WX07_微型计算机控制技术_第七章.ppt

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1、第7章微型计算机控制系统的设计第7章微型计算机控制系统的设计7.1微机控制系统设计的基本要求7.2微机控制系统的设计步骤7.3电热箱温度闭环控制系统7.4微机控制的电动机闭环调压调速系统7.1微机控制系统设计的基本要求1．满足工艺要求(满足各种要求及性能指标)2．使用方便、容易维护3．通用性好，便于扩充4．系统可靠性高5．实时性强（对事件能及时响应处理）6．经济效益高7.2微机控制系统的设计步骤作为一个计算机控制系统的工程项目，在设计研制过程中应经过哪些步骤，这是需要认真考虑的。如果步骤不清，或者每一步需要做什么不明确，就有可能引起研

2、制过程中的混乱甚至返工。7.2微机控制系统的设计步骤计算机控制系统的研制过程一般可分为四个阶段：准备阶段设计阶段仿真及调试阶段现场调试运行阶段（1）准备阶段准备阶段需要确定系统的工艺要求，技术性能指标，还要包含经费、计划进度等内容，并进行方案可行性论证。论证的主要内容是技术可行性、经费可行性、进度计划可行性。特别要指出，对控制项目尤其是对可测性和可控性应给予充分重视。（2）设计阶段控制系统的设计阶段又分为：总体设计、硬件设计、算法设计、软件设计等几个步骤。（3）仿真及调试阶段离线仿真及调试阶段一般在实验室进行，首先进行硬件调试与软件

3、调试，然后进行硬件软件统调，最后拷机运行，为现场投运做好准备。（4）现场调试运行阶段系统离线仿真和调试后便可将控制系统和生产过程联接在一起，进行在线现场调试和运行。尽管进行过离线仿真和调试工作，但现场调试和运行仍可能出现问题。现场调试与运行阶段是一个从小到大、从易到难、从手动到自动、从简单回路到复杂回路逐步过渡的过程。此前应制定一系列调试计划、实施方案、安全措施、分工合作细则等。现场调试验收之后，才标志着工程项目的最终完成。7.2微机控制系统的设计步骤7.2.1控制系统总体方案7.2.2系统的硬件设计7.2.3控制算法设计7.2.4控

4、制系统软件设计7.2.5系统调试7.2.1控制系统总体方案总体方案的好坏，直接影响整个控制系统的投资、调节品质及实施细则。总体方案的设计主要根据被控对象的任务要求确定。由于被控对象多种多样，要求计算机完成的任务也千差万别，所以确定控制系统的总体方案必须根据任务的要求，结合具体控制对象而定。7.2.1控制系统总体方案一、确定系统任务与控制方案二、确定系统的构成方式三、检测元件选择四、执行机构选择五、软、硬件功能划分六、其它方面的考虑一、确定系统任务与控制方案微机控制系统设计的第一步是了解控制对象，熟悉控制系统的要求，确定总的技术性能指标

5、。首先应对控制对象的工艺流程进行分析归纳，明确具体要求，确定系统所要完成的任务，一般应同用户讨论并得到用户的认可。然后根据系统要求，确定采用开环还是闭环控制；闭环控制还需进一步确定是单闭环还是多闭环；进而还要确定出整个系统是采用DDC，还是采用SCC，或者采用DCS、FCS等。只有通过对生产过程的深入了解、分析以及对工作过程和环境的熟悉，才能确定系统的控制任务，提出切实可行的系统总体设计方案。方案设计对系统的成败至关重要！！二、确定系统的构成方式控制方案确定后，就可以进一步确定系统的构成方式，即选择控制装置机型，如单片机、DSP、AR

6、M、可编程调节器、IPC、PLC等。小型控制装置或智能仪器仪表的研制设计，则可以采用单片机组成控制系统；中等规模系统可以考虑采用PLC；当系统规模较大，自动化水平要求高，甚至集控制与管理为一体的系统，可选用DCS、FCS、高档PLC组成的工控网络。三、检测元件选择检测元件主要指传感器和变送器的选择。在选择检测元件需要注意的问题：1、性价比；2、具备标准接口，标准的电压信号0~5V或电流信号（0~20mA或4~20mA），或网络接口；3、测量元件的精度。四、执行机构选择执行机构是控制系统中必不可少的组成部分，它的作用是接受计算机发出的控

7、制信号，并把它转换成调控机构的动作，使生产过程按预先规定的要求正常运行。常用的执行机构分为：电动、气动、液动三种类型。1．电动执行机构优点：体积小、种类多、响应速度快、与计算机接口连接容易、使用方便等优点，因而成为计算机控制系统的主要执行机构。常用的电动执行机构：电磁阀、直流电机、步进电机、伺服电机、电力电子器件等。缺点：结构较复杂，容易发生故障，并对现场维护人员有较高的技术要求；2．气动执行机构优点：结构简单，输出推力大，动作平稳可靠，维护容易，并且安全防爆等优点，在化工，炼油等对安全要求较高的生产过程中有广泛的应用。缺点：响应较慢

8、，控制精度欠佳，抗偏离能力较差。3．液压执行机构液压机构是以液压油为动力源来完成预定运动要求的机构。与纯机械机构和电力驱动机构相比，主要优点：1）能方便地进行无级调运；2）单位重量的输出功率大，结构紧凑，惯性小，且能传送