计算机控制技术ppt课件.ppt

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1、沈阳建筑大学信息与控制工程学院马斌、郭彤颖计算机控制技术第8章计算机控制系统设计实例8.1计算机控制系统设计概述8.2微型机在煤气表机心负压试漏中的应用8.3微型机在阀门定位器中的应用8.4IC卡智能煤气表的设计8.5微型机实现电加热锅炉系统的自动控制8.6单片机与微机RS-485通信8.7微机控制的公共汽车自动报站系统8.8温度控制系统的设计8.1计算机控制系统的设计概述系统设计的步骤计算机控制系统的设计分为开发设计和应用设计。开发设计的任务是生产出满足用户所需的硬件和软件。首先要进行充分地市场调查，了解用户的需求；然后进行系统设计，落实具体的技术指标；最后进行制造调试，检验合格，市场销

2、售。开发设计应遵循标准化、模板化、模块化和系列化的原则。开发设计应用设计应用设计的任务是选择和开发满足控制对象所需的硬件和软件，设计控制方案，并根据系统性能指标要求设计系统硬件和软件，以实现系统功能。应用设计或工程设计按顺序可分为5个阶段。可行性研究系统总体方案设计硬件和软件的细化设计系统调试现场安装、投运图8－1控制系统设计示意图8.1.1计算机控制系统的设计原则1．满足工艺要求2．可靠性要高3．操作性能要好4．实时性要强5．通用性要好6．经济效益要高7．开发周期要短8.1.2计算机控制系统的设计与实施步骤1．可行性研究阶段2．初步设计阶段3．详细设计阶段4．系统实施阶段5．系统的调试（

3、测试）阶段6．系统运行阶段8.1.3计算机控制系统的设计方法1．规范化设计首先，规范化设计要实现设计文件的规范化。其次，规范化设计要体现标准化。规范化、标准化的设计开发过程是保证产品质量、提高产品开发效率的重要手段。2．结构化设计1）硬件结构化设计硬件结构化是电气部件和集成电路规范化、标准化的结果。它是开放式系统设计的产物。工业化协作生产的发展加速了硬件结构化的形成，各种功能卡或模块的面市，为使用者提供了丰富的可选资源。因此，硬件结构化模式已被普遍采用。2）软件的结构化设计为了保证软件开发的质量，应该采取工程化设计方法。它借鉴于硬件结构化设计的思想，将软件设计改为分阶段的工程化设计，并将软

4、件体系同时划分为一个个独立的功能模块。每个模块间相互独立而又互有联系。所谓模块独立化是指每个功能模块具有相应独立的功能，若干个功能模块组合成功能更全的模块。各模块间通过一定的接口参数的传递实现互连，组合成一个应用系统。8.1.4计算机控制系统的总体方案设计确定计算机控制系统总体方案是进行系统设计的关键而重要的一步。总体方案的好坏，直接影响到整个控制系统的成本、性能、实施细则和开发周期等。总体方案的设计主要是根据被控对象的工艺要求确定。为了设计出一个切实可行的总体方案与实施方案，设计者必须深入了解生产过程，分析工艺流程及工作环境，熟悉工艺要求，确定系统的控制目标与任务。尽管被控对象多种多样，

5、工艺要求各不相同，在总体方案设计中还是有一定共性。1．工艺调研1）调研的任务2）形成调研报告和初步方案3）形成总体设计技术报告2．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）其他方面的考虑3．软件总体方案设计软件总体方案设计的内容主要是确定软件平台、软件结构，任务分解，建立系统的数学模型、控制策略和控制算法等。在软件设计也应采用结构化、模块化、通用化的设计方法，自上而下或自下而上地画出软件结构方框图，逐级细化，直到能清楚地表达出控制系统所要解决的问题为止。在确定系统总体方案时，对系统的软件、硬件功能的划分要做统一的综合考虑，因为一些控制功能既能由硬件实

6、现，也可用软件实现，如计数、逻辑控制等。采用何种方式比较合适，应根据实时性要求及整个系统的性能价格比综合比较后确定。4．系统总体方案系统总体方案是硬件总体方案和软件总体方案的组合体。系统的总体方案反映了整个系统的综合情况，要从正确性、可行性、先进性、可用性和经济性等角度来评价系统的总体方案。作为总体方案的一部分，设计者还应提供对各子系统功能检测的一些测试依据或标准。对于较大的系统，还要编制专门的测试规范。8.2.1煤气表机心负压试漏原理首先，把煤气表出气口密封住，然后打开控制负压的电磁阀，这时高速流动的压缩空气，经负压阀产生负压，把表内的气体往外抽，表内形成负压，同时斜管压力计液面往上升，

7、当抽到设定值时（煤气表工艺要求斜管压力计显示270Pa），即光电管所在的位置时，关闭电磁阀，这时斜管压力计的液面要继续往上升，停在一个确定的位置。如果在规定的时间内（一般工艺要求６s），斜管压力计的液面不回落到光电管所在的位置，则表的密封性好，不漏；相反，表的密封性不好，漏。8.2.2系统的构成本系统由密封汽缸、定位汽缸、换向汽缸、负压阀、光电检测装置、斜管压力计，以及由8031为CPU的控制器构成。煤气表机心由二个囊壳