应用程序设计与实现技术forhoursPPT课件

.,1,第六章应用程序设计与实现技术,6.1程序设计技术,计算机控制系统的组态功能可分为硬件组态和软件组态。,6.1.1模块化与结构化程序设计6.1.2高级语言与汇编语言混合编程6.1.3工业控制组态软件,硬件组态根据不同的控制对象，以工业控制机为主，选择相应的功能模板，组成各种不同的应用系统。,.,2,.,3,软件组态以工业控制组态软件为主来实现。主要有以下8种组态功能。,1、控制组态2、图形生成3、显示组态4、I/O通道登记5、单位名称登记6、趋势曲线7、报警系统8、报表生成,(1)日本山武公司的SLPC4B-001H(forSDC40数字调节器)(2)日本横河公司CS1000(3)力控组态(4)北京和利时系统工程股份有限公司的FacView,.,4,.,5,.,6,.,7,.,8,6.3测量数据预处理技术,测量数据预处理，即线性化处理、标度变换和系统误差的自动校准。,6.3.1系统误差的自动校准,系统误差是指在相同条件下，经多次测量其值保持恒定或按某种已知的规律变化的误差。,6.2数据结构及其应用技术,.,9,实际输入电压,x1为测量输入x0为0输入测量值,.,10,1、全自动校准,自动校准是在系统开机后或每隔一定时间自动测量基准参数，然后计算误差模型，获得并存储误差补偿因子。在正式测量时，根据测量结果和误差补偿因子，计算校准方程，从而消除误差。,.,11,优点：测得的V与放大器的漂移和增益变化无关，与基准电压的精度也无关。缺点：只适于基准参数是电信号的场合，并且不能校正由传感器引入的误差。,设数字调零后测得的数据分别为xR(接校准输入yR时)和x(接被测输入y时)，则,优点：特别适用于传感器特性随时间会发生变化的场合。,式中，x0为地输入测量值；x1为基准电压输入测量值。,2、人工自动校准,.,12,在-2000范围内，有,在0850范围内，有,其中,线性化处理：利用分度表（温度与铂热电阻阻值的对应关系表），多段线性化；查表。,1、铂热电阻的阻值与温度的关系（Pt100）,6.3.2线性化处理和非线性补偿,.,13,铁-康铜热电偶（0400范围内，允许误差DL时，偏差报警状态DLA为“1”。,3、输入补偿,ICM=0时，代表无补偿，ICM=1时，代表加补偿，ICM=2时，代表减补偿，ICM=3时，代表置换补偿，,利用加减输入补偿，可以分别实现前馈控制和纯滞后补偿控制。,输入补偿方式ICM：,.,25,4、非线性特性,用于实现非线性PID控制（0K1）或带死区的PID控制(K=0)。,偏差处理数据区存放：ICV(输入补偿量)，DLA、CDV，2个状态量D/R、ICM，4个参数DL、-A、+A和。,.,26,6.4.3控制算法的实现,软开关DV/PV：置DV位置，选用偏差微分方式；置PV位置，选用测量微分方式；,TI、TD)、采样控制周期T，DV/PV，积分分离值，控制量上下限值(MH、ML)，控制量Uk，历史数据(e(k-1)、e(k-2)、u(k-1)。,PID计算数据区存放：,PID参数(KP或、,.,27,6.4.4控制量处理,1、输出补偿,输出补偿方式OCM：OCM=0时，代表无补偿，OCM=1时，代表加补偿，OCM=2时，代表减补偿，OCM=3时，代表置换补偿，,.,28,软开关FH/NH：置NH位置，输出控制保持不变，即u(k)=u(k-1)；置FH位置，正常输出方式；,2、变化率限制,3、输出保持,.,29,软开关FS/NS：置NS位置，u(k)=预置安全输出量MS；置FS位置，正常输出方式；,控制量处理数据区存放：OCV(输出补偿量)，OCM(补偿方式)，MR(变化率限制值)，2个软开关FH/NH、FS/NS，MS(安全输出量)，CMV(控制量)。,4、安全输出,.,30,6.4.5自动手动切换,1、软自动/软手动,软开关SA/SM：置SA位置时，代表正常自动状态；置SM位置时，代表计算机手动状态；,.,31,从手动到自动的无扰切换：手动状态(SM或HM)状态下，使CSV跟踪CPV，历史数据e(k-1)、e(k-2)清零，u(k-1)跟踪手动控制量(MV或VM)。,自动手动切换数据区存放：SMV(软手动控制量)，2个软开关SA/SM、HA/HM，MH、ML，MV(控制量)，VM(手操器输出)。,从输出保持状态或安全输出状态到自动的无扰切换,从自动到手动的无扰切换(操作正常，能自动实现),3、自动/手动,4、无平衡无扰动切换,2、控制量限幅,.,32,6.5.1量化误差来源,1、A/D转换的量化效应,6.5系统的有限字长数值问题,4、D/A转换的量化效应,2、控制规律计算中的量化效应,3、控制参数的量化效应,.,33,6.5.2A/D、D/A及运算字长的选择,1、A/D转换器的字长选择,(2)分辨率(D0),输入信号的动态范围,2、D/A转换器的字长选择,一般可选D/A字长小于或等于A/D字长。,.,34,一般浮点数运算精度比定点数运算精度高，但花费时间较长。,3、运算字长选择,.,35,6.6.1数字滤波技术,1、算术平均值法,6.6软件抗干扰技术,对被测参数连续采样m(奇数)次，并按大小顺序排列，取中间值作为本次采样的有效数据。,2、中位值滤波法,平均值滤波法适用于周期性干扰的滤波；,中位值滤波法适用于偶然的脉冲干扰；,.,36,4、惯性滤波法,3、限幅滤波法,限幅滤波法适用于偶然的脉冲干扰；,.,37,惯性滤波适用于高频及低频的干扰信号；加权平均值滤波法适用于纯迟延较大的被控对象。,6.6.2开关量的软件抗干扰技术,1、开关量输入抗干扰措施,2、开关量输出抗干扰措施,多次重复采集，直到结果一致为止。,重复输出同一个数据；,重要的输出设备建立检测通道。,数据锁存器尽可能与CPU安装在同一电路板上；,.,38,在关键的地方人为地插入一些单字节指令(NOP)或将有效的单字节指令重复书写；,6.6.3指令冗余技术,6.6.4软件陷阱技术,软件陷阱是一条引导指令，强行将俘获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序