• 计算机控制系统第十章 计算机控制系统设计原则与步骤
3.实时性强
• 实时性是计算机控制系统的重要指标之一，要求 系统对内部和外部事件能及时地响应，并在规定 的时间内做出相应的处理。处理的事件一般有两 类：一类是定时事件，如定时采样、运算处理、 输出控制量到被控对象等；另一类是随机事件， 如出现事故后的报警、安全联锁、打印要求等。 对于定时事件，由系统内部时钟来实现。对于随 机事件，系统应设置中断，根据故障的轻重缓急， 预先分配中断级别，根据中断优先级进行处理， 以保证优先处理紧急故障。
5.经济性高
• 经济性主要体现在两个方面：一方面是系 统的性能价格比要尽可能高，而投入产出 比要尽可能低，投资回报周期要尽可能短； 另一方面还要从提高产品质量与产量、节 能降耗、减少污染、改善劳动条件等经济、 社会效益各方面进行综合评估。由于计算 机技术发展迅速，在设计与实施计算机控 制系统时，还要有市场意识，要有一定的 预见性。
4.在线调试和运行阶段
• 系统离线仿真和调试后便可进行在线调试和运行。 在线调试和运行就是将系统和生产过程连接在一 起，进行现场调试和运行。尽管系统已经通过了 离线仿真和调试，但工业现场情况更加复杂，现 场调试和运行仍可能出现问题，因此必须重视现 场调试环节，以便及时发现问题，认真分析加以 解决。系统运行正常后，再试运行一段时间，即 可组织验收。验收是系统项目最终完成的标志， 应由甲方主持，乙方参加，双方协同办理，共同 组织材料，验收完毕后应形成验收文件存档。
1.安全可靠
• 对工业控制计算机系统最基本的要求是安全性和可靠性高。因为一旦计算机 出现故障，将会造成整个生产过程的混乱，轻者影响生产，使产品质量不合 格，重者则会造成人员和设备的事故；同时由于现今过程控制对象往往是连 续工艺流程的一部分，一个系统的事故往往会引起前后工序的连锁反应，最 后导致整个过程的运行异常。因此，在过程计算机控制系统的整个设计过程 中，务必将安全可靠性放在首位。
• 操作方便表现在系统便于学习掌握、操作简单，而且画面显示直观。 系统投入运行后将由现场操作人员进行操作与日常维护，所以在考虑 先进性的同时，还应兼顾操作人员以往的操作习惯，使操作人员容易 掌握，而不必强求他们掌握计算机知识。例如，现场操作人员已经习 惯了PID调节器的面板操作，则可在CRT画面上设计回路操作显示面板。 另外，人机对话的操作也应简单明了，尽量采用图示与中文操作提示， 热键设计不宜太多。
4.通用性好
• 在设计开发计算机控制系统时，应尽量采用积木 式的模块化结构，便于以后系统稍做改动就能适 应新的要求。并在此基础上，根据各种不同的设 备和不同控制对象的控制要求，灵活地设计系统。 这样设计出的系统便于随时进行系统的扩展或改 进，通用性好。特别地，在针对某一行业或某一 类装置开发具有某些特殊功能的计算机控制系统 时，设计时就应考虑在该行业或该类装置上的通 用性，以便系统建成后能迅速推广。
2.工程项目的设计阶段
• 工程项目的设计阶段主要包括组建项目研 制小组、系统总体方案的设计、方案论证 与评审、硬件和软件的细化设计、制作调 试、系统组装等。
3.离线仿真和调试阶段
• 所谓离线仿真和调试是指在实验室而不是 在工业现场进行的仿真和调试。离线仿真 和调试后，还要进行拷机运行。拷机的目 的是要在连续不停机的运行中暴露问题和 解决问题。
第十章 计算机控制系统设计原则 与步骤
• 第一节 计算机控制系统设计原则 • 第二节 计算机控制系统设计步骤 • 第三节 计算机控制系统的工程设计与实
现 • 四、控制系统的调试与运行
第一节 计算机控制系统设计原则
• 1.安全可靠 • 2.操作、维护与维修方便 • 3.实时性强 • 4.通用性好 • 5.经济性高
• 维护、维修方便体现在易于查找故障、排除故障。设计人员要从软件 与硬件两个方面综合考虑，硬件上宜采用标准的功能模板式结构，便 于及时查找并更换故障模板。同时模板上还应安装工作状态指示灯和 监测点，便于维修人员检修。在软件上应配备检测与故障诊断程序， 用于查找故障源。必要时还应考虑设计容错程序，在出现故障时保证 系统的安全。
第三节 计算机控制系统的工程设 计与实现
• 一、计算机控制系统的总体方案设计
• 二、硬件的工程设计与实现
一、计算机控制系统的总体方案设 计
• 1.硬件总体方案设计 • 2.软件总体方案设计 • 3.系统可靠性设计及机(箱)柜结构设计 • 4.设计说明书
1.硬件总体方案设计
• 计算机控制系统的硬件总体设计主要包括 以下各方面的内容：系统的构成方式；现 场设备及自动化仪表的选择；人-机接口方 式；系统的控制机箱结构设计；抗干扰措 施等。
• 为避免计算机出现故障后对生产造成损失，有必要设置后备装置。对于一般 的控制回路，可选用手动操作器作为后备；对于必须采用自动控制的重要回 路或特殊回路，可采用常规控制仪表或后备计算机作为后备。这样，一旦系 统出现故障，就可将后备装置切换到控制回路中，维持生产过程的正常运行。
2.操作、维护与维修方便
• 首先，要选用高性能的工业控制计算机或其他的主机模式，保证其在诸如振 动、冲击、粉尘、高温、电磁干扰、大电流干扰等恶劣的工业现场环境下， 仍能正常运行。
• 其次，设计可靠的控制方案应具有各种安全保护措施，比如异常报警、事故 预测、故障诊断与处理、安全联锁、不间断电源等功能。
• 再次，控制系统要设计完善的抗干扰措施，硬件抗干扰措施有屏蔽、隔离、 滤波和接地等，软件抗干扰方法有数字滤波、软件陷阱和看门狗技术等，另 外还要考虑电源的抗干扰问题。
第二节 计算机控制系统设计步骤
• 1.工程项目与控制任务的确定阶段 • 2.工程项目的设计阶段 • 3.离线仿真和调试阶段 • 4.在线调试和运行阶段
பைடு நூலகம்
1.工程项目与控制任务的确定阶段
• (1)甲方提出任务委托书。 • (2)乙方研究任务委托书。 • (3)双方对委托书进行确认修改。 • (4)乙方初步进行系统总体方案设计。 • (5)乙方进行方案可行性论证。 • (6)签订合同书。