《计算机控制系统》课程教学资源（PPT课件）第5章 计算机控制系统软件设计相关技术

计算机控制第5章计算机控制系统软件设计相关技术郝成

郝 成 第5章 计算机控制系统软件 设计相关技术 计算机控制

计算机控制系统由软件和硬件两大部分组成，软件是系统的重要组成部分。软件是工业控制机的程序系统，它可分为系统软件和应用软件，所谓应用软件，就是面向控制系统本身的程序它是根据系统的具体要求，由用户自已设计的。软件设计的方法有两种：一种是由用户利用计算机语言自已编制需要的应用程序；另一种是利用组态软件，选择相应的模块，进行功能的组合

计算机控制系统由软件和硬件两大部分组成， 软件是系统的重要组成部分。软件是工业控制机的 程序系统，它可分为系统软件和应用软件。 所谓应用软件，就是面向控制系统本身的程序， 它是根据系统的具体要求，由用户自己设计的。软 件设计的方法有两种：一种是由用户利用计算机语 言自己编制需要的应用程序；另一种是利用组态软 件，选择相应的模块，进行功能的组合

程序设计过程5.1.1开始10%生产工艺需求Y说明10%程序说明S设计30%程序和编码编码40%现场调试测试及调试

5.1.1 程序设计过程 10% 生产工艺 10% 程序说明 30% 程序和编码 40% 现场调试

5.1.2模块化与结构化程序设计模块化程序设计就是把一个复杂的系统软件分解为若干个功能模块，每个模块执行单一的功能，并且具有单入口单出口结构。模块化程序设计的两种方法。(1)自底向上模块化设计。首先对最低层模块进行编码、测试和调试。这些模块正常工作后，就可以用它们来开发较高层的模块

5.1.2 模块化与结构化程序设计 模块化程序设计就是把一个复杂的系统软件分 解为若干个功能模块，每个模块执行单一的功能， 并且具有单入口单出口结构。模块化程序设计的两 种方法。 (1) 自底向上模块化设计。首先对最低层模块 进行编码、测试和调试。这些模块正常工作后，就 可以用它们来开发较高层的模块

(2）自顶向下模块化设计。首先对最高层进行编码、测试和调试。为了测试这些最高层模块，可以用“节点”来代替还未编码的较低层模块，这些“节点”的输入和输出满足程序的说明部分要求，但功能少得多。上述两种方法各有优缺点。在自底向上开发中，高层模块设计中的根本错误也许要很晚才能发现在自顶向下的开发中，程序大小和性能往往要在开发关键性的低层模块时才会表现出来。实际工作中，最好将两种方法结合起来，先开发高层模块和关键性低层模块，并用“节点”来代替以后开发的不太重要的模块

(2) 自顶向下模块化设计。首先对最高层进行编 码、测试和调试。为了测试这些最高层模块，可以 用“节点”来代替还未编码的较低层模块，这些 “节点”的输入和输出满足程序的说明部分要求， 但功能少得多。 上述两种方法各有优缺点。在自底向上开发中， 高层模块设计中的根本错误也许要很晚才能发现。 在自顶向下的开发中，程序大小和性能往往要在开 发关键性的低层模块时才会表现出来。实际工作中， 最好将两种方法结合起来，先开发高层模块和关键 性低层模块，并用“节点”来代替以后开发的不太 重要的模块

结构化程序设计采用自顶向下逐步求精的方法，是把一个复杂问题分解和细化成一个由许多模块组成的层次结构的设计过程。能够实现单入口单出口的控制结构如下图所示。EXPEXPABAB（a）顺序结构(b）选择结构(c）循环结构

结构化程序设计采用自顶向下逐步求精的方法， 是把一个复杂问题分解和细化成一个由许多模块组 成的层次结构的设计过程。能够实现单入口单出口 的控制结构如下图所示

5.1.3面向过程与面向对象的程序设计1：面向过程的程序设计面向过程的程序设计是面向功能的。编写程序时首先要定义所要实现的功能，然后设计为实现这些功能所要进行的步骤。这些步骤就是过程编写代码实际上等于分解这些步骤，使每一步直接对应一行代码

5.1.3 面向过程与面向对象的程序设计 1．面向过程的程序设计 面向过程的程序设计是面向功能的。编写程 序时首先要定义所要实现的功能，然后设计为实 现这些功能所要进行的步骤。这些步骤就是过程。 编写代码实际上等于分解这些步骤，使每一步直 接对应一行代码

缺点这种方式不利于中大型软件的开发与维护小部分数据或功能的改变会涉及很多相关程序分析其原因，主要有两点：①由于结构化方法将过程和数据分离为相互独立的实体，结构化程序的可重用性不好；②由于数据和过程相对独立，数据与程序的相容性和一致性就会比较差

这种方式不利于中大型软件的开发与维护， 小部分数据或功能的改变会涉及很多相关程序。 分析其原因，主要有两点：① 由于结构化方法将 过程和数据分离为相互独立的实体，结构化程序 的可重用性不好；② 由于数据和过程相对独立， 数据与程序的相容性和一致性就会比较差。 缺点

2．面向对象的程序设计面向对象方法运用人类在逻辑思维中经常采用的思想方法与原则，如抽象、分类、继承、封装等来进行程序设计。程序设计的要点如下：(1)模块与对象：对数据和功能的抽象(2)过程调用和消息传递：对象功能的体现。(3)类型和类：对数据和操作的体现。(4)静态链接和动态链接

2．面向对象的程序设计 面向对象方法运用人类在逻辑思维中经常采用 的思想方法与原则，如抽象、分类、继承、封装等 来进行程序设计。程序设计的要点如下： (1) 模块与对象：对数据和功能的抽象。 (2) 过程调用和消息传递：对象功能的体现。 (3) 类型和类：对数据和操作的体现。 (4) 静态链接和动态链接

5.2软件开发工具目前主要采用组态模式来设计计算机控制系统计算机控制系统的组态功能可分为两个主要方面：硬件组态和软件组态软件组态常以工业控制组态软件为主来实现工业控制组态软件是标准化、规模化、商品化的通用过程控制软件

5.2 软件开发工具 目前主要采用组态模式来设计计算机控制系统。 计算机控制系统的组态功能可分为两个主要方面： 硬件组态和软件组态。 软件组态常以工业控制组态软件为主来实现。 工业控制组态软件是标准化、规模化、商品化的通 用过程控制软件