第7章控制系统总体设计.pptVIP

;; 本章重点讨论微型计算机控制系统的设计方法和步骤，并通过实例来说明。 第一节 微型机控制系统的设计步骤和方法 微型机控制系统的设计应当包括以下几个内容： 1、系统总体方案设计； 2、控制系统的硬件设计； 3、控制系统的软件设计； 4、系统的仿真和调试。 一、控制系统总体方案的确定 确定微型机控制系统的总体方案是进行系统设计的最重要的一步。总体方案的好坏，直接影响整个控制系统的投资、调节品质和功能。;总体方案的设计可以从以下几个方面进行考虑： 1、 系统的功能要求 在确定控制系统的设计方案前，必须对现场进行充分的调查和了解，明确该控制系统的祥细功能和要求，如下所示： (1) 被控对象中哪些物理信号需要进行输入、输出或处理，各类信号的类型和数值范围，信号处理的精度和实时性要求等。 (2)??控制功能的要求 开环控制还是闭环控制，要求达到的控制品质，如时间特性，稳定性等。 (3)? 人机界面的要求 包括显示、报警、打印、输入/输出操作的要求等。 (4)?? 系统运行环境 温度、湿动、震动、各类干扰等。 (5)???系统的可靠性和可维护性。 ;2、根据功能要求，粗选实现的硬件和软件 (1) 硬件：包括传感器，微型计算机、输入/输出通道、执行机构、各类外设等。 (2)软件：包括操作平台、管理监控程序等系统软件和控制算法、数据采集及处理等应用软件。 3、画出整个控制系统的原理图，编写详细的设计技术文件 结合工业流程，画出控制系统的总的原理图，编写祥细的技术文件，征求委托者和现场操作人员的意见，经过反复修改，直到双方满意后确定总体方案。 ;二、控制系统的硬件设计 在系统的总体方案完成之后，可进行系统的硬件设计，将总体设计中粗选的硬件进行细化和实施。 1、 确定控制系统的方案 根据功能要求，决定采用数据采集、直接数字控制，计算机监控还是分布式控制。 2、 选择微型计算机 根据不同的控制方式，可选择不同的微型计算机，??选择计算机时主要考虑以下几个方面： （1）机型：采用单片机，PLC、STD工控机还是PC工控机。 （2）计算机的档次。 l???位数：4位、8位、16位、32位; l? 存储器：内、外存类别和容量 l? 可兼容性和可扩展性要求 3、 检测元件和执行机构的选择 检测元件影响控制系统精度，测量各种参数的传感器和变送器种类繁多，可查阅手册和厂家的说明书进行正确和细微的选择。 执行机构要与控制算法匹配，同时由被控对象的实际情况决定。电动执行器响应速度快，与计算机接口容易，成为计算机控制系统的首选。气动执行器结构简单，操作方便，使用可靠。液压执行器输出功率大、结构紧凑、控制调节方便。可根据不同的系统进行选择。 ;4、 输入/输出通道及外围设备的选择 输入/输出通道应根据被控对象参数来确定，并根据系统的功能要求配备适当的外围设备，应考虑以下几个问题： （1）被控对象参数的数量； （2）数据的类型、字长和位数； （3）串行操作还是并行操作，数据的传送速率； （4）对显示打印有何要求。 输入/输出通道可以购买现成的接口板，如A/D、D/A转换接口板，开关量I/O板，实时时钟板，电机控制板等，这主要适用于工业PC和STD总线工业控制机系统。另一种方案是根据系统的实际需要，选用合适的芯片自行设计，一般用于单片机控制系统；设计内容包括存储器，显示器，模拟量输入 /输出通道，开关量输入/输出通道等。;5、 操作面板 操作面板又称操作台，是人机对话的纽带。操作面板应当使用方便，操作简单，安全可靠，并且有自动保护能力，以避免误操作带来的不良后果。 操作面板的主要功能有： （1）输入源程序到微机的存储器中； （2）监视控制系统的执行情况； （3）根据工艺要求，修改控制参数和给定值，选择工作方 式和控制回路； （4）打印、显示结果，设置报警状态； （5）完成多种画面的显示； （6）完成手动—自动的无扰动切换。; 为了完成上述功能，操作台设量了许多的按钮和开关，并通过接口与主机连接。为了安全，操作面板上应当设置电子锁。 6、其它 包括电源、时钟、负载匹配