计算机控制系统第九章

计算机控制系统第九章计算机控制系统设计与实现原则与步骤

系统设计的原则

1.安全可靠系统的可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。平均无故障时间MTBF（MeanTimeBetweenFailure）MTBF反映了系统可靠工作的能力。平均维修时间MTTR（MeanTimeToRestoration）MTTR表示系统出现故障后立即恢复工作的能力。原则与步骤

系统设计的原则

（1）高性能的主控模板。（2）可靠的控制方案，并具有各种安全保护措施，比如报警、事故预测、事故处理和不间断电源等。（3）后备装置。对于一般的控制回路选用手动操作为后备；对于重要的控制回路，选用常规控制仪表作为后备。（4）各种软、硬件的冗余设置。原则与步骤2.满足工艺要求3.操作维护方便4.实时性强5.通用性好6.经济效益高系统设计的原则

原则与步骤

系统设计的步骤

（1）工程项目与控制任务的确定阶段；（2）工程项目的设计阶段；（3）离线仿真和调试阶段；（4）在线调试和运行阶段。

原则与步骤

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性修改(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)签订合同书原则与步骤(1)组建项目研制小组(2)系统总体方案设计

1)系统总线与主机机型

2)I/O接口

3)变送器

4)执行机构

5)其它现场设备(3)方案论证与评审(4)硬件和软件的细化设计(5)硬件和软件的调试(6)系统的组装2.工程项目的设计阶段原则与步骤3.离线仿真和调试阶段4.在线调试和运行阶段图9-1离线仿真和调试阶段流程控制系统设计的一般步骤控制系统的设计一般分为以下几个步骤：系统总体控制方案的设计、机型的选择、控制算法的设计、硬件设计、软件设计、系统联调。系统整体控制方案的设计1、确定控制任务:控制系统的整体结构、微机的作用2、软硬件的功能分配3、接口设计：（1）、选用专门的功能接口板（2）、选用通用的接口电路（3）、用集成电路自行设计4、通该道设和计5、操驰作员崖控制痛台的朽设计微型纪计算坡机的踢选择1、组良装方词案2、单龄板机寸或单忠片机弄方案4、通吧用微秧型计才算机船系统应方案5、通阁用工讯业控投制计吗算机屿系统骆方案一、颜微型除计算亭机系铃统构施成方咐案选来择3、可绑编程森控制负器二、火微型糕计算驳机系柜统性禽能指等标选裙择1、完土善的沫中断介系统2、足础够的那存储繁容量3、完恩备的控输入享输出仙通道夺和实阵时的换时钟4、足液够的吵数据保处理什能力、控款制算辫法的翅设计控制落算法软的设办计要喊充分配考虑不：控关制速岸度、远控制楚精度勺、系哀统稳括定性怕、蚕可实效现性警。、硬搞件的聋设计、软割件设天计、系左统的米联调7.职2、微翅型计浴算机春控制低系统宫的软胖件、软独件的军分类1、系夫统软肆件2、应惕用软封件1）控慈制程穗序2）数苗据采雷集及赖处理芒程序3）巡距回检寨测程结序4）数兵据管缠理程追序控制蜡程序顽的语宣言选释择及相设计猛步骤一、城语言趟的选板择1、机险器语雾言2、汇咏编语同言3、高学级语贞言二、根应用谷程序乐的设治计步撇骤和全方法设计巡寿步骤正：问做题的牙定义鸣、程命序设每计、遇编码艘、调级试、输改进愉、再街改进设计欢方法欣：模爸块化险设计棉思想上、结级构化言设计糖思想4、组桂态软疯件可靠影性技零术简易竹的手涛动备忠用方袋式即予采用热手动需操作在方式刷实现摊对自趟动控柱制方飞式的更备用淹。当网自动澡方式百发生页故障娘时，页通过挺切换返成手圾动工斥作方埋式，草来保冬持系另统的萌控制众功能今。一般痒在进弯行计善算机嫁控制我系统袄设计休时，撕主要猪包括壁如下孟关键朝部件蔬的冗叹余设煎置：较电源淘冗余饮、输肢入/输出袋模块吗冗余巨、控短制回虫路冗抹余、谱控制威网络齐冗余损以及写操作鲜站冗雾余等滋。基于护工业PC的计造算机傻测控苗系统渠设计图9-印11发酵苦过程谷控制钻点示阿意图1.温度率控制图9-吗12分程超控制栋系统奸原理摧图应用环实例2.欣压力盛控制3.恋pH饺值控苹制4.策溶解伍氧（公DO帆）值驶的控食制应用纹实例表9-肉2监控浓点情雕况一浩览表描述范围说明描述范围说明发酵罐内的温度Pt1000～1500C回水温度Pt1000～1500C发酵罐内的PH值4～20mA0～14进水温度Pt1000～1500C发酵罐内的溶氧4～20mA0～150%发酵罐内压力0～1KPa发酵罐的空气流量0～10KPa/0～120m3/min冷水控制阀DO输出电磁阀电机转速4～20mA蒸汽控制阀DO输出电磁阀空气流量控制阀AO输出电动阀氨流量控制阀DO输出空气开关排出气体流量控制阀AO输出电动阀变频调速器AO输出电动阀应用且实例图9-犁13基于IP裹C的计伍算机替测控拦系统骑示意姓图基于甲网络晶结构殿的计诸算机态测控牲系统诞设计图9-尤14污水角处理个厂工体艺流济程图人工选控制当污壮水厂纷处于猫检修煌、手职动工浑况时纯采用兔人工针控制沸方式潜。操舌作人阴员通披过污从水厂锡操作孔台上距的操禽作按宿钮，纱启动框或停杜止相叔关的馆设备萌，RT爸U只检伐测设旨备的匀运行决工况熟、生令产数兽据和池故障钩判断兆，并陆送中昏央控松制计点算机削进行配显示妖，不杠进行盆故障艇保护看控制杏。1.污水丛厂监好控系壳统的鞠控制哗方式RT宰U自动炮控制就地RT民U采集屿现场田数据顿（如嗓液位械、流充量、晒压力芳和溶凯解氧瓣浓度退等）勒，经黎分析毕处理旺，自鹿动控零制现踪蝶场的造机械表设备池如阀只、格侵栅、擦转碟莲和泵元等。液它主硬要包终括：RT体U对氧喂化沟萄溶解法氧浓病度的年自动庸控制斑，RT皱U对机流械格予栅清耐污的棋自动通控制假，RT屠U对回州流污数泥的贷自动锅控制寒，故思障监答测和养保护包控制景。中控拼室远捡程遥婶控操作产人员谜在中驶央监蔽控计混算机毙上通片过键娇盘发微布控萌制指袋令至孙各个斜现场RT孝U控制命器，竟远程到遥控耻各现苏场设佳备的脚工作舍。1.污水创厂监叛控系思统的纽奉控制糟方式考虑集一座己氧化绪沟设挖置有3台溶者解氧感分析熊仪，18台转炕碟（确其中6台可火变频毛调速凝）。除其控列制流闯程如夏图9-伶15所示曾。溶粪解氧栗的控组制可篮有两萌种方肉案：第一逢种是钱由2台可挪变频趋调速怒转碟摊和4台二秧级调誉速转影碟与禽一台马溶解不氧分唯析仪丽组成虾一套原控制勒系统里，这劫样一远座氧笑化沟相有三耐套控廉制系库统。该方叮案调肝节响诸应较扔快，展也有鸽利于扎整个洒氧化托沟中款溶解拥氧的叠均匀豪分布烧，但传对溶驾解氧盲分析齿仪的屋可靠缘瑞性要奖求较盼高，绩必须束每台寒正确同。(2话)氧化肾沟溶碌解氧沙控制另一念种方饰案是鸟对3台溶群解氧删分析抵仪的炼检测扫信号问先进鸦行前正置处息理，皮包括赏信号惯可靠渡性分犯析和主信号阶平滑必滤波赌等，君得到贴一个斜较为孤正确捐的平忙均信案号值仪。然捉后按紧此值盗同时梅去控洽制6台可环变频句调速骄的转菌碟和12台二乔级调鉴速转趴碟。该方班案与曾第一穴种方萍案相编反，大只要锤其中砖一台邪溶解辞氧分海析仪踩可靠垮即能耗实现讲正常纽奉自动堤运行捞。(2包)氧化却沟溶些解氧或控制图9-怒15氧化炉沟溶偏解氧万控制烟流程概示意酱图初沉牺污泥允泵房勒内设国两台哄进泥遮泵。胁进泥拴管上浇各设驶一个顶进泥检阀，气泵房惠前池光内设恼置高轿低泥炭位开牌关。姨泵房蒙前池侍泥位纺控制时策略订为：慨按时笑间周泪期控乳制泵雅和阀屡的启其停。暴而时肠间周敞期的窄设定表修正社有两饲种方靠式：努①人雨工设索定；砍②按级泥位锤开关塑的动孙作来巾作出蓝修正绍。如耻图9-摧16所示恶，若浑高位爸开关拣动作显，一盈方面膊立即城启动顽第二典台泵妖，另苗一方折面修蜘正时步间周端期的懂设定馋，减牙小△T（△T可“浑正”溪可“新负”口，“码负”娃表示溜两台项污泥佣泵同盼时运闯转）竿。若削低位泡开关代动作挑，则租相反枯。(3次)初沉敞池污长泥泵颈房前摧池泥扒位控焰制应用胜实例图9-浮16进泥敬泵运像行时至间示里意图应用勇实例回流做污泥的系统启把二症沉池届中沉而淀下批来的目绝大递部分暴活性告污泥敞再回箩流到库氧化谊沟，弹以保宜证氧友化沟掘中有自足够掠的微沉生物图浓度项。回亩流污雷泥量婶和回巾流比碗是活短性污移泥系摘统的竖重要沟工艺搅参数稍。回流架比是辜指回益流污谦泥量名与入崇流污转水量轧之比回流干系统手的控妙制有夏三种队方式致：①叙保持滨回流不量恒傲定；孤②保耗持回瓣流比去恒定爹；③篮定期蚕或随延时调巴节回湾流量损及回钻流比尸，使继系统超状态补处于野最佳晌。(4久)回流睛污泥摄控制实际纽奉采用训第2种和眯第3种相厕结合宵的方奔式图9-镰17活性蒙污泥衰回流竞比控涝制示起意图应用恋实例①按恋时间跟周期乞启停帐。②按姑格栅粪前后捷液位垮差来晴决定寸启停垃。当麻液位从差超条过某胀个数言值（国如0豪.2缓m）辩时，框启动肝格栅规除污梨机；陡液位辽差小阳于某钳个值蜂（如忍0.洁1m熔）时零，停宣格栅起除污滔机。③当挠液位屯差低少于某庸个值巧时，膛按时向间周源期启帖停，沿而当喝液位邪差高塞于某视个值哲时立毛即启旁动并海连续惨运行动，直些到液炎位差层达到海正常输范围艰，格乓栅恢简复按蹲时间导周期潜运行摔。(5竞)栅渣狸清除代控制应用瘦实例图9-岸18栅渣侨清除箩控制饼示意钓图应用尼实例图9-苦19污水连处理庙厂计颂算机供控制株系统皇网络拨结构洋示意歇图应用扑实例(1阁)精确凝度框指蜘在正威常使涝用条坡件下柔，仪控表测与量结谎果的贿准确氧程度住，误拨差越川小，互精确样度越弃高。代一般帅生产杨过程缎物理徒量检却测仪惠表的急精确阵度为±1毕%，水浸质分承析仪冬表的衔精确这度为±2样%（测裕高浊主水的拨浊度勾仪的弦精确垦度为±5漏%）。(2耕)响应牲时间变当对葵被测奴量进棒行测从量时蜓，仪暴表指轧示值缘瑞