【5A文】计算机控制系统设计与实现.ppt

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1、计算机控制系统的工程设计——既是一个理论问题，又是一个工程问题（1）掌握生产过程的工艺要求；（2）了解被控对象的动态和静态特性；（3）熟悉检测、计算机、通信、自动控制等技术。第9章计算机控制系统设计与实现计算机控制系统的理论设计包括：建立被控对象的数学模型；确定满足一定技术经济指标的系统目标函数；寻求满足该目标函数的控制规律；选择适宜的计算方法和程序设计语言；进行系统功能的软、硬件界面划分，并对硬件提出具体要求。☻可靠性高：控制计算机工作环境恶劣、对安全性要求高☻操作性好：操作简单、维护方便(模块化结构)☻满足设计要求：工艺上可实现、达到

2、性能指标要求☻实时性强：对事件能及时作出反映：定时事件、随机事件☻通用性、扩展性好：模块化结构、标准总线☻经济性好：性价比高、投入产出比低☻保密性好：技术保密、软件加密计算机控制系统设计原则计算机控制系统设计原则和步骤计算机控制系统的基本步骤确定任务阶段工程设计阶段离线调试阶段在线调试和投运阶段被控对象需求分析系统规模采用成熟技术现成软、硬件系统总体方案设计1.硬件总体方案设计：画方块图●确定系统的结构和类型；●确定系统的构成方式；●现场设备选择；●其他方面的考虑2.软件总体方案设计：黑箱设计法3.系统总体方案被控变量数输入/输出变量数推

3、荐采用的集成基础系统规模1~51~10单回路数字控制器分布式微系统2~3010~100工业控制计算机/PLC单机系统<100100~1000小型DCS/FCS系统小型系统100~5001000~5000中型DCS/FCS系统大型系统>500DCS/FCS系统巨型系统被控变量个数与推荐采用的系统集成基础控制主机和I/O通道的选择1.系统结构形式确定选用现成的微型机系统利用普通PC机进行开发不仅考虑被控对象和控制任务，还要考虑到用户的经济能力采用标准功能模块构成系统从芯片级设计微机系统系统结构形式2.I/O通道的选择被控对象参数的数量和种类以

4、及各参数的范围（1）数字量（开关量）输入输出（DI/DO）模板（2）模拟量输入输出（AI/AO）模板必须注意分辨率、转换速度、量程范围等技术指标TTL电平的DI/DO带光电隔离的DI/DOAI模板的输入可能是0~±5v，1~5v，0~10mA，4~20mA，及热电偶、热电阻和各种变送器信号AO模板输出可能是0~5v，1~5v，0~10mA，4~20mA3.变送器和执行机构的选择根据被测参数的种类、量程、被测对象的介质类型和环境选择具体型号。（1）变送器温度变送器、压力变送器、液位变送器、流量变送器、电量变送器（2）执行机构气动调节阀、电动

5、调节阀、电磁阀、有触点和无触点开关，步进电机等控制算法的确定与应用程序设计1.控制算法的确定理论性和实践性都很强确定系统的数学模型理论建模和实验建模计算机仿真控制算法离散化设计复杂规律设计2.应用程序设计包括算法程序、打印、显示、报警、标度变换、数字滤波，通信、监控程序和自诊断程序。硬件调试软件调试系统联调标准功能模板A/D和D/A模板开关量输入输出模板现场仪表和执行机构通信功能（针对分级计算机控制系统）子程序功能模块（控制模块）主程序整体调试硬件和软件结合测试测试印刷版（针对芯片级系统）系统的调试与试运行1.系统调试2.系统仿真（实验）

6、半物理仿真——将被控对象用实验模型代替长时间运行—考机特殊运行条件考验——高温、低温剧变，振动、电磁干扰、掉电3.在线调试和试运行从小到大，从易到难，从手动到自动，从简单回路到复杂回路。编制开发文件编制各种系统文件——如安装手册、使用及维护说明、硬件和软件方面的技术说明交付使用系统完整、可靠、可运行便于用户使用、管理和维护，吸收一定的系统使用人员参与研制或举办学习班本章小结系统设计的原则系统设计的步骤：4个阶段系统的工程设计与实现系统总体方案设计控制主机与I/O通道的选择控制算法的确定与应用程序设计变送器和执行机构的选择系统的调试与试运行

7、基本要求掌握系统的设计原则与步骤掌握硬件总体方案设计的主要内容