【正文】 對可測性和可控性 應(yīng)給予充分重視。 二 計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟 系統(tǒng)工程項目的研制可分為四個階段：項目的可行性論證階段（工程項目與控制任務(wù)的確定階段）；項目的工程設(shè)計階段；離線仿真和調(diào)試階段；在線調(diào)試和運行驗收階段。 由于計算機應(yīng)用技術(shù)發(fā)展迅速，新老產(chǎn)品更迭速度很快，硬件價格一直呈周期性下降趨勢，因此在滿足精度、速度和其它性能要求的前提下，應(yīng)盡量縮短設(shè)計周期，以降低整個系統(tǒng)的開發(fā)費用。 5. 經(jīng)濟效益高 計算機控制應(yīng)該帶來高的經(jīng)濟效益，系統(tǒng)設(shè)計時要考慮性能價格比，要有市場競爭意識。其次，系統(tǒng)設(shè)計時， 各設(shè)計指標(biāo)要留有一定的余量 ，如輸入輸出通道、內(nèi)存容量、電源功率等均事先留有一定的余量，則為日后系統(tǒng)的擴充創(chuàng)造了有利的條件。 系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)考慮能適應(yīng)不同的設(shè)備和不同的控制對象 。對于隨機事件，系統(tǒng)設(shè)置中斷，并根據(jù)故障的輕重緩急，預(yù)先分配中斷級別，一旦事故發(fā)生，保證優(yōu)先處理緊急故障。計算機處理的事件一般分為兩類：一類是定時事件，如數(shù)據(jù)的定時采集，運算控制等；另一類是隨機事件，如事故、報警等。另外配置診斷程序，用來查找故障。采用標(biāo)準(zhǔn)的功能模板式結(jié)構(gòu)，便于更換故障模板。例如，操作人員已習(xí)慣了常規(guī)控制儀表的面板操作，而在CRT畫面上就可以設(shè)計成回路操作顯示畫面。 操作方便 表現(xiàn)在操作簡單、直觀形象、便于掌握，并不強求操作人員要掌握計算機知識才能操作。當(dāng)某一臺智能控制單元出現(xiàn)故障時，其影響僅限于出故障單元所涉及的局部范圍內(nèi)，而它的控制任務(wù)可由上位機來承擔(dān)；如上位機也出現(xiàn)故障，則各智能控制單元仍可維持對各被控對象的控制，所以大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性。 即分級分布式控制方式。這時，需調(diào)用診斷程序確定故障所在的機器位置，并將診斷出有故障的主機從系統(tǒng)中切換下來，讓另一臺主機繼續(xù)執(zhí)行控制任務(wù)。如兩臺機器輸出結(jié)果相符，說明兩臺主機都屬正常，允許將結(jié)果輸出到被控對象或設(shè)備；如核對結(jié)果有異，就封鎖輸出，通知兩臺主機對上一處理結(jié)果重復(fù)運行，然后再次核對。 (3)雙工工作方式。一臺擔(dān)任主要工作，另一臺擔(dān)任從屬工作。 (2)主從工作方式。 即一臺投入運行，另一臺作為系統(tǒng)的備份機。對于較重要的控制場合，常采用雙機系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)的核心控制器。 其次是設(shè)計可靠的控制方案，并具有各種安全保護(hù)措施，比如報警、事故預(yù)測、事故處理、不間斷電源等。第七章 直接數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計 第一節(jié) 系統(tǒng)設(shè)計原則與步驟 一般來說，設(shè)計計算機控制系統(tǒng)時都需要遵循可靠性高、操作性好 、實時性強、通用性好、經(jīng)濟效益高基本原則。 1．可靠性高 首先要選用高性能、高可靠性的工業(yè)控制計算機，保證在惡劣的工業(yè)環(huán)境下，仍能正常運行。同時，為了保證計算機控制系統(tǒng)安全可靠，通常要設(shè)計后備裝置，對于一般的控制回路，選用手動操作為后備。 一、計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計原則 一般的方式有： (1)備份工作方式。當(dāng)投入運行的微機出現(xiàn)故障時，由專用切換裝置 (過程控制 )將備份機自動投入運行，接替出故障的主機，使系統(tǒng)照常運行；出現(xiàn)故障的微機修復(fù)后，則作為備份機使用。 即兩臺微機同時投入運行。當(dāng)擔(dān)任主要工作的主機發(fā)生故障時，由擔(dān)任從屬工作的從屬機接替主機的工作，保證系統(tǒng)的繼續(xù)運行。 在這種系統(tǒng)中，兩臺主機同時投入系統(tǒng)運行，在任何一個時刻，都同步執(zhí)行同一個任務(wù)，并將結(jié)果送到一個專門的裝置進(jìn)行核對。如經(jīng)幾次核對操作后結(jié)果仍不相符，則說明其中一臺發(fā)生故障。 (4)分布式控制方案。其實質(zhì)是智能控制單元分別控制各被控對象，由上一級計算機進(jìn)行監(jiān)視和管理。 2．操作性好 操作性包括使用方便和維修容易兩個含義。既要體現(xiàn)操作的先進(jìn)性，又要兼顧原有的操作習(xí)慣。 維修方便 體現(xiàn)在易于查找故障，易于排除故障。并在功能模板上安裝工作狀態(tài)指示燈和監(jiān)測點，便于維修人員檢查。 3．實時性強 工業(yè)控制計算機機的實時性，表現(xiàn)在對內(nèi)部和外部事件能及時地響應(yīng)，并做出相應(yīng)的處理，不丟失信息，不延誤操作。對于定時事件，系統(tǒng)設(shè)置時鐘，保證定時處理。 4．通用性好 計算機控制的對象千變?nèi)f化，一個工業(yè)控制系統(tǒng)一般可同時控制多臺設(shè)備或控制對象。當(dāng)設(shè)備或控制對象有所變更時，通用性好的系統(tǒng)一般稍作更改就可適應(yīng)，并采用積木式結(jié)構(gòu)，按照控制要求靈活構(gòu)成系統(tǒng)，并能靈活地進(jìn)行擴充。 工業(yè)控制計算機的通用靈活性體現(xiàn)在兩方面：一是硬件模板設(shè)計采用標(biāo)準(zhǔn)總線結(jié)構(gòu) (如 PC總線 )，配置各種通用的功能模板， 以便在擴充功能時，只需增加功能模板就能實現(xiàn)； 二是軟件模塊或控制算法采用標(biāo)準(zhǔn)模塊結(jié)構(gòu)， 用戶使用時不需要二次開發(fā)，只需按要求選擇各種功能模塊，靈活地進(jìn)行控制系統(tǒng)組態(tài)。經(jīng)濟效益表現(xiàn)在兩個方面： 一是系統(tǒng)設(shè)計的性能價格比要盡可能的高；二是投入產(chǎn)出比要盡可能的低。其它如精度、速度、體積、監(jiān)控手段、外部配套設(shè)備等隨不同應(yīng)用系統(tǒng)會有不同的要求，具體設(shè)計時需要綜合平衡各種因素進(jìn)行綜合考慮。 1．項目可行性論證 項目可行性論證流程如圖所示，可行性論證主要包括：技術(shù)可行性、經(jīng)費可行性、進(jìn)度可行性等內(nèi)容，并形成可行性論證報告。 在對項目進(jìn)行可行性論證時需要初步進(jìn)行系統(tǒng)總體方案設(shè)計。這些方案應(yīng)能清楚地反映出三大關(guān)鍵問題：技術(shù)難點、經(jīng)費概算、工期。如果論證評審的結(jié)果為可行，便可形成作為系統(tǒng)設(shè)計依據(jù)的系統(tǒng)總體方案圖和設(shè)計任務(wù)書，以指導(dǎo)具體的系統(tǒng)設(shè)計過程，并下達(dá)設(shè)計任務(wù)。 組 建 可 行 性 論 證 隊 伍系 統(tǒng) 總 體 要 求軟 件 方 案 設(shè) 計硬 件 方 案 設(shè) 計技 術(shù) 可 行 性進(jìn) 度 可 行 性經(jīng) 費 可 行 性可 行 性 論 證 報 告2．項目的工程設(shè)計 項目的工程設(shè)計階段主要包括組建項目研制小組、系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計、方案論證與評審、硬件和軟件的細(xì)化設(shè)計、硬件和軟件的調(diào)試、系統(tǒng)的組裝。離線仿真和調(diào)試試驗后，還要進(jìn)行考機運行。 離 線 硬 件 軟 件 統(tǒng) 調(diào)離 線 軟 件 聯(lián) 調(diào)離 線 硬 件 聯(lián) 調(diào)考 機4．在線調(diào)試和運行驗收階段 所謂在線調(diào)試和運行就是將系統(tǒng)和生產(chǎn)過程聯(lián)接在一起，進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試和運行。驗收是系統(tǒng)項目最終完成的標(biāo)志，應(yīng)由用戶主持，雙方協(xié)同進(jìn)行。 現(xiàn) 場 安 裝 調(diào) 試試 運 行驗 收運 行第二節(jié) DDC系統(tǒng)的組成與特點 直接數(shù)字控制 (Direct Digit Control)， 簡稱為 DDC系統(tǒng) ， 是用一臺計算機對被控參數(shù)進(jìn)行檢測 ， 再根據(jù)設(shè)定值和控制算法進(jìn)行運算 ，然后輸出到執(zhí)行機構(gòu)對生產(chǎn)進(jìn)行控制 ， 使被控參數(shù)穩(wěn)定在給定值上 。 在這類系統(tǒng)中 ， 計算機的輸出直接作用于控制對象 ， 故稱直接數(shù)字控制 ， 英文縮寫 DDC。通過組織和編排各種應(yīng)用程序，可以實現(xiàn)任意的控制算法和各種控制功能，具有很大的靈活性。如直控程序、報警程序、操作指導(dǎo)程序、人機聯(lián)系程序、數(shù)據(jù)記錄程序等。實時控制是指計算機對于外來信息的處理速度，足以保證在所容許的時間區(qū)間內(nèi)完成對被控對象運動狀態(tài)的檢測和處理，并形成和實施相應(yīng)的控制。對一個快速的被控過程，容許時間區(qū)間較??；對慢的被控過程，容許時間區(qū)間較大。一個在線系統(tǒng)不一定是實時系統(tǒng)，但是一個實時系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)。 主要包括： 二、總體設(shè)計內(nèi)容 總體內(nèi)容一般包括 ：控制回路、檢測元件、采樣周期、計算機選型、控制算法、字長的選擇、操作規(guī)范、以及系統(tǒng)運行的可靠性、通用性和可擴展性。 控制回路 要求： ?回路數(shù)（一般不超過 1