第七章 计算机控制系统设计与实现

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8.1系统的设计原则与步骤8.1.1系统设计的原则1、安全可靠2、操作维护方便3、实时性强4、通用性好5、经济效益高计算机控制系统的工程项目的研制可分为四个阶段：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(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2、软件总体方案设计3、系统总体方案8.2.2硬件的工程设计与实现1、选择系统的总线2、选择输入输出板卡3.选择变送器和执行机构(1)选择变送器(2)选择执行机构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8.2.3软件的工程设计与实现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。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。