第二章 硬件连接与调试
本设计是一个简单的单回路负反馈控制系统，液位变送器测量出液位的高度，将实际的物理量转化成4~20mA的电流信号，该信号转化成1~5V电压信号传送给PCI-1710输入板卡，经板卡A/D转换后送入计算机中，与给定值进行比较得出偏差值, 这些偏差值经过PID算法处理后得到一个输出指令，该指令送给PCI-1720输出板卡，经D/A转化后还原成电压信号，该信号送给执行器去改变阀门开度，从而改变进水流量, 以实现对水箱液位的控制。 2.1 硬件选型 2.1.1 压力变送器选型
本设计中压力变送器选用的是ColliHigh公司的JYB-K系列压力/液位变送器。输出4~20mA电流信号，采用24V直流电源供电，精确度达到了±0.5%FS，环境温度为-10~60℃。该型传感器可广泛用于水厂、污水处理厂、城市供水、高楼水池、水井、矿井、工业水池、油池、水文地质、水库、河道、海洋等场合。 2.1.2板卡选型
本设计的输入板卡选择了研华的PCI-1710板卡，该板卡是一个12位，16通道的A/D采集卡；可采用16路单端或8路差分模拟量输入,或组合方式输入；12位A/D转换器采样数率可达100KHz；每个输入通道的增益可编程。可以说PCI-1710板卡是一款多功能数据采集卡。其先进的电路设计使得它具有更高的质量和更多的功能。
输出板卡采用研华PCI-1720板卡，该板卡是一款PCI总线的4路12位隔离数字量到模拟量的输出卡。它能够在输出和PCI总线之间提供2500VDC的直流隔离保护，PCI-1720非常适合需要有高电压保护的工业现场。
用户可以单独将四个通道的输出设为不同的输出范围：0~+5V、0~+10V、±5V、±10V、0~20mA（Sink）或4~20mA（Sink）。当系统热重启（电源不关闭）时，根据跳线设置，PCI-1720能够保持上一次的模拟量输出设置和输出值或者返回默认配置。这种特有的功能能够避免在系统意外重启动过程中的误操作所带来的危险。 2.1.3 执行器选型
执行器我们选用的是Honeywell公司的ML7402A电动执行器，该执行器内置一个选择正反作用的插头，用于提供模拟输出0~10Vdc或者2~10Vdc的调制控制。该执行器安装方便快速、低功耗、无需连杆、无需调整、阀门定位准确、正反作用可
调等优点。
2.2 硬件安装与连接 2.2.1 板卡安装
首先我们需要把PCI-1710L和PCI-1720两个板卡安装在计算机PCI插槽上，安装完后打开计算机设备管理器，查看设备驱动是否安装好，如果安装无误，那我们就会看到图2.1所示窗口。
图2.1 PCI板卡设备管理界面
2.2.2 板卡接线
研华PCI-1710板卡可以接收16路单端或者8路差分信号输入。在本次设计中，选择通道0单端输入方式。图2.2所示为板卡接线端子部分截图，从图中我们可以看到，通道0对应的单端输入外部连线应接68#（信号输入）端口和60#（地）端口。
研华PCI-1720板卡可以四路电流或电压输出。在本设计中由于执行器接收的是
电压信号，因此我们选择通道0电压输出。图2.3所示为板卡接线端子部分截图，通道0对应的输出的外部接线端口为5#（信号输出）和6#（地）端口。
图2.2 PCI-1710板卡接线端子截图 图2.3 PCI-1710板卡接线端子截图
2.2.3 压力变送器接线
图2.4所示为压力变送器的接线图，在该图中变送器输出4~20mA电流信号，由于PCI-1710板卡只能接受电压信号，所以在电路串入一个250Ω高精度电阻，板卡接收电阻两端1~5V电压信号。其中图中1号端子与板卡上68号端子相连，2号端子与板卡上60号端子相连。
图2.4 压力变送器接线图
2.2.4 执行器的连接
由于在本设计中所用执行器只接收电压信号，而输出板卡也能输出电压信号，因此只需将板卡的5号端子与执行器正接线端子相连，6号端子与执行器的负接线端子相连即可。图2.5是水箱面板上的接线实物图。
图2.5 水箱连线实物图
2.3 硬件调试
首先，我们先对各个模块进行调试。在对输入输出板卡进行调试时，先在计算机应用程序里面找到“Advantech Device Manger”（研华设备管理器），打开如图2.6所示，由图可知设备管理器已经找到了这两块板卡。图中I/O=dc00H为设备的物理地址，是组态软件和板卡通讯的地址。点击Setup可对板卡的各项参数进行更改，点击Test可对板卡进行测试。
图2.6 研华设备管理器界面
下面首先对PCI-1710L板卡进行测试。研华PCI-1710L板卡可以接受多种电压信号，如图2.7所示，在Input range栏中可以选择0-10V、0-5V、±5V电压输入，本设计中，由于压力变送器输出信号经转换后输出1-5V电压信号，因此我们选择0-5V，通道0作为输入通道。
图2.7 PCI-1710L板卡测试界面
接下来是PCI-1720S的测试。如图2.8所示，研华PCI-1720板卡可以四通道输出电流或者电压，电流可以选择0-20mA或者4-20mA输出；电压可以选择0-5V或者0-10V输出，也可以在Manual Output窗口中选择手动输出。由于在本设计中执行器接收0~10V电压，因此我们选择0通道0-10V电压输出。
图2.8 PCI-1720板卡测试界面