文档介绍：计算机控制系统-软件设计与应用
概述
数据采集系统的软件设计
人机接口及人机界面简介
计算机控制技术
工控软件简介
本章小结
思考题
计算机控制系统软件构成
计算机软件
系统软件
应用软件
操作系统:
开发系统
程序设计语言:汇编、高级语言(VB、
VC、C++、C#、Delphi…)
数据库管理系统:
大型数据库(DB2、Oracle、Sybase、Informix…)
Web数据库
桌面数据库(Excel、Access、SQL Server…)
实时数据库(InfoPlus、PI、ONSPCE…)
工控软件平台(几十种):如组态王
KingView、KingACT;InTouch、InControl;
iFIX;Citcet;、Step7…
过程监视:
巡回检测
数据处理(有效性检验、数字滤波、标度变换、报警…)
过程分析
人机界面…
过程控制:开环/闭环控制(简单、复杂、先进控制)
信息管理
Windows、Unix、Linux、OS/2
概述
◆分类
接口驱动程序
执行软件数据处理及控制算法程序
按功能可分为人机界面程序等
管理软件: 起组织调度作用,着眼全局、逻辑严密。
2类开发方法:编程和组态
①编程:难度大、周期长,但针对性强、易实现复杂控制(如最优、先进控制等)
②组态:简单易学、可靠性高,易实现常规控制。复杂控制算法软件包须另购或
自行开发。
完成过程信息的采集、处理、运算、显示、打印、控制输出等实质性的功能,偏重算法效率、强调实时性。
●开发应用软件的一般过程
概述
组态软件的开放性:遵从IEC61131-3标准、 OPC规范
利用通用、开放的工控软件(由软件制造商提供,集成了多种硬件设备驱动程序,使之适用于不同的硬件配置和控制领域)进行二次开发。
组态软件包括监控组态软件(用于数据采集和人机监控画面的组态,如组态王/Citect/Intouch、FIX/iFIX等)和控制组态软件(用于控制策略的组态,如Genie KingACT/InControl等)
◆数据采集系统的构成及功能
数据采集系统的软件设计
◆数据采集系统的软件设计流程图
对生产过程的各种参数(信息)进行定时采集、检查(有效性及越限检查)、处理(数字滤波、线性化、工程量转换等)、存储、显示(以数字、图形方式等) 、打印(定时制表、CALL制表) 、报警(按不同级别)等。
DAS硬件构成= AI/DI通道+ 计算机系统
◆数据采集系统的数据处理
数字滤波、线性化、工程量转换、报警等。
软件由主程序和时间中断服务程序(包含各种功能模块)构成。
◆有效性检查
◆数字滤波
◆线性化处理
◆工程量(标度)变换
◆报警处理
数据处理
滤波
硬件滤波:如RC滤波器(能有效地抑制高频干扰)
软件滤波
数字滤波
能有效地抑制低频干扰
滤波
数字滤波是对采样信号进行平滑加工,提高信噪比、消除或减少各种干扰信号的影响,以保证计算机数据采集或控制系统的可靠工作。
数字滤波
采样信号Xi
(i=1~n)
Yn(供CPU作进一步处理)
l 限幅/限速滤波
l 算术平均/加权滤波
l 中值滤波
l 惯性滤波
常采用的数字滤波方法:
数字滤波
Xn |Xn-Xn-1 |≤△X
Yn=
Xn-1 |Xn-Xn-1 | > △X
限幅滤波
中值滤波
惯性滤波
复合滤波
限速滤波
算术平均
加权平均
x
t
(n-1)T
nT
(n+1)T
△x
>△x
数字滤波
递推平均
数字滤波
限幅/限速滤波:对抑制带有随机性的干扰较为有效。
算术/梯推平均法:对周期性的干扰有良好的抑制作用,适于快变参数。
加权平均法: 适用于纯滞后较大的对象;中值滤波:有效地滤去脉冲干扰。
惯性滤波:可视为一阶低通RC滤波器的数字形式,是一种动态滤波方法;
适合高频或低频的干扰信号。
复合滤波:两种以上滤波方法的结合,以得到较好的滤波效果。如:将中
值滤波与算术平均滤波相结合,即连续采样N次,去掉Xmax、
Xmin,再计算 Yn ,则既可去掉脉冲干扰,
又可滤去周期性干扰,这对快慢参数均适用。
适用于压力、流量等信号的平滑加工,其平滑程度取决于N 的大小。一般,流量取N=12,压力取N=4 。