【正文】 。（ 5）硬、軟件功能的劃分? 還應(yīng)考慮人機(jī)界面、系統(tǒng)的機(jī)柜或機(jī)箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、抗干擾等方面的問題。所以。另外，帶有智能控制功能的家電產(chǎn)品也屬這類系統(tǒng)。程序編制應(yīng)先模塊后整體。因而它具有通用性好、功能強(qiáng)、更易于編寫等特點(diǎn)，是近年來(lái)發(fā)展很快的一種編程方式。? 在軟件技術(shù)飛速發(fā)展的今天，各種軟件開發(fā)工具琳瑯滿目，每種開發(fā)語(yǔ)言都有其各自的長(zhǎng)處和短處。（ 3）資源分配 完成數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃后，便開始分配系統(tǒng)的資源。 ② 控制算法程序 控制算法程序是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心程序，其內(nèi)容由控制系統(tǒng)的類型和控制規(guī)律所決定。絕對(duì)時(shí)鐘與當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間同步，相對(duì)時(shí)鐘與當(dāng)?shù)貢r(shí)間無(wú)關(guān)。但這種設(shè)計(jì)在對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行連接時(shí)有一定困難。? 在調(diào)試 A/D和 D/A模板之前，必須準(zhǔn)備好信號(hào)源、數(shù)字電壓表、電流表等標(biāo)準(zhǔn)儀器。開環(huán)調(diào)試是檢查 PID控制模塊的開環(huán)階躍響應(yīng)特性，開環(huán)階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)是分析記錄在不同的 P、 I、 D參數(shù)下，針對(duì)不同階躍輸入幅度、不同控制周期、正反兩種作用方向時(shí)的純比例控制、比例積分控制以及比例積分微分控制等三種主要響應(yīng)曲線，從而確定較佳的 P、 I、 D參數(shù)。這樣經(jīng)過子集、局部和全局三步調(diào)試，完成了整體調(diào)試工作。這是因?yàn)?，我們不可能將?shí)際生產(chǎn)過程搬到自己的實(shí)驗(yàn)室中。? 盡管上述離線仿真和調(diào)試工作最終做到了天衣無(wú)縫，但現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和運(yùn)行仍可能出現(xiàn)問題。? 4．對(duì)安全防護(hù)措施也要檢查。驗(yàn)收完畢應(yīng)形成驗(yàn)收文件存檔。如 圖 142點(diǎn)劃線框內(nèi)所示，一般可在水槽內(nèi)安裝 3個(gè)金屬電極 A、 B、 C，它們分別代表水位的下下限、下限與上限。由 ，經(jīng)反相器變?yōu)榈碗娖?，?qū)動(dòng)一支發(fā)光二極管發(fā)光進(jìn)行故障報(bào)警。? ② 22個(gè)參數(shù)設(shè)定功能? 換熱器試管直徑與長(zhǎng)度、流量與溫度的給定值、 PID控制的比例系數(shù)、積分時(shí)間、微分時(shí)間以及即時(shí)時(shí)間與試驗(yàn)時(shí)間。? 上述所有參數(shù)均以漢字分屏幕顯示，且附有提示菜單以便操作。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)兩路塔底溫度與兩路流量，與設(shè)定值進(jìn)行比較，并對(duì)其偏差進(jìn)行 PID運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果通過 D/A轉(zhuǎn)換變成模擬電壓信號(hào)輸出至（ 8）伺服放大板，從而控制相應(yīng)的 4個(gè)調(diào)節(jié)閥。? 由于前者任務(wù)要求適時(shí)性較強(qiáng)，且完成任務(wù)所需時(shí)間較短，故安排在中斷服務(wù)子程序中完成。系統(tǒng)設(shè)置每隔 250ms中斷一次，中斷服務(wù)子程序中各個(gè)任務(wù)，應(yīng)能在 250ms內(nèi)完成。? 這 6個(gè)功能畫面分別是參數(shù)檢測(cè)畫面、參數(shù)設(shè)定畫面、參數(shù)標(biāo)定畫面、數(shù)據(jù)列表畫面、熱阻曲線畫面和系統(tǒng)狀態(tài)畫面。? 水位計(jì)的作用：在任何控制方式下，水位計(jì)的上上限或下下限到位時(shí)，都將發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)；在全自動(dòng)、分組自動(dòng)、半自動(dòng)控制方式下，水位計(jì)的上限、下限分別作為該池排水泵自動(dòng)開、停的 PLC輸入信號(hào)。這將帶來(lái)器件成本的增高、控制盤面的增大、人工操作的雜亂。? S7200系列的 CPU中保留了一個(gè)專用區(qū)域用于與 TD200交換數(shù)據(jù)， TD200直接通過這些數(shù)據(jù)區(qū)訪問 CPU。在現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)過調(diào)試后已正常運(yùn)行，工作可靠穩(wěn)定。為了提高控制系統(tǒng)抵御外部干擾的能力，主蒸汽溫度控制系統(tǒng)中還采用了前饋方式。? 控制模件的組態(tài)是在工程師工作站 EWS上通過運(yùn)行組態(tài)軟件來(lái)進(jìn)行的。? 同時(shí)，還引入了主汽流量和送風(fēng)量信號(hào)作為主調(diào)節(jié)器的前饋信號(hào)。圖 1416 主汽溫系統(tǒng)顯示操作畫面 本章小結(jié)? 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與工程實(shí)現(xiàn)，既是一個(gè)理論方法問題，又是一個(gè)工程經(jīng)驗(yàn)問題。? 6．簡(jiǎn)單說(shuō)明循環(huán)水裝置系統(tǒng)與中水回用系統(tǒng)分別選用線式 IPC與 PLC控制裝置的理由。思考題 1．簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則。 圖 1415 主汽溫系統(tǒng)控制回路簡(jiǎn)化組態(tài)圖? （ 3）數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)? 凡是需要在操作員站 OIS上顯示操作的參數(shù)都必須在數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行定義， 表 143所示為汽溫控制的標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)示例。 ? 圖 1415為主汽溫控制系統(tǒng)的控制回路簡(jiǎn)化 CAD組態(tài)圖。該系統(tǒng)中涉及的 I/O模件及其端子單元如 表 142所示。圖 1412 某 300MW機(jī)組鍋爐控制 INFI90系統(tǒng)硬件配置圖? 1．主汽溫度控制方案? 主汽溫度是單元機(jī)組主要的安全經(jīng)濟(jì)參數(shù)，在正常運(yùn)行工況下主汽溫度的偏差要求控制在 ?2?C范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)情況下的偏差不能超過額定值的 +5~10?C，對(duì)控制性能要求比較高。圖 1411 主要程序流程圖PLC上電進(jìn)入手動(dòng)進(jìn)入手動(dòng)是全自動(dòng)嗎？是手動(dòng)嗎？ 是生化池 半自動(dòng)嗎？ 進(jìn)入手動(dòng) 進(jìn)入生化池 半自動(dòng) 選擇風(fēng)機(jī) …… 選擇調(diào)節(jié)池泵 進(jìn)入自動(dòng)狀態(tài) 選擇風(fēng)機(jī) 選擇調(diào)節(jié)池泵 分機(jī)分組 調(diào)節(jié)池分組自動(dòng) 進(jìn)入手動(dòng)? （ 2）功能按鈕程序? 24個(gè)帶燈按鈕，分別啟停 14臺(tái)被控設(shè)備與 10種操作方式。? 操作界面選用 TD200中文文本顯示器。? ③ 分組自動(dòng)控制方式? 為了便于維護(hù)，整個(gè)系統(tǒng)分為六個(gè)獨(dú)立的機(jī)組：調(diào)節(jié)池水位自動(dòng)機(jī) 組、生化池水位自動(dòng)機(jī)組、清水池水位自動(dòng)機(jī)組、集水池水位自動(dòng)機(jī) 組、溢流泵自動(dòng)機(jī)組、羅茨風(fēng)機(jī)自動(dòng)機(jī)組。其中用 PLC作為主要控制裝置已成為一種共識(shí)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，若系統(tǒng)在強(qiáng)穩(wěn)過程中，則每隔 5min記錄一次，若系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)過程中，則每隔 120min記錄一次。在初始化過程中，主要完成對(duì) CRT、打印機(jī)工作方式設(shè)定，四個(gè)調(diào)節(jié)閥門初始定位及軟件標(biāo)志設(shè)置等。? 其中的（ 9）流量檢測(cè)板，主要由計(jì)數(shù)電路組成，檢測(cè)兩路來(lái)自渦輪流量變送器的脈沖信號(hào)。在自診斷板中使用了 WDT看門狗技術(shù)，無(wú)論何種原因引起死機(jī)，自診斷系統(tǒng)能在 1～ 28內(nèi)測(cè)出并恢復(fù)正常運(yùn)行，整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作十分可靠。2％ FS（ FS即 Full Scale，意為滿刻度或滿量程）。?（ 1）工藝流程? 模擬試驗(yàn)裝置的主要流程如 圖 144所示，左下方水槽中的冷水經(jīng)水泵、調(diào)節(jié)閥打入換熱器，與蒸汽換熱后，導(dǎo)入冷卻塔與冷風(fēng)換冷，噴淋而下回落到水槽，再由水泵打循環(huán)。? (2) 水位測(cè)量部分：電極 A接 +5V電源，電極 B、 C各通過一個(gè)電阻與地相連。下面分別介紹四種典型控制裝置的工程應(yīng)用實(shí)例。? 在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的過程中，往往會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)綜復(fù)雜、時(shí)隱時(shí)現(xiàn)的奇怪現(xiàn)象，一時(shí)難以找到問題的根源。作為檢查，可進(jìn)行一些現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)。這種方法的特點(diǎn)是設(shè)計(jì)、測(cè)試和連接同時(shí)按一個(gè)線索進(jìn)行，比較符合人們的日常思維方式，設(shè)計(jì)中的矛盾和問題可以較早發(fā)現(xiàn)和解決。系統(tǒng)仿真有以下三種類型：全物理仿真（即在模擬環(huán)境條件下的全實(shí)物仿真）；半物理仿真（即硬件閉路動(dòng)態(tài)試驗(yàn)）；數(shù)字仿真（即計(jì)算機(jī)仿真）。在純 PID控制閉環(huán)實(shí)驗(yàn)通過的基礎(chǔ)上，再逐項(xiàng)加入一些計(jì)算機(jī)控制的特殊功能，如積分分離、微分先行、非線性 PID等，并逐項(xiàng)檢查是否正確。? 硬件調(diào)試還包括現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行器，這些儀表必須在安裝之前按說(shuō)明書要求校驗(yàn)完畢。但這種設(shè)計(jì)的最大問題就是上一級(jí)的程序錯(cuò)誤將會(huì)對(duì)整個(gè)程序產(chǎn)生影響，并且局部的修改將牽連全局。⑦ 數(shù)據(jù)通信程序 數(shù)據(jù)通信程序主要完成計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與智能設(shè)備之間的信息傳遞和交換?？刂屏恳舶M量和開關(guān)量輸出兩種。 RAM資源規(guī)劃好后，應(yīng)列出一張 RAM資源的詳細(xì)分配清單，作為編程依據(jù)。通常將邏輯型數(shù)據(jù)歸到軟件標(biāo)志中去考慮。? 組態(tài)語(yǔ)言是一種針對(duì)控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的面向問題的高級(jí)語(yǔ)言，它為用戶提供了眾多的功能模塊。? 匯編語(yǔ)言是使用助記符代替二進(jìn)制指令碼的面向機(jī)器的語(yǔ)言。3．軟件設(shè)計(jì) 用 IPC或 PLC來(lái)組建計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不僅能減小系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)工作量，而且還能減小系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)工作量。 采用通用控制裝置構(gòu)成系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)配置靈活，規(guī)?？纱罂尚?，擴(kuò)充方便，維修簡(jiǎn)單，由于無(wú)須進(jìn)行硬件線路設(shè)計(jì)，因而對(duì)設(shè)計(jì)人員的硬件技術(shù)水平要求不高。 （ 6）其它方面的考慮 對(duì)于通用控制系統(tǒng)，可以首選現(xiàn)成的總線式 IPC系統(tǒng)或者 PLC裝置，以加快設(shè)計(jì)研制進(jìn)程，使系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的工作量減到最小。用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)一些功能的好處是可以加快處理速度，減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)，但要增加部件成本；而軟件實(shí)現(xiàn)正好相反，可以降低成本，增加靈活性，但要占用主機(jī)更多的時(shí)間。一般多由實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性曲線，然后由曲線確定出其數(shù)學(xué)模型。? 當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模較小、控制回路較少時(shí)，可以考慮采用可編程調(diào)節(jié)器或控制儀表；如果是小型控制裝置或智能儀器儀表的研制設(shè)計(jì)，則可以采用單片機(jī)系列。1． 總體設(shè)計(jì)2. 硬件設(shè)計(jì)3． 軟件設(shè)計(jì)1．總體設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)就是要了解控制對(duì)象、熟悉控制要求，確定總的技術(shù)性能指標(biāo)，確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式及控制裝置與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的選擇，以及控制規(guī)律算法和其它特殊功能要求。特別要指出，對(duì)控制項(xiàng)目尤其是對(duì)可測(cè)性和可控性應(yīng)給予充分重視。對(duì)含糊不清、認(rèn)識(shí)上有分歧和需補(bǔ)充或刪節(jié)的地方要逐條標(biāo)出，并擬訂出要進(jìn)一步弄清的問題及修改意見。主要知識(shí)點(diǎn) 簡(jiǎn)單介紹 準(zhǔn)備階段 設(shè)計(jì)階段 簡(jiǎn)單介紹v 作為一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工程項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)研制過程中應(yīng)經(jīng)過哪些步驟，這是需要認(rèn)真考慮的。（ 5） 通用性要好 ? 工業(yè)控制的對(duì)象千差萬(wàn)別，而計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的研制開發(fā)又需要有一定的投資和周期。 （ 3） 操作性要好? 操作性能好包括兩個(gè)含義，即使用方便和維護(hù)容易。 MTBF反映了系統(tǒng)可靠工作的能力， MTTR表示系統(tǒng)出現(xiàn)故障后立即恢復(fù)工作的能力，一般希望 MTBF要大于某個(gè)規(guī)定值，而 MTTR值越短越好。主要內(nèi)容1. 滿足工藝要求2. 可靠性要高3. 操作性要好4. 實(shí)時(shí)性要強(qiáng)5. 通用性要好6. 經(jīng)濟(jì)效益要高 （ 1）滿足工藝要求 在設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)滿足生產(chǎn)過程所提出的各種要求及性能指標(biāo)。本章主要內(nèi)容 255。引 言 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 控制工程的實(shí)現(xiàn)步驟 控制工程的應(yīng)用實(shí)例255。因?yàn)橛?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是為生產(chǎn)過程自動(dòng)化服務(wù)的，因此設(shè)計(jì)之前必須對(duì)工藝過程有一定的熟悉和了解，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員應(yīng)該和工藝人員密切結(jié)合，才能設(shè)計(jì)出符合生產(chǎn)工藝要求和性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)。? 因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先要選用高性能的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境下仍能正常運(yùn)行。? 首先是使用方便。一般來(lái)說(shuō)，不可能為一臺(tái)裝置或一個(gè)生產(chǎn)過程研制一臺(tái)