第9章 计算机控制系统设计与实现.ppt
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1、第第9 9章章 计算机控制系统设计与实现计算机控制系统设计与实现计算机控制系统的设计,既是一个理论问题,又计算机控制系统的设计,既是一个理论问题,又是一个工程问题。是一个工程问题。计算机控制系统的理论设计包括:计算机控制系统的理论设计包括:建立被控对象的数学模型;建立被控对象的数学模型;确定满足一定技术经济指标的系统目标函数,寻确定满足一定技术经济指标的系统目标函数,寻求满足该目标函数的控制规律;求满足该目标函数的控制规律;选择适宜的计算方法和程序设计语言;选择适宜的计算方法和程序设计语言;进行系统功能的软、硬件界面划分,并对硬件提进行系统功能的软、硬件界面划分,并对硬件提出具体要求。出具体要
2、求。本章主要介绍计算机控制系统设计的原则与步骤、计算机本章主要介绍计算机控制系统设计的原则与步骤、计算机控制系统的工程设计与实现、计算机控制系统的设计举例。控制系统的工程设计与实现、计算机控制系统的设计举例。9.1 9.1 系统设计的原则与步骤系统设计的原则与步骤 9.1.1 9.1.1 系统设计的原则系统设计的原则 9.1.2 9.1.2 系统设计的步骤系统设计的步骤9.1.1 9.1.1 系统设计的原则系统设计的原则 1.1.安全可靠安全可靠 2.2.操作维护方便操作维护方便 3.3.实时性强实时性强 4.4.通用性好通用性好 5.5.经济效益高经济效益高9.1.2 9.1.2 系统设计的
3、步骤系统设计的步骤 1.1.工程顶目与控制任务的确定阶段工程顶目与控制任务的确定阶段 2.2.工程项目的设计阶段工程项目的设计阶段 3.3.离线仿真和调试阶段离线仿真和调试阶段 4.4.在线调试和运行阶段在线调试和运行阶段9.2 9.2 系统的工程设计与实现系统的工程设计与实现9.2.1 9.2.1 系统总体方案设计系统总体方案设计9.2.2 9.2.2 硬件的工程设计与实现硬件的工程设计与实现9.2.3 9.2.3 软件的工程设计与实现软件的工程设计与实现9.2.4 9.2.4 系统的调试与运行系统的调试与运行 9.2.1 9.2.1 系统总体方案设计系统总体方案设计 1.1.硬件总体方案设
4、计硬件总体方案设计 2.2.软件总体方案设计软件总体方案设计 3.3.系统总体方案系统总体方案9.2.2 9.2.2 硬件的工程设计与实现硬件的工程设计与实现 1 1选择系统的总线和主机机型选择系统的总线和主机机型2 2选择输入输出通道模板选择输入输出通道模板3 3选择变送器和执行机构选择变送器和执行机构9.2.3 9.2.3 软件的工程设计与实现软件的工程设计与实现1 1数据类型和数据结构规划数据类型和数据结构规划2 2资源分配资源分配3 3实时控制软件设计实时控制软件设计9.2.4 9.2.4 系统的调试与运行系统的调试与运行1.1.离线仿真和调试离线仿真和调试 (1)(1)硬件调试硬件调
5、试 (2)(2)软件调试软件调试 (3)(3)系统仿真系统仿真2.2.在线调试和运行在线调试和运行 9.3 9.3 设计举例设计举例 啤酒发酵过程计算机控制系统啤酒发酵过程计算机控制系统9.3.1 9.3.1 啤酒发酵工艺及控制要求啤酒发酵工艺及控制要求9.3.2 9.3.2 系统总体方案的设计系统总体方案的设计9.3.3 9.3.3 系统硬件和软件的设计系统硬件和软件的设计9.3.4 9.3.4 系统的安装调试运行及控制效果系统的安装调试运行及控制效果9.3.1 9.3.1 啤酒发酵工艺及控制要求啤酒发酵工艺及控制要求1.1.啤酒发酵工艺简介啤酒发酵工艺简介啤酒发酵是一个复杂的生物啤酒发酵是
6、一个复杂的生物化学过程,通常在锥型发酵罐中化学过程,通常在锥型发酵罐中进行。在二十多天的发酵期间,进行。在二十多天的发酵期间,根据酵母的活动能力,生长繁殖根据酵母的活动能力,生长繁殖快慢,确定发酵给定温度曲线,快慢,确定发酵给定温度曲线,如右图所示。要使酵母的繁殖和如右图所示。要使酵母的繁殖和衰减、麦汁中糖度的消耗和双乙衰减、麦汁中糖度的消耗和双乙酰等杂质含量达到最佳状态,必酰等杂质含量达到最佳状态,必须严格控制发酵各阶段的温度,须严格控制发酵各阶段的温度,使其在给定温度的使其在给定温度的0.50.5范围范围内。内。2.系统的控制要求(1)(1)系统共有系统共有1010个发酵罐,每个罐测量个发
7、酵罐,每个罐测量5 5个参数,即发酵罐个参数,即发酵罐的上中下三段温度、罐内上部气体的压力和罐内发酵液的上中下三段温度、罐内上部气体的压力和罐内发酵液(麦汁麦汁)的高度,共有三十个温度测量点、的高度,共有三十个温度测量点、1010个压力测量点、个压力测量点、1010个液位个液位测量点。因此共需检测测量点。因此共需检测5050个参数。个参数。(2)(2)自动控制各个发酵罐中的上中下三段温度使其按图自动控制各个发酵罐中的上中下三段温度使其按图9-79-7所示的工艺曲线运行,温度控制误差不大于所示的工艺曲线运行,温度控制误差不大于0.50.5。共有。共有3030个控制点。个控制点。(3)(3)系统具
8、有自动控制、现场手动控制、控制室遥控三种系统具有自动控制、现场手动控制、控制室遥控三种工作方式。工作方式。(4)(4)系统具有掉电保护、报警、参数设置和工艺曲线修改系统具有掉电保护、报警、参数设置和工艺曲线修改设置功能。设置功能。(5)(5)系统具有表格、图型、曲线等显示和打印功能。系统具有表格、图型、曲线等显示和打印功能。9.3.2 系统总体方案的设计1.1.发酵罐测控点的分发酵罐测控点的分布及管线结构(如布及管线结构(如右图所示)右图所示)2.2.检测装置和执行机检测装置和执行机构构3.3.控制规律控制规律4.4.控制系统主机及过控制系统主机及过程通道模板程通道模板5.5.控制系统的软件控
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- 第9章 计算机控制系统设计与实现 计算机控制 系统 设计 实现
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