计算机控制系统 教学课件 ppt 作者 马应魁 张虎 主编 张国华 主审第七章_软件技术.ppt

第七章 计算机控制系统软件基础 第七章 计算机控制系统软件技术基础Software Technology of Computer Control System Department of Control Science Engineering, Zhejiang University 本章主要内容 概述 面向计算机控制的操作系统 计算机控制系统中的数据库 数据库的接口设计 计算机控制系统的应用软件 第一节 Unit 1 概述 Introduction 本节主要内容 计算机控制系统软件技术基础 计算机控制系统软件构成 计算机控制系统软件特点 7-1-1 计算机控制系统软件技术基础（1） 计算机应用系统中的软件 系统软件 工具软件 应用软件 数据收集部分 数据分析部分 输出控制部分 监督部分 7-1-1 计算机控制系统软件技术基础（2） 计算机控制系统中软件的发展 小规模的、解决单一问题的应用程序 用于满足工业过程计算机控制不同规模控制系统的商品化软件 规范化、系统化的软件工程程序设计 7-1-2 计算机控制系统软件构成（1） 系统软件 计算机控制系统应用软件开发平台和操作平台 应用软件 监控平台软件、基本控制软件、先进控制软件、约束控制软件、操作优化软件、最优调度软件和企业计划决策软件等 (按软件用途 ) 控制与优化为第一级，最优调度和计划决策为第二级 (按照分级控制系统或CIMS的观点 ) 7-1-2 计算机控制系统软件构成（2） 最基本的计算机控制系统应用软件 直接（控制）程序 参与系统的实际控制过程，完成与各类信号的采集、处理和各类控制信号的输出任务 规范服务性程序 完成系统运行中的一些规范性服务功能的程序,如报表打印输出、报警输出、算法运行、各种画面显示等 辅助程序 接口驱动程序、检验程序、设备自诊断程序等 7-1-3 计算机控制系统软件特点（1） 计算机控制系统的整个组成 硬件是基础，而过程控制系统软件是整个系统的关键 过程控制系统软件组成 系统组态程序、前台控制程序、后台显示、打印、管理程序以及过程数据库等 控制系统软件实现的功能 实时数据采集、闭环控制输出、逻辑控制、报警监视、画面显示和报表输出、可靠性措施、管道功能、数据通信、应用功能等 7-1-3 计算机控制系统软件特点（2） 衡量一个过程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 系统内各种功能能否完善地协调运行 人机接口是否良好 系统的可扩展性能如何 对过程控制系统软件设计者的要求 具备丰富的自动控制理论知识和实际经验 深入了解计算机系统软件，包括操作系统、数据库等 既熟悉控制现场要求，又熟练掌握编程技术 第二节 Unit 2 面向计算机控制的操作系统 Computer Control Oriented Operation System 本节主要内容 操作系统的功能和任务 操作系统的分类 实时多任务操作系统 嵌入式操作系统 7-2-1 操作系统的功能与任务（1） 操作系统 主要目的是控制与 管理计算机的硬件 和软件资源。合理 地组织计算机工作 流程，方便各种用 户使用计算机 7-2-1 操作系统的功能与任务（2） 不同观点看操作系统 从用户的观点 从资源管理的观点 从进程的观点 从软件层次的观点 操作系统的工作方式分成三大类 批处理系统、分时系统和实时系统 7-2-1 操作系统的功能与任务（3） 操作系统的功能 作业(job)管理：“脱机”和“联机”两种方式 处理机（CPU）管理：作业调度、进程调度 存储管理：内存分配、内存保护、内存扩充 设备管理：设备分配、设备驱动、虚拟设备 文件管理：文件存储与检索、文件操作、文件保护与控制 7-2-2 操作系统的分类 操作系统按功能分类 批处理操作系统 分时操作系统 实时操作系统 按计算机配置分类 按用户/任务分类 单一/多个用户， 单/多任务 7-2-3 实时多任务操作系统（1） 实时多任务操作系统 就是能够执行多任务的实时操作系统 应具备的特征 异步事件响应：要有异步I/O和中断处理能力 切换时间短 中断等待时间短 优先级中断和调度 抢占式调度 同步 7-2-3 实时多任务操作系统（2） 实时多任务操作系统与批处理操作系统的区别 大多数实时多任务操作系统CPU的负荷率应保证在30%之内，这样CPU有足够的能力进行“即时” 响应 实时多任务操作系统与分时操作系统的区别 要求的实时响应时间随系统的要求而变化 7-2-4 嵌入式操作系统(1) 嵌入式系统 同时将操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中的一种系统 应用软件、操作系统与硬件系统一体化 具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点 特别适合于要求实时的和多任务的体系