基于ADAM4000 DDC控制系统的A3000实验和测试培训V1M7D8.docx

1、基于ADAM4000 DDC控制系统的A3000实验和测试培训V1M7D8 基于ADAM4000 DDC控制系统A3000实验和测试培训(版本1.0)用户文件编号：A3000DH023北京华晟高科教学仪器有限公司编制前言基于智ADAM4000 DDC控制系统A3000实验和测试培训是根据A3000过程控制实验系统的相关内容编写的，包括了如下内容：1、ADAM4000介绍。2、ADAM4000初始化和测试，以及相关软件。3、ADAM4000组态软件的连接。不介绍具体的A3000现场系统和组态软件。有关这些内容将在独立的组态软件培训指导书中介绍。本指导书缺点和错误在所难免，敬请各位专家、院校师生和

2、广大读者批评指正。申明：本培训书内容只适合华晟高科A3000教学实验。范例和文档内容只用于提供信息，对本书不承担任何保证。北京华晟高科教学仪器有限公司二零零七年八月目录前言 II第一章 研华ADAM4000 11.1控制系统概述 11.2 控制系统设置和初始化 11.2.1 模块介绍和设置 11.2.2 模块初始化和初始化软件 51.3 常见错误 101.4 控制器信号连接和操作 101.4.1 面板接线 101.4.2 控制系统运行时接线 11第二章 组态软件的监控 122.1单容液位调节阀PID单回路控制 122.2 范例的组态软件编程 132.2.1 组态王设备组态 142.2.2 组态

3、王定义数据变量定义 192.2.3 MCGS设备组态 212.3 范例的操作过程和调试 292.4 范例测试结果及记录 30第一章 研华ADAM40001.1控制系统概述AS3020子系统包括研华的ADAM4017、ADAM4024、ADAM4050或ADAM4060模块。24V直流电驱动，通过RS485转换网络到以太网，再将数据传到上位机。模块从左到右，地址分别为1，2，3。通讯波特率9600bps，注意无校验，数据位8，停止位1。校验和(checksum)必须选中，否则无法和组态王通讯。1.2 控制系统设置和初始化1.2.1 模块介绍和设置1. ADAM4017ADAM4017是一个16位

4、，8通道模拟量输入模块，它对每个通道输入量程提供多种范围，可以自行选择设定。这个模块用于工业操作和监测，其性价比很高。通过光隔离输入方式对输入信号与模块之间提供3000V DC隔离，而且具有过压保护功能。其结构如图1.2.1所示。图1.2.1 ADAM4017模拟量输入模块ADAM4017提供信号输入，A/D转换，RS485数据通讯功能。使用一个16位微处理器控制的A/D转换器将传感器的电压或电流信号转换成数字量数据，然后转换为工程单位量。当上位机采集数据时，该模块就通过RS-485 DP线传送到上位机。输入信号：电压输入：150 mV，500 mV，1V，5V，10 V电流输入：20 mA(

5、需要并接一个125电阻)ADAM4017应用连线如图1.2.2，1.2.3所示：图1.2.2 ADAM4017差分输入通道05图1.2.3 ADAM4017单端输入通道672. ADAM4024ADAM4024是一个4通道模拟量操作混合模块。在某些情况下，需要多路模拟量操作来完成特殊的功能，但是却没有足够的模拟量操作通道。而ADAM4024正是为了解决这一问题而设计的，它包括了4通道模拟量操作，以及4通道数字量隔离输入。这4路数字量通道作为紧急联锁控制操作。见图1.2.4所示：图1.2.4 ADAM4024模拟量操作模块ADAM4024的4路模拟量操作通道支持同时工作在不同的操作范围，例如42

6、0mA与10V。ADAM4024允许初始值代替默认值，用户很容易对模块进行设置。ADAM4024技术规范： 操作类型：mA，V 操作范围：020 mA，420 mA，10V 隔离电压：3000V DC 负载：0500(有源) 隔离的数字量输入： 逻辑“0”：1V max 逻辑“1”：1030V DC如果不是用ADAM4050而是使用ADAM4060，那么就需要利用这里的数字量通道。程序只要把DI0, DI1等关联到ADAM4050的改到ADAM4024就可以了。3. ADAM4050ADAM4050有7通道数字量输入，8通道数字量操作。它的操作可以由上位机给定，并且可以控制固定的继电器以达到对

7、加热、水泵、电力设备的控制。上位机能通过它的数字量输入来确定限制状态、安全开关，以及远距离数字量信号。其示意图见图1.2.5。图1.2.5 ADAM4050数字量输入/出模块 数字量输入： 逻辑“0”：-1Vmax 逻辑“1”：+3.5V+30V 数字量操作：开集电极30V，负载30mA maxADAM4050接线原理如图1.2.6，1.2.7所示：图1.2.6 ADAM4050 TTL输入 图1.2.7 ADAM4050 开集电极输入实际实验连接线：DI0DI2直接连到数字接口的数字量输出端（包括低限液位、高限液位、现场电源状态），DICOM与“状态公共端”相连；DO0DO6直接连到数字接口

8、的数字量输入端（包括1#电磁阀、2#电磁阀、声音告警、2#水泵、变频器），DOCOM与“驱动公共端”相连。1.2.2 模块初始化和初始化软件在对ADAM模块进行初始化之前，应将其固定好，通24V直流电，用DP线(RS-485RS232转换器)或通过以太网同上位机连接，在上位机安装ADAM-4000 UTILITY。并用RS485232模块，将ADAM模块与上位机相连。ADAM-4000 UTILITY主界面如图1.2.8所示 ：图1.2.8 ADAM-4000 UTILITY主界面选中左侧端口，如COM1，在右侧设置对话框中设置端口： 波特率：9600bps 数据位：8 停止位：1 校验位：N

9、one模块初始化：每个模块出厂时都没有设置其设备地址，因此在初始化的时候，要逐个通电，逐个进行设置。将GND与INIT端短接，重新上电。打开ADAM-4000 UTILITY，选择对应端口，点击工具栏上的搜索，几秒钟后会出现扫描到的模块，例如(*)ADAM4017。括号中的“*”表示模块现在处于初始化状态，点击Stop Scan。如图1.2.9所示。图1.2.9 模块扫描界面初始化设置：在软件界面左侧点击ADAM4017图标，右侧显示ADAM4017设置对话框。进行以下设置： 地址：1 波特率：9600bps 校验和：选中Enable（对于组态王这是必须的） 输入范围：20mA设置完参数后，点

10、击”Update”，进行数据更新。如图1.2.10所示：图1.2.10 ADAM4017 初始化在弹出的对话框中点击”OK”，ADAM4017参数设置完成，断开它的电源线。重复以上各步，依次初始化ADAM4024、ADAM4050：ADAM4024参数设置如图1.2.11所示：图1.2.11 ADAM4024初始化ADAM4050参数设置如图1.2.12所示： 图1.2.12 ADAM4050初始化撤掉所有的初始化短接线，重新上电、搜索，即可得到图1.2.13的结果：图1.2.13 初始化后的设备单击要查看的模块即可看到已经设置好的参数，并且可以在此进行实时监控。监测ADAM4017的8路输入

11、：把标准信号连接到各输入通道，检测模块的各通道是否工作正常。如图1.2.14所示。图1.2.14 监测ADAM4017点击ADAM4024，在右侧窗口中用下拉菜单选择输出通道，输入输出值，也可拖动滚动条来确定输出值，单击“Output”，即可控制通道的输出值，同时可以在下面的“AO Channel Setup”中监测到输出值。用万用表测量输出信号，检测输出通道是否工作正常。如图1.2.15所示。图1.2.15 控制ADAM4024的输出点击ADAM4050，在右侧窗口的”Data Area”中查看数字量输入的状态，控制各个输出通道的输出状态。如图1.2.16所示。图1.2.16 监控ADAM4

12、050数字量输入DI，在常态下为常”ON”高电平亮的状态；数字量输出DO，常态下为常”OFF”，低电平状态，用鼠标单击各个通道，就可以改变该通道的状态。1.3 常见错误1） 初始化软件搜索不到设备存在多个没有进行初始化的设备同时上电串口参数设置有问题RS485-232模块损坏2） ADAM4024没有输出信号变量定义为只读型模块损坏3） 没有数字量输入输出没有使用函数“Bit”“BitSet”执行位操作。DICOM、DOCOM接线错误1.4 控制器信号连接和操作控制器的信号直接连接到面板上，通过插孔和锁紧连接线连接到现场系统的IO上。计算机和ADAM4000通过RS485转RS232模块联接。

13、1.4.1 面板接线ADAM4000控制系统IO接口图如图1.4.1所示，其中DICOM接GND，DOCOM接24V。图1.4.1 ADAM4000控制系统面板图对应的ADAM4000控制系统面板接线如图1.4.2所示。图1.4.2 ADAM4000控制系统端子图其中，DOCOM连接了24V，DICOM连接GND，现场的干接点闭上时，输入为0，否则为1。数字量输出1时，外部负载动作。1.4.2 控制系统运行时接线以单容液位调节阀控制为例，连接如图1.4.3所示。数字系统接线如图1.4.4所示。第二章 组态软件的监控本章通过一个范例，详细地介绍ADAM4000和组态软件的连接和调试过程，而详细的

14、组态，以及组态软件的PID控制问题在各个组态软件配置书中再介绍。而其他比值控制，串级控制，前馈反馈控制，解藕控制都可以参考基于组态王组态软件的A3000实验和测试培训和基于MCGS组态软件的A3000实验和测试培训等指导书。2.1单容液位调节阀PID单回路控制单容下水箱液位PID控制流程图如图2.1.1所示。图2.1.1 单容下水箱液位调节阀PID单回路控制测点清单如表2.1.1所示。表2.1.1单容下水箱液位调节阀PID单回路控制测点清单序号位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量1FV101电动调节阀阀位控制210VDCAO01002LT103压力变送器下水箱液位420mADCAI2.5k

15、Pa备注：为自动评分，以及系统监控方便，最终信号全部为2-10V信号。水介质由泵P102从水箱V104中加压获得压头，经由调节阀FV101进入水箱V103，通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT103测得，用调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，FV101为操纵变量，LT103为被控变量，采用PID调节来完成。2.2 范例的组态软件编程这里不介绍具体的组态软件编程过程，只是介绍常用的组态软件和控制器之间的设备组态，以及数据词典（或称为标签）的建立。对于ADAM4000、PCI1711卡以及ADAM5000CAN等DD

16、C控制系统，需要计算机提供PID控制算法。在组态软件中基本都提供了PID控件，可以利用这些控件来控制液位PID控制。具体这些内容请参考各个组态软件的培训说明。2.2.1 组态王设备组态ADAM4000是DDC控制器，不具有控制算法，所以必须由计算机直接控制。包括了ADAM4017，ADAM4024，ADAM4050模块，对应地址分别是1，2，3。通过研华的软件来设置地址，并设置通讯波特率9600bps，无校验，数据位8，停止位1，通讯超时3000ms，通讯方式RS485，选择checksum属性。在这里仅介绍组态王软件和它通讯的内容，有关其他部分请参考基于组态王软件的A3000实验和测试培训参

17、考书。详细过程如下：新建工程项目。然后选择设备，COM1。然后再工作区选择“新建”。如图2.2.1所示。图2.2.1 新建设备双击，在设备配置向导生产厂家、设备名称、通讯方式窗口中，如图3.3.2所示，选择“智能模块”，“亚当4000系列”“Adam4017”。图2.2.2 选择智能模块选择“串行”，逻辑名A4017，如图2.2.3所示。图2.2.3 设备逻辑名选择“下一步”。然后设置串口号，依据计算机的通讯端口来选择。这个端口可以以后按照同样的步骤来更改。如图2.2.4所示。图2.2.4 设置串口单击“下一步”，然后设置地址，首先设置内给定仪表，所以设定地址1。如图2.2.5所示。图2.2.

18、5 设备地址设置指南如果单击“地址帮助”按钮，则可以看到详细的有关百特仪表的地址设置，以及数据定义的帮助过程。如图2.2.6所示。图2.2.6 帮助系统单击“下一步”，设置通讯参数，不需要改变任何参数，如图2.2.7所示。图2.2.7 通讯参数设置单击完成，就可以看到整个设置的参数。重复上面的过程，但是地址设置为2，逻辑名A4024。地址3，逻辑设备A4050。最后如图2.2.8所示。图2.2.8 最后设置的硬件最后设置串口通讯参数，双击左边窗口中的“设备”“COM1”。设置如图2.2.9所示。图2.2.9 串口设置2.2.2 组态王定义数据变量定义数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的

19、生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。ADAM4017具有的组态软件可访问的寄存器变量定义如表2.2.1所示。 表2.2.1 ADAM4017寄存器定义寄存器名称 寄存器 dd 取值范围读写类型变量类型 模拟量输入 AIdd 07读/写 FLOAT 量程校准 SPANCAL 只写 BIT 零校准 ZEROCAL 只写 BIT 多通道状态 MP 读写 BYTE 设置延时参数(默认10ms)DISPLAY读写USHORTADAM4024具有的组态软件可访问的寄存器变量定义如表

20、2.2.2所示。表2.2.2 ADAM4024寄存器定义寄存器名称 寄存器 读写类型 数据类型 模拟量输出 AO0-AO3 读/写 FLOAT 数字量输入输出 DI 只读 BYTE 4mA校准 NC0-NC3 只写 BIT 20mA校准 OC0-OC3 只写 BIT ADAM4024具有的组态软件可访问的寄存器变量定义如表2.2.3所示。表2.2.3 ADAM4050寄存器定义寄存器名称寄存器 读写类型 数据类型 数字量输入DI0 只读 BYTE DI0-DI6只读BIT数字量输出DO0 读/写 BYTE DO0-DO7读/写 BIT设置延时参数(默认10ms)DISPLAY读写USHORT以

21、上这些寄存器在组态王软件中将访问到一部分，然后和组态王中的IO变量对应。ADAM4000控制系统的变量定义如表2.2.4所示。表2.2.4 组态软件中所有的DDC控制系统变量定义序号参数名意义设备寄存器特性数据范围1PID0_PV过程值AI0AI00-1002PID1_PV过程值AI1AI10-1003PID0_MV操作值AO0AO00-1004PID1_MV操作值AO1AO10-1005PID0_SP设定值内存0-1006PID1_SP设定值内存0-1007K0真实比值内存0-1008K2前馈系数内存0-1009A11解藕系数内存10A12解藕系数内存11A21解藕系数内存12A22解藕系数

22、内存13DI输入DI0DI字节14DO输出DO0DO字节15YOUT0操作值PID0操作值0-10016YOUT1操作值PID1操作值0-100下面以PID0_PV为例，介绍IO变量的定义过程。选择工程浏览器左边窗口的“数据词典”。双击“新建”，出现“定义变量”窗口，设置如图2.2.10所示。图2.2.10 定义变量PID0_PV输入的IO数据在进入组态软件之前，进行工程量转换，ADAM4017的送到计算机为电流的实数值，为了转换成温度或者0-100的格式，需要进行转换。线性转换公式：工程量=（原始输入-原始最小值）*（最大值-最小值）/（原始最大值-原始最小值）+最小值。在这里就是工程量=(

23、原始输入-4)*100/16。如果原始输入超过最大原始值，则等于最大原始值；如果少于最小原始值，则等于最小原始值。如果要进行报警，则可以设置报警条件。如果要进行操作权限管理和历史趋势记录，则设置“记录和安全区”。其它变量的设置类似，不详细介绍，注意读写属性。2.2.3 MCGS设备组态台湾研华公司（Advantech）的通用智能数据采集模块有三个系列：ADAM4000、ADAM5000、ADAM5000/CAN。它们可以通过RS485协议单独与PC相连，也可通过485基座、CAN（Controller Area NetWork）总线基座与PC机相连。由PC控制并实现数据采集模块对现场的模拟量、

24、开关量信号的输入和输出、脉冲信号的计数和测量脉冲频率等功能。为了方便用户，MCGS已将ADAM系列数据采集模块做成设备驱动构件，以下将介绍在MCGS中实现对研华ADAM4000系列数据采集模块的驱动及控制方法。1、设备定义打开设备组态窗口，然后打开“设备工具箱”，单击按钮“设备管理”。找到“通用串口父设备”，如图2.2.11所示。如果没有这个设备，则需要重新安装驱动程序。图2.2.11 设备管理窗口选择“通用串口父设备”，单击“安装”按钮，就可以在“设备工具箱”看到这个设备。再选择智能模块的“研华模块ADAM4000研华-4017”。单击“增加”按钮。按照同样的方法增加研华-4024和研华-4

25、050。如图2.2.12所示图2.2.12 增加研华模块单击“确定”按钮关闭设备管理窗口。在“设备工具箱”上的“通用串口父设备”双击，就可以在“设备组态”窗口增加这个父设备，然后在“设备工具箱”上的“研华-4017”、“研华-4024”和“研华-4050”上双击，增加这些设备。如图2.2.13所示。已经修改了设备逻辑名称。图2.2.13 设备组态窗口增加了设备在设备窗口双击“通用串口父设备0-通用串口父设备”，从而设置通讯属性。包括端口，波特率等等。如图2.2.14所示。图2.2.14 设置串口设备属性双击“A4017-研华-4017”，从而设置通讯属性。包括采样周期，地址等等。如图2.2.1

26、5所示设备属性设置。图2.2.15 设备属性设置(1).设备名称：可根据需要来对设备进行重新命名，但不能和设备窗口中已有的其它设备构件同名。这里修改为A4017。(2).采集周期：为运行时，MCGS对设备进行操作的时间周期，单位为毫秒，一般在静态测量时设为1000ms。(3)初始工作状态：用于设置设备的起始工作状态，设置为启动时，在进入MCGS运行环境时，MCGS即自动开始对设备进行操作，设置为停止时，MCGS不对设备进行操作，但可以用MCGS的设备操作函数和策略在MCGS运行环境中启动或停止设备。(4)设备地址：设置仪表的地址，1，这里需要在手动初始化时设定。(5)是否求效验：注意，如果初始

27、化时ADAM4000选中了checksum，则这里选择1-求效验。默认情况下研华adam4000不效验。对于ADAM4024，还需要设置输出通道的信号类型。如图2.2.16所示。选择4-20毫安类型。图2.2.16 ADAM4024设备属性设置2、实时数据库定义在工作台窗口，打开“实时数据库”页面。如图2.2.17所示。图2.2.17 定义实时数据库单击“新增对象”按钮，则在窗口增加一行。双击该增加的变量。如图2.2.18所示。图2.2.18 数据对象属性设置对象名称可以在“实时数据库”页面修改，这里不能改动。可以设置对象初值，最小值，最大值。继续定义其他数据变量。最后的数据库定义如表2.2.

28、5所示的变量。序号参数名意义设备特性数据范围1PID0_PV过程值AI0AI00-1002PID1_PV过程值AI1AI10-1003PID0_MV操作值AO0AO00-1004PID1_MV操作值AO1AO10-1005PID0_SP设定值内存0-1006PID1_SP设定值内存0-1007K0真实比值内存0-1008K2前馈系数内存0-1009A11解藕系数内存10A12解藕系数内存11A21解藕系数内存12A22解藕系数内存13DI0输入DI0DI位14DI1输入DI0DI位15DO0输出DO0DO位16DO1输出DO0DO位17YOUT0操作值PID0操作值0-10018YOUT1操作值PID1操作值0-1003、通道连接对于关联硬件的变量进行通道连接。双击“A4017-研华-4017”，从而设置通道连接，如图2.2.19所示。图2.2.19 ADAM4017通道连接直接在窗口“对应数据对象”列中把实时数据库定义的变量名写在这里。对ADAM4024进行同样的设置，如图2.2.20所示。图2.2.20 ADAM4024通道连接4、数据处理由于ADAM4017测量的数据送到计算机是实数，指示电压或者电流值。对于A3000系统，信号都是4-20毫安，或者2-10V的。选择“数据处理”属性页，单击“设置”按钮。如图2.2.2