2控制系统程序设计o重点.ppt

控制系统程序设计 1.计算机控制系统的发展 2.控制软件的结构 3.问题 计算机控制软件的发展 在计算机控制的第一、二阶段，系统的输入输出功能不强。程序都是根据控制对象专门设计的。软件开发周期长，效率低，成本高。 对程序开发人员的素质要求高，既懂计算机软件，又了解计算机硬件，并且还要知道被控对象（生产流程和工艺）的特性。 到计算机控制的第三阶段，系统人机接口有了本质的变化（CRT），计算机软件设计也发生了巨大的变化（高级语言）。 组态软件是控制系统设计分散化的结果。 控制系统软件层次结构 控制器程序：对被控对象进行检测和施加控制作用——实时任务。 监控系统程序：过程状态监控、显示、报警，遥调。数据存档、报表打印。控制方案设计、下载。 管理程序：管理信息系统。质量、产量、效益等分析，生产计划。提供具有归纳性的结论信息和生产指导信息。 辅助决策程序：信息提取、归纳，系统分析、建模，仿真。具有战略性的结论与信息。 计算机信息管理系统 特点：数据量大、类别多；不允许有错误数据、不一致的数据等； 管理要求：存得下、取得出、便于查找、比较和统计分析等； 使用要求：不同人员、不同地点、不同权限控制；广大区域的协调管理。 开放性和安全性：开放：在任何地方都能获得所需的资料；安全：确保资料的完整，不被非法利用。 管理计算机系统的特点 数据存储量大、吞吐率高； 同时服务的用户多； 用户随时可以登录系统，也可以离开系统，在线用户数量不确定； 用户的权限不同，管理复杂； 对用户的响应没有硬性时间指标。 采用分时服务，后台处理等技术提高对用户的服务效率。 控制计算机系统的特点 外围电路（接口）种类多、构成复杂。 既有预先确定性的处理任务，更有要及时响应的不能预先确定的事件的能力； 对各类任务必须在规定的时间内响应完成，足够快的响应速度（实时性）。中断逻辑强。 连续工作，系统的可靠性要求高（硬件、软件）。 控制器系统类型 集散控制系统中的控制站 可编程序逻辑控制器（PLC） 智能检测控制仪表 微型计算机控制系统（工业控制计算机） 集散控制系统中的控制站 与工业控制计算机概念类似 工业PC直接用于过程控制的优、缺点 工业PC用做过程监控站 集散控制系统中的模件和固件概念 智能模件，普通模件。 内部数据通信系统 集散控制系统中的控制站 集散控制系统中的控制站 所有控制柜集中在中央控制机房内。 所有的模件插在机架内，机架的后背是系统内部专用总线，以及I/O端口。 机架的两侧和底部为I/O电缆走线槽。 没有人机接口，通过工程师工作站（监控站）操作。 集散控制系统的控制站为通用控制站，软件必须允许在现场定制。 可编程序逻辑控制器（PLC） 可编程序逻辑控制器是为替代继电器逻辑控制所发明的控制器。 主要是开关量I/O，少量模拟量I/O。 可编程序逻辑控制器体积小，密度高。 本身不具备人机接口，外接编程器。 可编程序逻辑控制器也是一种通用控制器，需要在控制现场编程。 智能检测控制仪表 智能检测控制仪表与上两种控制器不同，具有专用特点。 软件根据仪表类型不同，但也应具有一定的通用性。 现场参数整定（检测周期、量程范围、单位、PID控制参数、报警点等）。 控制器程序设计 控制器中必须完成的工作： 数据采集和控制输出， 工程量转换、显示， 控制回路计算， 按键命令处理， 数据通信和远程命令处理。 在规定的时间周期内，完成所有指定的任务。 任务按轻重缓急，区别对待。 过程控制系统 PID（比例、积分、微分） 逻辑控制系统 与过程控制系统不同，逻辑控制系统的整体定时性要求较弱，一般是根据逻辑状态判断。 也有根据时间定时工作。 由于可编程序逻辑控制器的高可靠性，现也扩展了部分模拟量通道，在工业过程中也有应用。 现在大型的现场控制系统基本是上述三类控制器的组合体。 逻辑控制系统程序 扫描执行过程 输出刷新、输入扫描。 逻辑控制扫描。 时间继电器扫描，执行。 过程控制程序 中断源多，时间性要求强， 定时数据采集、控制输出刷新， 周期性控制计算。 过程控制程序 主程序循环和中断服务程序两个部分 主程序循环完成控制计算工作。 中断服务程序完成数据采集、控制输出、通信等工作。 任务的划分没有一定的规则，目的使软件更合理、可靠。 软件设计的要求是使用最简单、方便。 控制程序结构 数据检测任务 提供控制程序完成控制计算的原始数据。 由控制系统自动完成，不需人工干预。 根据系统设计，提供对应地址映射（符号）。 提供标准算法库。 数字滤波。 转化成工程量，送数据输入缓冲区。 控制输出、显示刷新任务 将输出缓冲区数据定时输出。 系统自动完成。 根据输出端口与缓冲区地址映象（符号）。 显示刷新：根据当前显