《计算机控制系统》课程教学资源（PPT课件）第7章 计算机控制系统设计与实现

计算机控制系统计算机控制系统设计与实现第7章郝成河北联合大学电气工程学院

郝 成 第7章 计算机控制系统设计与实现 计算机控制系统 河北联合大学电气工程学院

计算机控制系统是人们用来实现自已对生产过程控制的代理系统。理论问题计算机控制系统的设计工程实际问题硬件基础知识对设计人员的要求软件设计能力综合运用知识的能力

计算机控制系统是人们用来实现自己对生产 过程控制的代理系统 。 计算机控制系统的设计 理论问题 工程实际问题 对设计人员的要求 硬件基础知识 软件设计能力 综合运用知识的能力

7.1 控制系统总体设计控制系统设计的原则7.1.1(1)系统能够正常工作。(2）简单化。(3)功能组件化。(4)系统开放性。(5)考虑性价比(6)系统操作性能要好。(7)可靠性要高

7.1 控制系统总体设计 7.1.1 控制系统设计的原则 （1）系统能够正常工作。 （2）简单化。 （3）功能组件化。 （4）系统开放性。 （5）考虑性价比。 （6）系统操作性能要好。 （7）可靠性要高

7.1.2 系统的总体方案设计1.了解工艺要求，明确控制任务2．确定系统总体设计方案1）确定系统硬件构成测量元件、输入/输出通道、执行机构、总线2）软件总体方案的确定。系统软件、开发工具软件、控制策略和算法3）系统总体方案的确定。功能、技术指标、抗干扰和可靠性设计、经费要求和进度安排等

7.1.2 系统的总体方案设计 1. 了解工艺要求，明确控制任务 2．确定系统总体设计方案 1）确定系统硬件构成 测量元件 、输入/输出通道 、执行机构 、总线 2）软件总体方案的确定。 系统软件、开发工具软件 、控制策略和算法 3）系统总体方案的确定 。 功能、技术指标 、抗干扰和可靠性设计 、经费要求 和进度安排等

7.1.3硬件的工程设计和实现1.确定系统的结构和类型开环、闭环一直接数字控制、计算机监督控制、分布式控制PLC2.选择计算机1）选用现成的工控机系统2）利用单片机芯片自行设计优点是针对性强、灵活方便、元器件少、投资少缺点是工作量大且研发周期长

7.1.3 硬件的工程设计和实现 1. 确定系统的结构和类型 开环 、闭环—直接数字控制 、计算机监督控制、 分布式控制 PLC 2. 选择计算机 1）选用现成的工控机系统 2）利用单片机芯片自行设计 优点是针对性强、灵活方便、元器件少、投资少 缺点是工作量大且研发周期长

3.选择输入/输出通道及外设确定过程输入/输出通道是总体方案设计中的重要内容之一，通常应根据被控对象所要求的输入/输出参数的多少来确定，并按系统的规模和要求配以适当的外围设备。4.测量元件（传感器和变送器）的选择传感器、变送器。5．执行机构的选择常用的执行机构有电动、气动和液压等

3. 选择输入/输出通道及外设 确定过程输入/输出通道是总体方案设计中的重 要内容之一，通常应根据被控对象所要求的输入/输 出参数的多少来确定，并按系统的规模和要求配以 适当的外围设备 。 4. 测量元件（传感器和变送器）的选择 传感器 、变送器 。 5．执行机构的选择 常用的执行机构有电动、气动和液压等

7.1.4软件的工程设计和实现1.控制系统对应用软件的要求实时性、针对性、灵活性和通用性、可靠性2．工程项目的调试和运行1）硬件和软件的分别调试先组装成样机，再离线仿真和调试。2）在线调试和试运行3）相关技术文件编制，包括使用说明、系统扩展和升级接口规范等

7.1.4 软件的工程设计和实现 1. 控制系统对应用软件的要求 实时性、针对性、灵活性和通用性、可靠性 2．工程项目的调试和运行 1）硬件和软件的分别调试 先组装成样机，再离线仿真和调试。 2）在线调试和试运行 3）相关技术文件编制，包括使用说明、系统扩展和 升级接口规范等

项目开始硬件设计软件设计现场调研：可行性评估：成本评估IVO口的具体分配画系统程序框图控制对象功能和工作过程分析：系统总体设计V系统部件的详细设计编制源程序估算及分配I/O口，存储器容量及外围设备（检测器和执行器等）部件芯片老化汇编N筛选和测试系统工艺流程图M形成目标程序布线及安装Y系统调试和仿真调试硬件系统试运行是否联调完成否？否完成否？硬件错否？否是是写入EPROM设计结束一般的设计步骤

一般的设计步骤

7.2加热炉计算机控制系统设计主操作室加热炉操作室精整操作室OP2工程师站OP3主操作站OPI加热炉操作站OP4精整操作站外围水控制系统工业以太网MPI网PLCIPLC2PLC3PLC4PLC5S7-300S7-300S7-300S7-300S7-300DP网DP网DP网DP网DP网ET200-6RA70ET200...ET200-6RA70ET200--6SE70ET200--6SE70....+

7.2 加热炉计算机控制系统设计

在上图所示的轧钢厂计算机控制系统中，OP1和PLC1及其附属设备构成加热炉控制部分，它是一个相对独立的部分，可作为生产线DCS系统的一部分，也可以作为一个单独的监督控制系统设计。技术人员采用基于PLC的控制技术，以德国西门子公司的S7-300PLC为控制器，以西门子公司的WinCC软件为平台开发监控系统，开发出整个加热炉计算机控制系统

在上图所示的轧钢厂计算机控制系统中，OP1 和PLC1及其附属设备构成加热炉控制部分，它是 一个相对独立的部分，可作为生产线DCS系统的一 部分，也可以作为一个单独的监督控制系统设计。 技术人员采用基于PLC的控制技术，以德国西门子 公司的S7-300 PLC为控制器，以西门子公司的 WinCC 软件为平台开发监控系统，开发出整个加 热炉计算机控制系统