第11章 计算机控制系统设计与实例(增加).ppt

计算机控制技术 计算机控制系统设计及实例 本章主要从实际应用的角度，介绍了计算机控制系统设计的原则与步骤，计算机控制系统的工程设计与实现，并给出了计算机控制系统的设计应用实例。 学习任务 熟悉计算机控制系统的设计原则与步骤。 掌握计算机控制系统的设计与实现。 主要内容 11.1 计算机控制系统设计原则与步骤 11.2 电阻炉温度计算机控制系统设计 11.3 变频恒压供水计算机控制系统设计 本章小结 习题与思考 计算机控制系统从设计到实施的整个过程如下 （1）总体方案的设计; （2）工作计划的制订与实施; （3）计算机及仪表的选型; （4）订货、验收; （5）各方面的人员安排、调配; （6）控制系统的研究、开发、集成、安装、调试; （7）工程的验收和投入使用; （8）其他相关工作。 11.1 计算机控制系统设计原则与步骤 由于被控系统的不同，要求计算机实现的控制功能也不相同，因此其组成规模及构成方式也是灵活多样的，但系统设计的基本方法和主要步骤大体上是相同的，即系统总体方案设计，计算机的选择，控制算法的确定，硬件设计和软件设计等。 11.1.1 计算机控制系统设计原则 11.1.2 计算机控制系统设计步骤 11.1.1 计算机控制系统设计原则 1.安全可靠 2.操作、维护与维修方便 3.实时性强 4.通用性好 5.经济性高 11.1.2 计算机控制系统设计步骤 计算机控制系统的研制可分为四个阶段: （1）工程项目与控制任务的确定阶段; （2）工程项目设计阶段; （3）离线仿真和调试阶段; （4）在线调试和运行阶段。 1.工程项目与控制任务的确定阶段 （1）甲方提出任务委托书。 （2）乙方研究任务委托书。 （3）双方对委托书进行确认修改。 （4）乙方初步进行系统总体方案设计。 （5）乙方进行方案可行性论证。 （6）签订合同书。 需要指出的是，现今的计算机控制系统工程设计和实施项目也与其他工程项目类似，越来越多地引入规范的工程招标形式，即先由甲方将所需要解决的技术问题和项目要求（包括各项技术指标、技术服务内容、工期等）提出，并写好标书，由招标公司公开向社会招标;感兴趣的单位都可以拟订好投标书在规定的时间内投标;最后由专家组开标、评标等，确定中标的单位就是乙方。 2.工程项目设计阶段(1) 工程项目设计阶段主要包括组建项目研制小组、系统总体方案的设计、方案论证与评审、硬件和软件的细化设计、制作调试、系统组装等。 在签订了合同或协议后，系统的研制便进入了实质性设计阶段。首先应组建项目组，其成员应由懂得计算机硬件、软件和有控制经验、生产、工艺流程知识的技术人员组成，还要明确分工和相互的协调合作关系。 2.工程项目设计阶段(2) 系统总体方案包括硬件总体方案和软件总体方案。硬件和软件的设计是相互有机联系的。因此，在设计时要经过多次的协调和反复，最后才能形成合理的统一的总体设计方案。总体设计方案应形成较为详细的文件，包括硬件和软件的框图、控制策略和控制算法的确定，并建立说明文档。总体设计方案形成后应邀请有关专家、主管领导及甲方代表对方案做进一步论证与评审，进行最后把关和最终裁定。评审后重新修改、确定的总体设计方案是进行具体设计和工程实施的依据，作为正式文件存档，原则上不应再做大的改动，这—步骤对于大型项目尤其重要。 2.工程项目设计阶段(3) 硬件和软件的分别细化设计就是将总体方案具体化，落实到框图的底层，然后进行底层块内的结构细化设计，硬件设计包括主机和通用模板的选购、专用模板（如电平转换模板、光电隔离模板、驱动放大模板等）的设计、电源模块的设计、控制柜的设计以及系统可靠性设计等;对软件设计来说，就是将一个个模块编成一段段的程序。硬件、软件的设计都需要边设计、边调试、边修改，往往经过几个反复过程才能完成。此步骤只能在总体方案评审后进行，如果进行得太早就会造成资源的浪费和返工。 2.工程项目设计阶段(4) 在完成硬件和软件的设计后，就分别进入制作和调试阶段。硬件制作可以在实验室自行完成或委托加工制作，硬件调试包括器件测试、电路板调试、子功能模块调试、控制柜的安装调试等;软件调试是根据软件流程框图编制各模块程序的源代码，采取设置断点、单步追踪等手段检验软件模块的功能及正确性，然后进行编译以及必要的连接，生成计算机可执行的目标代码。 当硬件和软件分别调试通过后就可以进行系统的组装，组装是离线仿真和调试阶段的前提和必要条件。 3.离线仿真和调试阶段 所谓离线仿真和调试是指在实验室而不是在工业现场进行的仿真和调试。离线仿真和调试后，还要进行考机运行。考机的目