倍行距，上边距2.6厘米，下边距2.2厘米，左右边距各2.3厘米，标出页码）。●说明书顺序：封面、任务书、摘要、目录、正文、结论、参考文献、评审意见表。●说明书封面与内容需一致（打印或者本人手抄），图表清晰，字迹工整。●完成A2图纸一张。工作量●说明书一份，不少于6000字，可手写可打印。●A2图纸一张，手绘、打印均可。●参考文献不少于3篇。工作计划●确定系统整体设计方案（包括方案的选择说明）。●学习MCGS编程语言，完成软件开发。●撰写说明书，绘制图纸。●完成课程设计考核。参考资料《工厂电器》、《电气控制及PLC》、《电路原理》、《电子技术》、《检测与转换技术》、《制图》、《计算机原理》、《微机控制原理及应用》、《电力电子技术》、《计算机操作系统》、《计算机控制系统》等课程教科书及相关专业报纸、杂志和论文。指导教师签字李海滨刘爽基层教学单位主任签字刘福才说明：此表一式四份，学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。2014年6月15日3摘要【关键词】MCGS；窗体；控制系统；数据采集卡；中间继电器；电机正反转近年来，随着计算机和数据采集卡技术的不断提高，越来越多的企业以计算机和数据采集卡为平台，实现生产拄制，这一系统比传统的PIC系统具有更低的成本，更灵活的配置，更短的开发周期。生产机械往往要求运动部件可以实现正反两个方向的起动，这就要求拖动电动机能作正、反向旋转。由电机原理可知，改变电动机三相电源的相序，就能改变电动机的转向。按下正转启动按钮SB1，电动机正转运行，完成正转启动。按下停止按钮SB2，电动机停止运行。按下反转启动按钮SB3，电动机反转运行，完成反转启动。MCGS组态软件MCGS组态软件是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发的一套基于Windows平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，主要完成现场数据的采集与监测、前端数据的处理与控制，支持许多类型采集卡、控制卡。通过MCGS组态软件与中泰PCI-8407采集卡的结合，通过中间继电器PS-002以及电机正反转控制逻辑的编写，可以方便的实现电机的正反转控制，从而满足控制要求。数据采集卡数据采集卡通过ISA或PCI总线连接到PC机中，把采集的模拟、数字信号通过A/D转换输入计算书b羞行分析、处理、显示等，并可通过D/A转换实现控制命令输出。还可加入信号调理和实时DSP等硬件模块。市面流行的数据采集卡有以下技术特点:分辨率:12bit,16bit采样频率:100k,400k,750lc,lMHz输入通道:8路差分/16单端，可扩展到256通道程控增益:1/2J4/8或1/10/100/1000可选模拟信号，了几电平或软件触发1K-4K字FIFO2/4通道12bit模拟输出24路数字量输入输出何扩展到192路43---5个16bit可编程计知定时器可与QTC,DBK,SB系列信号调理扩模块模板配合使用，组成:电流、毫伏、高压、应变、热电偶、热电阻、振动、加速度、频率测试狈口量系统同时可选同步采样、抗混滤波、高压隔离等功能。在控制系统中，采集卡是解决信号的输入、输出，软件才是关键，使用者可通过修改软件，改变或增减控制系统的功能。编程语言的选择对数据采集卡进布示编程有两种方法。1)采用公司研发的MCGS组态软件的是专为面向工业自动化设计的，以图形方式提供了采集、运动控制等显示和分析程序库。在这些软件环境中，提供了一种像数据流一样的编程模式，拥护只要连接各个逻辑框即可构成程序。1但是这些图形化软件包在获得易用性的同时，也失去了某些较复杂的高级性能，如复杂数据结构的实现，回调函数的使用等等。2)采用通用的语言开发环境，如VB,Delphi,VC++等。其中VB是深受工程技术人员欢迎的编程语言之一。它具有以下特点:·开发速度快。在所有可视化语言中，VB是公认开发软件速度最快的。同时如不涉及复杂的图形处理，在流行的PentiumII机型上，速度不会明显低于其它开发工具。全汉化的帮助文件、例程更是其它开发环境所不具备的。·功育创犷展能力强。VB的APIViewer使VB能非常容易地调用几乎所有WinAPI函数，实现任何Windows所具备的功能。同时，几乎所有提供软件开发支持的硬件厂商，都提供的支持VB的控件、DLL和例程。·系统稳定。作为同一公司出品的产品，用VB编制的软件在Windows平台上长时间运行，非常稳定。5目录一、设计目的……………………………………………………………6二、设计思路……………………………………………………………6三、器件的选择及其使用说明…………………………………………61)、选用中泰数据采集卡PCI-8407使用说明介绍………………62）、PS-00216路通用继电器板技术说明书……………………103）、电机的机型选择………………………………………………13四、主电路、控制回路电路图及其工作原理…………………………131）、主回路电路图及其原理…………………………………………132）、控制回路接线图…………………………………………………15五、MCGS组态程序介绍及设计…………………………………………161）、控制界面设计………………………………………………………162）、设备窗口组态………………………………………………………163）、设备构件的通道连接………………………………………………184）、程序脚本的编写……………………………………………………19六、开发MCGS设备驱动程序……………………………………………19七、总结……………………………………………………………………19八、参考文献……………………………………………………………20九、评审意见表…………………………………………………………216正文一、设计目的MCGS采用可视化的程序设计方法，利用系统提供的大量可视化控件，可以方便地以可视化方式直接绘制用户图形界面，并可直观，动态地调整界面的风格和样式。设计针对采集卡功能设置出实用、美观应用界面。界面可以实现的功能为：允许外部开关控制量输入，面板控制量输出，以此来实现电机正反转控制。二、设计思路通过PC工控机+研华基于PC的工业控制卡MIC-2760+电动机正反转控制主回路这种设计方案，可以以较为低廉的价格达到控制电机正反转及点动长动的控制要求，与PLC电机正反转控制系统相比较为廉价很多。同时可以通过MCGS组态软件快速的构建上位机监控及控制界面。配合其他的数据采集卡，可以实现对电动机转速、电压、电流等运行参数的实时监控与控制。并且此种方案在工业现场广为应用，符合工业控制系统的市场需求。三、器件的选择及其使用说明1）选用中泰数据采集卡PCI-8407使用说明介绍1.概述：PCI-8407光隔离开关量输出接口卡适用于提供了PCI总线插槽的PC系列微机，具有即插即用（PnP）的功能，操作系统可选用目前流行的Windows系列，高稳定性的Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW等软件环境。在硬件的安装上也非常简单，使用时只需将接口卡插入机内任何一个PCI总线插槽中，信号电缆从机箱外部直接接入。为方便我公司原有用户对产品的升级换代，PCI-8407开关量输出接口卡的输出插座引线定义与PC-6407完全一样。7本卡适用于工业现场中各种开关信号的自动控制以及计算机同数字仪器的接口。考虑到在开关量的输出中“开／关”瞬态对计算机干扰十分强烈及现场强电的干扰，本卡采用了光电隔离技术，使计算机与现场信号之间全部隔离，提高了计算机与本卡在工作中的抗干扰能力和抗损毁能力。本卡上的开关量输出为32路（分为两组）共地方式，具有上电后自动清零功能（但主机复位时不清零），并可与我公司研制的PS-002继电器接口板直接配套使用。2.主要技术指标：2.1输出路数及电气连接方式：32路分为两组，共源（共阳）方式。2.2输出回路供电要求：＋12V～＋36V2.3最大输出驱动电流：≤200mA／每路(由外加电源提供)，可直接驱动继电器，但每组总输出电流不应超过2A。2.4每组信号之间、各组信号与接口卡之间隔离电平：500V。2.5电源功耗：＋5V(±10％)≤400mA2.6环境要求：工作温度：10℃～40℃相对湿度：40％～80％存贮温度：－55℃～＋85℃2.10外型尺寸(不含档板)：长×高=164.8mm×106.7mm(6.5英寸×4.2英寸)3.工作原理及操作说明：3.1开关量输出工作原理：本卡上的32路开关量输出回路可用于外部电路的开关控制，其每路最大输出电流200mA左右，开关量输出部分工作原理如图1所示。8图1开关量输出部分工作原理输出驱动器件ULN2003的输出端允许通过IC电流200mA,饱和压降VCE约1V左右，耐压BVCEO约为36V。用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。由于本卡采用集电极开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器(SSR)等外接控制器件，也可直接驱动低压灯泡。本卡工作时，计算机送“1”使驱动器三极管导通，计算机送“0”使驱动器三极管截止。本卡上的输出驱动器件ULN2003中内部带有吸收二极管，可有效地吸收感性负载启动时产生的达600mA的峰值电流。所有的开关量输出信号均带有锁存功能。当CPU对设定的一个I／O地址执行一次写操作，就送出了一组（16路）输出信号。当主机加电启动时，本卡上的复位清零电路使各组输出均为零，即驱动器三极管截止。但使用RESET开关使主机硬复位时清零电路将不起作用。4.安装及使用注意：本卡的安装十分简便，只要在关电情况下将主机机壳打开，将本卡插入主机的任何一个空余扩展槽中，再将档板固定螺丝压紧即可。37芯D型插头可从主机后面引出并与外设连接。禁止带电插拔本接口卡。设置接口卡开关和安装接口带缆均应在关电状态下进行。为保证人身及设备安全，应确保系统地线（计算机及外接设备接地点）接地良好。为防止外部设备中较大的电磁干扰，应注意对信号线进行屏蔽处理。9如果本卡连接的外部设备上加有较高的电压时，在安装或用手触摸本卡时，应先将外部设备的电源关闭并严禁触摸本卡。5.使用与操作：5.1输入输出插座接口定义：表1输入输出插座引线定义表插座引脚号信号定义插座引脚号信号定义1A组CH120A组CH22A组CH321A组CH43A组CH522A组CH64A组CH723A组CH85A组CH924A组CH106A组CH1125A组CH127A组CH1326A组CH148A组CH1527A组CH169开出公共地28开出公共地10＋12～36V电源入29＋12～36V电源入11B组CH130B组CH212B组CH331B组CH413B组CH532B组CH614B组CH733B组CH815B组CH934B组CH1016B组CH1135B组CH1217B组CH1336B组CH1418B组CH1537B组CH1619开出公共地5.2开关量输出使用方法：本卡上的开关量输出部分与外部器件联接时，可按图2方法进行，使用时应注意将外部＋12～36V电源接入本卡。10图2开关量输出使用方法2）PS-00216路通用继电器板技术说明书1.概述：本板为小功率中间继电器板，一般用于大功率继电器或交流接触器的驱动，也可用于小容量电器开关、报警指示等场合。2.主要特性：2.1路数：16路2.2触点