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计算机控制技术 第8章 典型计算机控制系统简介 第7章 计算机控制系统软件 计算机控制系统分为硬件和软件两部分 软件是任何系统的头脑、心脏和灵魂 计算机控制软件概述 计算机控制系统中的数据库 工业组态软件简介 7.1 计算机控制软件概述 7.1 计算机控制软件概述 软件是计算机系统中与硬件相互依存的另一部分，它是包括程序、数据及其相关文档的完整集合； 程序是按事先设计的功能和性能要求执行的指令序列； 数据是使程序能正常操纵信息的数据结构； 文档是与程序开发，维护和使用有关的图文材料。 根据功能可以分为系统软件和应用软件两类。 系统软件用来管理计算机系统的资源，并以尽可能简便的形式向用户提供使用资源的服务，包括操作系统、系统实用程序、系统扩充程序（操作系统的扩充、汉化）、网络系统软件、设备驱动程序、通讯处理程序等。 操作系统是最基本的系统软件，操作系统是一个功能强、规模大的管理程序。 专用于单个微机，称为单用户操作系统，如DOS操作系统。 专用于多个终端的主机，称为多用户操作系统，如UNIX多用户操作系统。 专用于网络系统，称为网络操作系统，NOVELL、Windows NT是网络操作系统。 专用于嵌入式开发系统，称为嵌入式操作系统，如Win CE、Palm OS、Linux等。 支撑软件辅助软件开发人员进行软件开发工作使用的各种工具软件，借以完成软件开发工作，提高软件生产效率，改善软件产品的质量等，它主要包括软件开发工具、软件评测工具、界面工具、转换工具、软件管理工具、语言处理程序、数据库管理系统、网络支持软件以及其他支持软件。 应用软件是软件公司或用户为解决某类应用问题而专门研制的软件。主要包括科学和工程计算机软件、文字处理软件、数据处理软件、图形软件、图象处理软件、应用数据库软件、事务管理软件、辅助类软件、控制类软件等。 计算机控制系统软件属于应用软件，它主要实现企业对生产过程的实时控制和管理以及企业整体生产的管理控制 现代化工业的特点 现代化工业对自动化的要求 企业综合自动化的层次结构及运行模式 控制层（时间为秒级） 生产装置优化层（小时级） 企业生产最优化调度（以天或旬为单位） 企业长期计划决策（按月、季或年进行） 计算机控制系统软件组成 按CIMS模型结构体系，通常五部分组成，自底向上依次是： 设备控制层：实现对车间各设备单独控制，保证设备按生产工艺要求正常工作 过程控制层：按工艺生产过程实现控制，选择恰当控制策略和方案进行实时控制，使生产过程目标达到最优； 调度层：协调组织各车间、部门进行按计划进行生产，以满足企业市场要求； 管理层：对生产过程、生产质量、人员、物料等生产管理要素进行管理； 决策层：根据前面各层的数据，进行统计、分析，为企业领导提供决策支持； 实时数据采集：采集现场控制设备的数据，过程控制参数； 控制策略：为控制系统提供可供选择的控制策略方案； 闭环输出：在软件支持下进行闭环控制输出，以达到优化控制的目的； 报警监视：处理数据报警及系统报警； 画面显示：使来自设备的数据与计算机图形画面上的各元素关联起来； 报表输出：各类报表的生成和打印输出； 数据存储：存储历史数据并支持历史数据的查询 系统保护：自诊断、掉电处理、备用通道切换和为提高系统可靠性和维护性所采取的措施； 通信功能：各控制单元间、操作站间、子系统间的数据通信功能； 数据共享：具有与第三方程序的接口，方便数据共享； 衡量一个控制系统软件性能优劣的主要指标 系统功能是否完善，能否提供足够多的控制算法（包括若干种高级控制算法）。 系统内各种功能能否完善地协调运行，如进行实时采样和控制输出的同时，又能同时显示画面，打印管理报表和进行数据通信操作。 人机接口是否良好，有丰富的画面和报表形式，较多的操作指导信息。另外操作要方便、灵活。 系统的可扩展性能如何，即是否能不断地满足用户的新要求和一些特殊的需求。 控制系统软件设计的目的和任务 设计过程通过软件的需求分析，要明确需要软件解决什么问题；而设计的作用，就是使开发出来的软件能够适应并真正解决问题 设计阶段拿出的结果还不是程序，而是用伪代码或某种图形工具描述的程序的逻辑过程 设计的步骤 总体设计——决定软件的总体结构 详细设计——决定软件中每一模块内部的逻辑过程 模块化设计 按适当的原则把软件划分为一个个较小的、相关而又相对独立的模块 软件工程基本定理 复杂度 C(P1＋P2)＞C(P1)＋C(P2) 工作量 E(P1＋P2)＞E(P1)＋E(P2) 模块独立性可以从两个方面来衡量 内聚（又称模块强度，块内联系） 指模块内部各个部分之间的联系 耦合（又称为块间联系） 指一个模块和其