计算机控制系统设计与实现

1、n 计算机控制系统的工程设计计算机控制系统的工程设计既是一个既是一个理论问题理论问题，又是一个，又是一个工程问题工程问题（1 1）掌握生产过程的）掌握生产过程的工艺要求；工艺要求；（2 2）了解）了解被控对象被控对象的动态和静态特性；的动态和静态特性；（3 3）熟悉检测、计算机、通信、自动控制等技术。）熟悉检测、计算机、通信、自动控制等技术。第第9 9章章 计算机控制系统设计与实现计算机控制系统设计与实现n计算机控制系统的计算机控制系统的包括：包括：建立被控对象的建立被控对象的数学模型数学模型；确定满足一定技术经济指标的确定满足一定技术经济指标的系统目标函数；系统目标函数；寻求满足该目标函数的

2、寻求满足该目标函数的控制规律控制规律；选择适宜的选择适宜的计算方法计算方法和和程序设计语言程序设计语言；进行进行系统功能的软、硬件界面划分系统功能的软、硬件界面划分，并对硬件提出具体，并对硬件提出具体要求。要求。 可靠性高：可靠性高：控制计算机工作环境恶劣、对安全性要求高控制计算机工作环境恶劣、对安全性要求高 操作性好：操作性好：操作简单、维护方便操作简单、维护方便(模块化结构模块化结构) 满足设计要求：满足设计要求：工艺上可实现、达到性能指标要求工艺上可实现、达到性能指标要求 实时性强：实时性强：对事件能及时作出反映：定时事件、随机事件对事件能及时作出反映：定时事件、随机事件 通用性、扩展性

3、好：通用性、扩展性好：模块化结构、标准总线模块化结构、标准总线 经济性好：经济性好：性价比高、投入产出比低性价比高、投入产出比低 保密性好：保密性好：技术保密、软件加密技术保密、软件加密计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统设计原则和步骤计算机控制系统设计原则和步骤 n 确定任务阶段n 工程设计阶段n 离线调试阶段n 在线调试和投运阶段被控对象被控对象需求分析需求分析系统规模系统规模采用成熟技术采用成熟技术现成软、硬件现成软、硬件系统总体方案设计系统总体方案设计 1.硬件总体方案设计：画方块图硬件总体方案设计：画方块图 确定系统的结构和类型；确定系统的结构和类型； 确定系统的构成方式；确定

4、系统的构成方式； 现场设备选择；现场设备选择； 其他方面的考虑其他方面的考虑 2.软件总体方案设计：黑箱设计法软件总体方案设计：黑箱设计法 3.系统总体方案系统总体方案被控变量数输入/输出变量数推荐采用的集成基础系统规模15110单回路数字控制器分布式微系统23010100工业控制计算机/PLC 单机系统500 DCS/FCS系统巨型系统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 被控对象参数的数量和种类以及各参数的范围被控对象参数的数量和种类以及各参数的范围 必须注意分辨率、转换速度、量程范围等技术指标必须注意分辨率、转换速度、量

5、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05v， 15v， 010mA，420mA，及热电偶、热电阻和各种变送器信号 AO模板输出可能是05v， 15v， 010mA，420mA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。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。 理论性和实践性都很强理论性和实践性都很强确定系统的数学模型确定系统的数学模型理论建模和实验建模理论建模和实验建模计算机计算机仿真仿真控制算法控制算法离散化设计离散化设计复杂规律设计复杂规律设计 包括算法程序、打印、显示、报警、标度变换、数字滤波，通信、

6、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。监控程序和自诊断程序。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）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 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 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本章小结u系统设计的原则u系统设计的步骤：4个阶段u系统的工程设计与实现