计算机控制技术第10章.pptVIP

第10章计算机控制系统设计与实现 10.1 系统设计的原则与步骤 10.2 系统的设计与实现 10.3 电热油炉温度单片机控制系统设计 10.4 换热站监控系统设计 10.5 三维直线运动平台PLC控制系统设计 10.1 系统设计的原则与过程 10.1.1 系统设计的原则 10.1.2 系统设计的 10.1.1 系统设计的原则 ⒈安全可靠 工业控制计算机不同于一般的用于科学计算或管理的计算机，它的工作环境比较恶劣，周围的各种干扰随时威胁着它的正常运行，而且它所担当的控制重任又不允许它发生异常现象。 ⒉具有冗余性 为了预防计算机故障，需设计后备装置。对于重要的控制回路，选用常规控制仪表作为后备。对于特殊的控制对象，设计两台控制机，互为备用地执行控制任务，称为双机系统。 ⒊实时性强 工业控制机的实时性，表现在对内部和外部事件能及时地响应，并做出相应的处理，不丢失信息，不延误操作。 计算机处理的事件一般分为两类，一类是定时事件，如数据的定时采集，运算控制等；另要是随机事件，如事故、报警等。对于定时事件，系统设置时钟，保证定时处理。 对于随机事件，系统设置中断，并根据故障的轻重缓急，预先分配中断级别，一旦事故发生，保证优先处理紧急故障。 ⒎具有开放性 开放性体现在硬件和软件两个方面。 ⒏经济效益高 计算机控制应该带来高的经济效益，系统设计时要考虑性能价格比，要有市场竞争意识。经济效益表现在两个方面，一是系统设计的性能价格比要尽可能的高；二是投入产出比要尽可能的低。 10.1.2 系统设计的过程 计算机控制系统工程的设计过程主要包括设计任务书、初步设计、详细设计、安装调试、资料归档等五个阶段。 1.设计任务书 设计任务书是计算机控制系统设计、评价的主要依据，在设计任务书中要明确： (1)工艺流程或被控对象特征 计算机控制系统的目的是为了最有效地保证工艺流程的顺利进行，所以熟悉工艺流程是设计计算机控制系统的前提。 (2)主要工艺参数及指标要求 任何一个生产过程中，影响产品质量和生产速度的因素很多，所以必须确定被控对象的主要工艺参数及其性能指标，根据工艺参数的性能要求不同构建不同种类的计算机控制系统。 (3)系统运行环境 工业生产环境是复杂的，任何一种控制装置或仪器都不可能百分之百地适用于所有的工作环境，为了保证控制系统的正常运行及所有性能指标符合设计要求，需要对系统的运行环境包括温度变化范围、湿度变化范围、电磁干扰环境、粉尘、噪音、电网变化、静电场等有充分的了解并在系统设计中采取有效措施。 (4)系统设计目标 同样的生产工艺，可以有不同的控制系统，而且系统性能指标一般来说也是越高越好。如何决定系统的设计方案和评价指标，在系统的性能、造价、复杂度、可靠性、可扩展性、可维护性等诸多约束条件中确定最佳平衡点，这就是规定系统设计目标的目的。 2.初步设计 根据系统设计任务书，以及市场可入手的设备、装置和设计者自身所掌握的技术，对可能满足设计任务书的各类及其特征进行分析后，确定系统设计的总体方案。 (1)系统方案选择 满足同一种生产工艺要求的系统设计方案可能不只一种，必须根据设计任务书规定的其他指标，如性能价格比、操作的方便程度、可扩展性等确定一种比较合理的设计方案。 (2)系统结构的确定 系统结构除了依存于生产工艺要求外，还取决于系统运行环境、生产管理者的要求、可入手设备及装置的性能等。 (3)主要设备和装置的选择 控制系统是由一系列的装置和元器件组成的。从某种意义上讲，构成系统的元器件和装置的性能决定了系统的性能。 (4)性能价格比评价 根据技术指标选择了系统的方案后，要对系统技术指标以外的各种指标，主要是性能价格比进行比较评价，才能设计出有限条件下最好的控制系统。 3.详细设计 根据初步设计所确定的系统方案和系统结构，对系统的软硬件系统进行具体详细的设计。 (1)系统功能块划分 一个控制系统根据设计要求不同，可以划分为多个不同的 功能块，合理地划分系统功能块并对各功能块分别设计，可有效地提高系统设计效率，提高系统的可维护性。 (2)硬件设计 针对各个不同功能块合理选择硬件实现方案及元器件和装置。 (3)软件设计 对系统及各功能块有效运行所必须的程序和指令系统进行设计、编程。 (4)辅助系统设计 为了保证控制系统可靠、稳定运行需要为系统设计一些诸如保护系统、热备系统等辅助系统。 4.安装调试 (1)系统离线调试与评价 系统设计完成后，