计算机控制系统设计与实现.ppt

1,计算机控制系统设计与实现,2,计算机控制系统的设计既是一个理论问题,也是一个工程问题。本章主要介绍计算机系统设计的原则与步骤、计算机控制系统的工程设计与实现、计算机控制系统的设计举例。,第八章计算机控制系统设计与实现,3,8.1系统的设计原则与步骤,8.1.1系统设计的原则,安全可靠操作维护方便实时性强通用性好经济效益高,4,计算机控制系统的工程项目的研制可分为四个阶段：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,8.1.2系统设计的步骤,5,(1)组建项目研制小组(2)制定系统的总体方案(3)方案的论证与送审(4)硬件与软件的分别细化设计(5)硬件和软件的分别调试(6)系统的组装,2.工程项目与控制任务的确定阶段,6,3.离线仿真和调试阶段在实验室而不是在工业现场进行仿真和调试。离线仿真和调试后还要进行考机运行，以便在连续不停机的运行中暴露问题和解决问题4.在线调试和运行阶段即将系统和生产过程联接在一起，进行现场调试和运行。系统正常运行后，可组织验收。验收是系统项目最终完成的标志,7,8.2系统的工程设计与实现8.2.1系统总体方案设计1.硬件总体方案设计(1)确定系统的结构和类型(2)确定系统的构成方式(3)现场设备选择(4)其它方面的考虑2.软件总体方案设计,8,3.系统总体方案(1)系统主要功能、技术指标、原理图及文字说明(2)控制策略和控制算法(3)系统硬件结构及配置(4)方案比较和选择(5)保证性能指标要求的技术措施(6)抗干扰和可靠性设计(7)机柜或机箱的结构设计(8)经费和进度计划的安排,9,8.2.2硬件工程的设计与实现1.选择系统的总线和主机类型(1)选择系统的总线包括内总线和外总线选择(2)选择主机机型2.选择输入输出通道模板(1)数字量（开关量）输入输出(DI/DO)模板(2)模拟量输入输出(AI/AO)模板,10,3.选择变送器和执行机构(1)选择变送器(2)选择执行机构8.2.3系统总体方案设计1.数据类型和数据结构规划2.资源分配3.实时控制软件设计包括数据采集及数据处理程序、控制算法程序、控制量输出程序和实时时钟、中断处理程序、数据管理程序和数据通信程序,11,8.2.4系统的调试与运行1.离线仿真和调试2.在线调试和运行在现场进行调试之前应对各种仪器、设备、抗干扰和接地情况以及安全防护措施进行检查。经检查并安装正确之后，就可以进行系统的投运和参数整定。,12,8.3计算机控制系统设计举例以啤酒发酵过程计算机控制系统为例,8.3.1啤酒发酵工艺及控制要求要求控制发酵罐按下图的工艺曲线运行,13,8.3.2系统总体方案设计1.发酵罐测控点分布及管线结构,14,2.检测装置和执行机构温度检测采用WZP-231铂热电阻和RTTB-EKT温度变送器；压力检测采用CECY-150G电容式压力变送器；液位检测采用CECU-341G电容式液位变送器;执行机构采用ZDLP-6B电动调节阀3.控制规律在恒温阶段采用增量型PI控制算法，在升温、降温阶段采用PID控制算法，在控制软件设计中提供了Smith预估控制算法,15,4.控制系统主机及过程通道模板控制主机选用康拓IPC-8500工业控制机过程通道模板选用康拓IPC-548812位光电隔离板5.控制系统软件包括采样、滤波、标度变换、控制输出、中断、计时、打印显示、报警、参数修改及报表、图形、曲线显示等功能,16,8.3.3系统硬体和软件设计1.硬件设计,17,2.软件设计(1)数据采集程序(2)数字滤波程序(3)标度变换程序(4)给定工艺曲线的实时插补计算(5)控制算法(6)其它应用程序,18,8.3.4系统的安装调试运行及控制效果系统投入运行之后，满足了系统的控制要求。该系统操作简便，使用维护方便，性能可靠；采用微机控制，提高了啤酒质量；改善了劳动条件，消除了人为因素；易于现代化管理和产品质量分析。,