第9章 计算机控制系统设计与实现.pdf

第九章 计算机控制系统设计与实现（共6题）附注：教学目标 通过本章的学习，学生应达到如下基本要求：1、掌握计算机控制系统设计的原则与步骤2、熟悉计算机控制系统的工程设计与实现的方法3、了解啤酒发酵过程计算机控制系统4、了解机器人计算机控制系统一、简答题（共6 题）T1、简述计算机控制系统的设计原则。答案：计算机控制系统的设计原则：（1）安全可靠（2）操作维护方便（3）实时性强（4）通用性好（5）经济效益高知识点：系统设计的原则 参考页：P309学习目标：1（掌握计算机控制系统设计的原则与步骤）难度系数：1题型：简答T2、简述计算机控制系统的设计步骤。答案：计算机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。知识点：系统设计的步骤参考页：P311学习目标：1（掌握计算机控制系统设计的原则与步骤）难度系数：1题型：简答T3、简述计算机控制系统的总体方案设计的主要内容。答案：计算机控制系统的总体方案主要从以下三个方面论述：（1）硬件总体方案设计 硬件总体方案设计主要包含以下几个方面的内容。1)确定系统的结构和类型；根据系统要求，确定采用开环还是闭环控制。2)确定系统的构成方式；系统的构成方式应优先选择采用工业控制机来构成系统的方式。3)现场设备选择；主要包含传感器、变送器和执行机构的选择。4)其它方面的考虑；考虑人机联系方式、系统的机柜或机箱的结构设计、抗干扰等方面的问题。（2）软件总体方案设计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。软件总体方案还应考虑确定系统的数学模型、控制策略、控制算法等。（3）系统总体方案将上面的硬件总体方案和软件总体方案合在一起构成系统的总体方案。总体方案论证可行后，要形成文件，建立总体方案文档。对所提出的总体设计方案要进行合理性、经济性、可靠性及可行性论证。知识点：系统总体方案设计参考页：P314学习目标：2（熟悉计算机控制系统的工程设计与实现的方法）难度系数：3题型：简答T4、在设计计算机控制系统时，硬件的工程设计与实现包括哪几个方面？答案：计算机控制系统选择硬件应从以下三个方面考虑：（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知识点：硬件的工程设计与实现参考页：P315学习目标：2（熟悉计算机控制系统的工程设计与实现的方法）难度系数：3题型：简答T5、在设计计算机控制系统时，软件的工程设计与实现包括哪几个方面？答案：自行开发控制软件时，应先画出程序总体流程图和各功能模块流程图，再选择程序设计语言，然后编制程序。程序编制应先模块后整体。具体程序设计内容为以下 3个方面。（1）数据类型和数据结构规划（2）资源分配（3）实时控制软件设计知识点：软件的工程设计与实现参考页：P317学习目标：2（熟悉计算机控制系统的工程设计与实现的方法）难度系数：3题型：简答T6、实时控制软件设计包含哪几方面的内容？答案：主要包括以下六个方面：(1)数据采集及数据处理程序(2)控制算法程序(3)控制量输出程序(4)实时时钟和中断处理程序(5)数据管理程序(6)数据通信程序知识点：软件的工程设计与实现参考页：P317学习目标：2（熟悉计算机控制系统的工程设计与实现的方法）难度系数：2题型：简答T6、简述系统的调试与运行。答案：系统的调试与运行分为离线仿真与调试阶段和在线调试与运行阶段。离线仿真与调试阶段一般在实验室或非工业现场进行，在线调试与运行阶段是在生产过程工业现场进行。其中离线仿真与调试阶段是基础，是检查硬件和软件的整体性能，为现场投运做准备，现场投运是对全系统的实际考验与检查。（1 1）离线仿真和调试）离线仿真和调试1)硬件调试：对于各种标准功能模板，按照说明书检查主要功能。2)软件调试：软件调试的顺序是子程序、功能模块和主程序。3)系统仿真：在硬件和软件分别联调后，再进行全系统的硬件、软件统调。这次的统调试验，就是通常所说的“系统仿真”。（2 2）在线调试和运行）在线调试和运行 在现场调试与运行过程是从小到大，从易到难，从手动到自动，从简单回路到复杂回路逐步过渡。为了做到有把握，现场安装及在线调试前先要进行下列检查：1)检测元件、变送器、显示仪表、调节阀等必须通过校验，保证精确度要求。2)各种接线和导管必须经过检查，保证连接正确。3)对在流量中采用隔离液的系统，要在清洗好引压导管以后，灌入隔离液(封液)。4)检查调节阀能否正确工作。旁路阀及上下游截断阀关闭或打开，要搞正确。5)检查系统的干扰情况和接地情况，如果不符合要求，应采取措施。6)对安全防护措施也要检查。经过检查并已安装正确后。即可进行系统的投运和参数的整定。投运时应先切入手动，等系统运行接近于给定值时再切入自动。知识点：系统的调试与运行参考页：P319学习目标：2（熟悉计算机控制系统的工程设计与实现的方法）难度系数：3题型：简答