计算机控制及网络技术 -龙志强 第10章 计算机控制系统的设计与应用.pptVIP

第十章 计算机控制系统的  设计与应用 * * 1. 计算机控制系统设计原则 2. 计算机控制系统的设计与实现 3. 计算机控制系统中的抗干扰措施 4. 计算机控制系统设计举例 在线教务辅导网： 教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 QQ:349134187 或者直接输入下面地址： 1、计算机控制系统设计原则 可靠性原则。 操作与维护方便原则。 实时性原则 通用性原则 经济性原则 一般来说，计算机控制系统的设计原则主要有： 2、计算机控制系统的设计与实现 计算机控制系统的设计与实现，一般应包括系统方案设计、硬件设计与实现、软件设计与实现以及系统调试与投运四个大的阶段。 1、计算机控制系统的方案设计 （1）、建立数学模型，设计控制算法 对于任何一个控制系统的设计，首先应当建立该系统的数学模型。控制算法选择的正确与否直接影响控制系统的品质,因此，确定控制算法也是系统设计中的一项重要工作。 2、计算机控制系统的设计与实现 （2）硬件系统方案设计 计算机控制系统的硬件设计主要包括以下各方面内容：系统的硬件结构确定，现场设备及自动化仪表的选择，人—机联系方式，系统的机柜或机箱结构设计等。 在硬件方案设计中，用于工业实时控制的计算机应优先选择工业控制计算机。另外硬件系统设计还包含传感器、变送器和执行机构的选型或研制，它们是影响系统控制精度的重要因素之一，所以要从信号量程范围、精度、对环境及安装的要求等方面进行选择。 2、计算机控制系统的设计与实现 （3）软件系统方案设计 软件方案设计的内容主要是确定软件平台、软件结构和任务分解等。在软件设计中也应采用结构化、模块化、通用化的设计方法，画出软件结构方块图，逐级细化，直到能清楚地表达出控制系统所要解决的问题为止。将商品化的监控组态软件经二次开发后用于计算机控制系统中，是系统软件设计的有效方法之一。 2、计算机控制系统的设计与实现 2、硬件系统的设计与实现 （1）系统总线与主机机型 用系统总线结构带来的许多优点,目前常用的工控机内部总线主要是PCI总线、PC总线和STD总线等。 其次,随着控制要求的提高和控制系统内涵的扩展，许多计算机控制系统（如SCC、DCS、FCS、CIMS等）越来越多地会遇到通信问题,具体选择何种现场总线控制网络进行数据通信,可根据通信的速率、距离、系统拓扑结构、通信协议等要求来综合分析确定。 2、计算机控制系统的设计与实现 （2）I/O接口 应用计算机对生产现场设备进行控制，除了主机之外，还必须配备连接计算机与被控对象并进行信息传递和变换的I/O接口,其中包括数字量I/O（即DI/DO）、模拟量I/O（AI/AO）等模板。 a、数字量（开关量）输入输出（DI/DO）模板。 PC总线的并行I/O接口模板多种多样，通常可分为TTL电平的DI/DO和带光电隔离的DI/DO。 b、AI/AO模板包括A/D、D/A板及信号调理电路等。AI模板的输入可能是0-±5V、0-10V、0-10mA、4-20mA以及热电偶、热电阻和各种变送器的信号。AO模板的输出可能是0-5V、0-10V、0-10mA、4-20mA等信号。 2、计算机控制系统的设计与实现 （3）选择传感器和执行机构 a、传感器 传感器是将被测变量转换为可远距离传输的统一标准信号（0～10mA、4～20mA等）的一种仪表，其输出信号与被测变量有一定的连续关系。在控制系统中其输出信号被送至工业控制机进行处理，实现数据采集。 2、计算机控制系统的设计与实现 （3）选择传感器和执行机构 b、执行机构 执行机构也是控制系统中必不可少的组成部分，它的作用是接受计算机发出的控制信号，并把它转换成执行机构的动作，使生产过程按预先规定的要求正常运行。 执行机构分为气动、电动、液压三种类型。气动执行机构的特点是结构简单、价格低、防火防爆；电动执行机构的特点是体积小、种类多、使用方便；液压执行机构的特点是推力大、精度高。常用的执行机构为气动和电动两种。 2、计算机控制系统的设计与实现 3、软件系统的设计与实现 在自行开发控制系统软件时，首先应设计出程序总体流程图和各功能模块流程图，然后按先模块化整体的顺序编制和调试程序。需要注意以下几个问题： 硬件资源的合理分配和利用 数据采集及处理 实时任务与中断处理 控制算法与控制量输出 2、计算机控制系统的设计与实现 4、控制系统的调试与投运 系统的调试与运行通常分为：离线仿真与调试阶段和在线调试与运行阶段。 （1）离线仿真和调试，可以分为： 硬件离线调试 软件离线调试 系统模拟联调 2、计算机