計算機控制系統(tǒng)關于工業(yè)方面設計過程

一個計算機控制系統(tǒng)應用項目，在研制過程應該經(jīng)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(diào)研、討論，明確任務，最后得出合理雨實用的實際施工方案。系統(tǒng)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(diào) 試階段，④現(xiàn)場安裝詞試階段。

1.準備階段

系統(tǒng)初步設計技術文件的圭耍內(nèi)容包括；原系統(tǒng)的功能規(guī)范，目標系統(tǒng)的性能規(guī)范，系統(tǒng)的可塑性和可維擴性，系統(tǒng)的運行環(huán)境。準備階段 的設計，為工業(yè)控制計算機系統(tǒng)定義了外部規(guī)約，系統(tǒng)與外部（工業(yè)生產(chǎn)過程、環(huán)境、人等）的接口關系。

2.設計階段

設計階段的主要內(nèi)容包括，系統(tǒng)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(jù)合同的技術要求和已做過的初步為案，開展系統(tǒng)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(tǒng)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(nèi)的具 體結構。

（2）軟件總體設計．依據(jù)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(tǒng)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(tǒng)的總體方寨。硬件和軟件的設計是互相有機聯(lián)系的，相互往 往有髟響，因此在設計時要經(jīng)過多次的協(xié)調(diào)和反復，最后才能形成合理、統(tǒng)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(tǒng)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(chǎn)品的設計與加該技術途徑的優(yōu)點屜節(jié)約經(jīng)費，缺點掛所插的時間比較長，因此，它適合于小型系統(tǒng)的開發(fā)設汁。②硬件由 OEM產(chǎn)品組成，系統(tǒng)軟件由廠家提供或從市場上購買，應用軟件由自己開發(fā)。這種方式的優(yōu)點是開發(fā)月期比較短，系統(tǒng)的針對性比較強。所以 大多數(shù)工業(yè)控制計箅機系統(tǒng)均采用這種開發(fā)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(tǒng)時要考慮一些具體功能究竟用硬件實 現(xiàn)，還是用軟件實現(xiàn)較為經(jīng)濟，用硬件義現(xiàn)－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(xiàn)正好相反。

一般的考慮原則是視測控系統(tǒng)的應用環(huán)境與今后的生產(chǎn)數(shù)量而定。對于今后能批量生產(chǎn)的系統(tǒng)，為了減低成本，提高產(chǎn)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(jīng)費，但大批量生產(chǎn)后就可降低成本。若軟 件規(guī)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(tǒng)的部件數(shù)減少，相應系統(tǒng)的可靠性也能得以提高。如果軟件實現(xiàn)很困難 ，而用硬件實現(xiàn)比較簡單，且系統(tǒng)的批量又不大的話則用硬件實現(xiàn)功能比較妥當。

對于選用標準微機系統(tǒng)的設計人員來說，主要的開發(fā)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(yè)化制成的模板產(chǎn)品。這些符合工業(yè)化標準的模板產(chǎn)品一般都經(jīng)過嚴格測試，并可提供各種軟件和硬件接口，包括相應的驅(qū)動程序等。模板產(chǎn)品只要同主機系統(tǒng)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(tǒng)極為方便 。所以，除非無法買到滿足自己要求的產(chǎn)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(xiàn)成產(chǎn)品，以同標準的微 機系統(tǒng)配套使用。

3．模擬與調(diào)試階段

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

4.現(xiàn)場安裝調(diào)試階段

在硬件和軟件分別調(diào)試通過以后，就要進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)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(tǒng)設計是否正確和合理。如果實驗室試驗通過，則到現(xiàn)場進行實際數(shù)據(jù)采集試驗。在現(xiàn)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(tǒng)能正常投入運行時為止?？傊?，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計過程是一個不斷完善的過程，設計一個實際系統(tǒng)往往很難一次就 設計完善，常常需要經(jīng)過多次修改補充才能得到一個性能良好的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

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

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

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

（2）工業(yè)PC系統(tǒng)的選擇（配置）。包括冗余、容錯設計。

（3）工業(yè)PCI／O子系統(tǒng)的選擇。根據(jù)工業(yè)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(tǒng)連接的匹配問題。