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文档简介

第8章计算机控制系统设计与实现二五四8.1系统设计的原则与步骤8.2系统的工程设计与实现8.3啤酒发酵过程计算机控制系统设计8.1系统设计的原则与步骤一系统设计的原则

1、安全可靠

2、操作维护方便

3、实时性强

4、通用性

5、经济效益高二系统设计的步骤

系统工程项目的研制可分为四个阶段：

工程项目与控制任务的确定阶段工程项目的设计阶段离线仿真和调试阶段在线调试和运行阶段1、工程项目与控制任务的确定阶段图8-1确定控制任务的流程2、工程项目的设计阶段图8-2工程项目的设计阶段流程3、离线仿真调试阶段及在线调试运行阶段图8-3离线仿真调试及在线调试运行流程8.2系统的工程设计与实现一系统总体方案设计

1、硬件总体方案设计

(1)确定系统的控制策略

(2)确定系统的类型

(3)确定系统的构成方式

(4)现场设备选择

(5)其他方面的考虑2、软件总体方案设计

依据合同书(或协议书)的技术要求和已做过的初步方案，进行软件的总体设计。软件总体设计和硬件总体设计一样，也是采用结构化的“黑箱”设计法。先画出较高一级的方框图，然后再将大的方框分解成小的方框，直到能表达清楚为止。3、软件总体方案设计(1)系统的主要功能、技术指标、原理性方框图及文字说明(2)控制策略和控制算法(3)系统的硬件结构及配置，主要的软件功能、结构及框图。(4)方案比较和选择。(5)保证性能指标要求的技术措施。(6)抗干扰和可靠性设计。(7)机柜或机箱的结构设计。(8)经费和进度计划的安排。二硬件的工程设计与实现1、选择系统的总线和主机机型2、选择输入输出通道模板3、选择变送器和执行机构4、控制操作面板设计三软件的工程设计与实现

1、控制系统对应用软件的要求

2、数据类型和数据结构规划

3、资源分配

4、实时控制软件设计四系统的调试与运行

1、离线仿真和调试

(1)硬件调试

(2)软件调试图8-4开环特性调试原理框图

图8-5PID控制模块的闭环调试框图2、在线调试和运行

现场安装及在线调试前先要进行硬件检查，经过检查并已安装正确后，可进行系统的投运和参数的整定。8.3啤酒发酵过程计算机控制系统设计一啤酒发酵工艺及控制要求啤酒发酵工艺简介图8-6发酵过程温度工艺曲线示意图二系统总体方案的设计1、发酵罐测控点的分布及管线结构图8-7检测点与控制点的分布图

2、检测装置和执行机构3、控制规律为适应温度给定值为折线的情况，在恒温段采用增量型PI控制算法，在升温、降温段采用PID控制算法，考虑到被控对象大惯性和纯滞后的特点，在控制软件设计中提供了施密斯（Smith）预估控制算法。4、控制系统主机及过程通道模板5、控制系统的软件

三系统硬件和软件的设计1、系统硬件的设计图8-8啤酒发酵过程计算机控制系统硬件框图

2、系统软件的设计(1)数据采集程序(2)数字滤波程序(3)标度变换程序①温度的标度变换②压力的标度变换③液位的标度变换(4)给定工艺曲线的实时插补计算(5)控制算法(6)其他应用程序四系统的安装调试运行及控制效果

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