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計算機控制系統關于工業方面設計過程

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計算機控制系統關于工業方面設計過程

發布日期:2018-10-12 作者:劉艷華 點擊:

一個計算機控制系統應用項目,在研制過程應該經過哪些步驟,應該怎樣有條不素地倮證研锏工作順利遇行,需要每個工程技術人員認真考 慮,反復調研、討論,明確任務,Z后得出合理雨實用的實際施工方案。系統項目的研制可分為4個階段,①備階段;②設計階段;③模擬與調 試階段,④現場安裝詞試階段。


計算機控制系統關于工業方面設計過程


1.準備階段


系統初步設計技術文件的圭耍內容包括;原系統的功能規范,目標系統的性能規范,系統的可塑性和可維擴性,系統的運行環境。準備階段 的設計,為工業控制計算機系統定義了外部規約,系統與外部(工業生產過程、環境、人等)的接口關系。


2.設計階段


設計階段的主要內容包括,系統總體方案沒計,硬件慮體設計 軟件總體設計,硬件和妖件的具體設 技術途徑的選擇。


(1)硬件總休設依據合同的技術要求和已做過的初步為案,開展系統硬件的總體設計,總體設計的方法是“黑箱”設計法,所謂“黑箱 ’設計,就是畫方塊圖的方法,用這種方法儆出的系統結構設計,只見方塊之問的信號輸出關系和功能要求,而不需知道“黑箱”內的具 體結構。


(2)軟件總體設計.依據合同的技術要球和己做過的初步方案,進行軟件的總體設計.軟件次汁的方法和硬件一樣,也是采用結構化的設計方法,先畫出較高一級的方框圖,然后冉將大的方框分解成小的方格,直到能表達清楚為止。


(3)系統總體方案設計將上面的硬件總體方案和軟件總體方案合在一起構成系統的總體方寨。硬件和軟件的設計是互相有機聯系的,相互往 往有髟響,因此在設計時要經過多次的協調和反復,Z后才能形成合理、統一的總體方案設計,總體方案完成后要建立文擋。


(4)技術途徑的選擇,技術途徑是指系統所采用的技術水平。技術途徑大致可以分為2種;①全部自主設計。硬什和愀什令部自主設計, 其 中硬件包括板卡產品的設計與加該技術途徑的優點屜節約經費,缺點掛所插的時間比較長,因此,它適合于小型系統的開發設汁。②硬件由 OEM產品組成,系統軟件由廠家提供或從市場上購買,應用軟件由自己開發。這種方式的優點是開發月期比較短,系統的針對性比較強。所以 大多數工業控制計箅機系統均采用這種開發設計方法。


(5)硬件和軟件的具休設計。在總線方案確定后,就要進入具體的硬件和軟件設計。在設計個測控系統時要考慮一些具體功能究竟用硬件實 現,還是用軟件實現較為經濟,用硬件義現-些功能的好處是可以加快處堙速率,但要嘈加都件成本,而軟件實現正好相反。


一般的考慮原則是視測控系統的應用環境與今后的生產數量而定。對于今后能批量生產的系統,為了減低成本,提高產品競爭力,在滿足指定功 能的前提下,盡量減少硬件,多用軟件來完成相應的功能。雖然在研制時可能要花費較多的時間或經費,但大批量生產后就可降低成本。若軟 件規模不大,研制又合理的話,運行的可靠性就能保證。由于整個系統的部件數減少,相應系統的可靠性也能得以提高。如果軟件實現很困難 ,而用硬件實現比較簡單,且系統的批量又不大的話則用硬件實現功能比較妥當。


對于選用標準微機系統的設計人員來說,主要的開發工作在輸人輸出接口設計上,而這類設計又往往與測控程序設計交織在一起。為了加快 研制過程,可盡量選購市場上已有批量供應的工業化制成的模板產品。這些符合工業化標準的模板產品一般都經過嚴格測試,并可提供各種軟件和硬件接口,包括相應的驅動程序等。模板產品只要同主機系統總線標準一致,購回后插人主機的相應空槽即可運行,且構成系統極為方便 。所以,除非無法買到滿足自己要求的產品,否則絕不要隨意決定自行研制。總之,一般盡量考慮選用廠家可提供的現成產品,以同標準的微 機系統配套使用。


計算機控制系統關于工業方面設計過程


3.模擬與調試階段


采用仿真軟件和硬件調試程序。程序調試是程序設計的Z后一步,同時也是Z關鍵的一步。在實際編程中,即使有經驗的程序設計者,也需 要花費總研制時間的50%用于程序調試和軟件修改。


4.現場安裝調試階段


在硬件和軟件分別調試通過以后,就要進行系統聯調。系統聯調通常分兩步進行。首先,在實驗室里,對已知的標準量進行采集相比較,以 驗證系統設計是否正確和合理。如果實驗室試驗通過,則到現場進行實際數據采集試驗。在現場試驗中,測試各項性能指標,必要時,還要修 改并完善程序,直至系統能正常投入運行時為止。總之,數據采集系統的設計過程是一個不斷完善的過程,設計一個實際系統往往很難一次就 設計完善,常常需要經過多次修改補充才能得到一個性能良好的數據采集系統。


以上幾個方面為實際工業控制過程建立或設計的基本步驟,它對于建立系統的工程化具有一定的指導意義。


對于工業PC來說,在實際應用時可根據實際需求設計成數據采集系統、單機控制系統、集散型控制系統(DCS)以及管理決策系統等形式。在 設計基本工業PC控制系統時應注意4個問題:


(1)系統的構成模式。是自成系統還是構成多機系統(包括成為子系統情況),從設計方法上和開發、運行環境上是有所不同的。


(2)工業PC系統的選擇(配置)。包括冗余、容錯設計。


(3)工業PCI/O子系統的選擇。根據工業控制需求,在精度、通過率以及功能等方面進行選擇,以滿足實際需要。


(4)對一次儀表(傳感器)選擇,以及一次儀表輸出與I/O系統連接的匹配問題。


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關鍵詞:工業設計

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