文档介绍：第9章计算机控制系统 设计与实现
计算机控制系统设计原则
对于不同的控制对象,系统设计具体要求是不同的,但设计的基本要求是大体相同的。具体表现在:
1 系统应具有优良的操作性能
操作性能好,包括两个含义,即使用方便和维修容易。
硬件和软件设计时都要考虑这个问题。在配置软件时,就应考虑配置什么样的软件才能降低对操作人员专业知识的要求。硬件方面,零部件的配置应便于操作人员维修。
2 通用性好、便于扩充
一个计算机控制系统,一般可以控制多个设备和不同的过程参数,但各个设备和控制对象的要求是不同的,而且控制设备还有更新,控制对象还有增减。
系统设计时应考虑能适应各种不同设备和各种不同控制对象,使系统不必大改动就能很快适应新的情况。
这就要求系统的通用性要好,能灵活地进行扩充。
3 可靠性高
可靠性高是计算机控制系统设计最重要的一个基本要求。
一旦系统出现故障将造成整个生产过程的混乱,引起严重后果。
因此在计算机控制系统设计时,通常应考虑后援手段,如配备常规控制装置或手动控制装置作后备。
通常可直接采用多台计算机组成热备份(备份机与控制机同时工作但不介入控制,一旦主控制机有故障就切换到备份机上)或冷备份(备份机处于待工作状态,一旦主控机有故障就启动备份机投入工作)等工作方式来提高系统的可靠性。
4 实时性好
工业控制机的实时性,表现在对内部和外部的事件能及时地响应,并做出相应的处理,不丢失信息、不延误操作。
5 设计周期要短,价格要便宜
计算机应用技术发展迅速,各种新技术和产品不断出现,在满足精度、速度和其它性能要求的前提下,应缩短设计周期和尽可能采用价格低的元器件,以降低整个控制系统的费用。
计算机控制系统设计步骤
1 研究被控对象、确定控制任务
2 确定系统整体方案
(1) 确定系统的性质和结构
(2) 确定执行机构方案
(3) 控制系统总体“黑箱”设计
(4) 控制系统层次以及硬件、软件功能划分
在总体方案设计完成后,形成了系统组成的粗线条框图结构、硬件与软件划分等文件,供详细设计使用。以此作为进一步设计的依据。
3 建立数学模型,确定控制算法
4 硬件的设计
(1)确定过程的输入、输出通道及其处理方式
(2)计算机系统选择
(3)过程通道及接口设计
(4)控制台设计
(5)可靠性设计
(6)硬件调试
5 软件的设计
(1) 选择编程语言
①汇编语言
②高级语言
③混合语言
(2) 软件设计步骤
①问题定义
②细化设计
③编制源程序
④形成可执行代码
⑤调试
6 系统仿真与调试
(1) 实验室硬件联调
(2) 实验室软件联调
(3) 实验室系统仿真
7 现场安装调试
计算机控制系统输入/输出通道设计 一过程输入输出通道的组成与功能
根据过程信息的性质及传送方向,过程通道包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。
要对工业现场实现控制,就必须对它的运行状态进行检测。模拟量输入通道和数字量(开关量)输入通道就是为此而设置的两种检测通道。