第10章计算机控制系统的设计与实施.ppt
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1、2019/7/13,计算机控制技术,1,第10章 计算机控制系统的设计与实施,Designing & Implementation of Computer Control Systems,2019/7/13,计算机控制技术,2,计算机控制系统的设计,既是一个理论问题,又是一个工程问题 进行计算机控制系统的工程设计,不仅要掌握生产过程的工艺要求、被控对象的动态和静态特性,还要熟悉检测、计算机、通信、自动控制、微电子等技术,2019/7/13,计算机控制技术,3,计算机控制系统的理论设计包括: 建立被控对象的数学模型; 确定满足一定技术经济指标的系统目标函数,寻求满足该目标函数的控制规律; 选择适
2、宜的计算方法和程序设计语言; 进行系统功能的软、硬件界面划分,并对硬件提出具体要求。,2019/7/13,计算机控制技术,4,计算机控制系统设计原则和步骤 系统工程设计与实施,本章主要内容,2019/7/13,计算机控制技术,5,10.1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 计算机控制系统设计步骤,Designing Principles & Steps of Computer Control System,2019/7/13,计算机控制技术,6,10.1.1 计算机控制系统设计原则,操作性能好,维护与维修方便 通用性好,便于扩展 可靠性高 实时性好,适应性强 经济效益好,20
3、19/7/13,计算机控制技术,7,1、操作性能好,维护与维修方便,系统人机界面要友好,操作要简单、方便且便于维护, 对重要操作加保护,增加操作鲁棒性等 易于查找故障、排除故障;硬件上宜采用标准的功能模板式结构,便于及时查找并更换故障模板。模板上还应安装工作状态指示灯和监测点,便于检修人员检查与维修。在软件上应配备检测与诊断程序,用于查找故障源。必要时还应考虑设计容错程序,在出现故障时能保证系统的安全,10.1.1 计算机控制系统设计原则,2019/7/13,计算机控制技术,8,10.1.1 计算机控制系统设计原则,2、通用性好,便于扩展,尽可能地采用标准化设计,采用积木式模块化结构 考虑在设
4、备更新时,整个系统不需要大的改动就能立即适应新的情况。尽可能采用通用系统总线结构;接口部件尽量采用标准通用的大规模集成电路芯片;尽可能把接口硬件部分的操作功能用软件来替代;系统的各项设计指标留有一定余量,也是可扩充的首要条件 。,2019/7/13,计算机控制技术,9,10.1.1 计算机控制系统设计原则,3、可靠性高-最重要的要求,首先,考虑选用高性能的工控机担任工程控制任务,以保证系统的恶劣的工业环境下仍能长时间正常运行; 其次,在设计控制方案时考虑各种安全保护措施,使系统具有异常报警、事故预测、故障诊断与处理、安全联锁、不间断电源等功能。 第三,采用双机系统和多微机集散控制。 备份工作方
5、式 主从工作方式,2019/7/13,计算机控制技术,10,2019/7/13,计算机控制技术,11,2019/7/13,计算机控制技术,12,10.1.1 计算机控制系统设计原则,4、实时性好,适应性强,实时性是工业控制系统最主要的特点之一,它要对内部和外部事件都能及时地响应,并在规定的时限内做出相应的处理。 定时事件和随机事件的处理 在开发计算机控制系统时,一定要考虑到其应用环境,保证在可能的环境下可靠地工作。,2019/7/13,计算机控制技术,13,10.1.1 计算机控制系统设计原则,5、经济效益好,除了满足生产工艺所必需的技术质量要求以外,也应该带来良好的经济效益 。 一方面是系统
6、性能价格比要尽可能高,而投入产出比要尽可能低,回收周期要尽可能地短。 另一方面还要从提高产品质量与产量,降低能耗,减少污染、改善劳动条件等经济、社会效益各方面进行综合评估,有可能是一个多目标优化问题。,2019/7/13,计算机控制技术,14,10.1.2 计算机控制系统设计步骤,确定任务阶段 工程设计阶段 离线仿真和调试阶段 在线调试和投运阶段,2019/7/13,计算机控制技术,15,10.1.2 计算机控制系统设计步骤,1、确定任务阶段,甲方提出任务委托书(招标) 乙方研究任务委托书 双方对任务委托书进行确认性修改 乙方初步进行系统总体方案设计 乙方进行方案可行性论证 签订合同书 甲方指
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