计算机控制技术chapter5(2013)..

发布时间:2021-08-04 01:52:04

《计算机控制技术》电子教案 第5章 应用程序设计与实现技术 软件是工业控制机的程序系统,它可分为系统软件、支 持软件和应用软件三部分 所谓应用软件就是面向控制系统本身的程序,它是根据系 统的具体要求,由用户自己设计的 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5 5.6 程序设计技术 测量数据预处理技术 数字控制器的工程实现 系统的有限字长数值问题 硬件抗干扰技术 软件抗干扰技术 5.1 程序设计技术 5.1.1 模块化与结构化程序设计 5.1.2 高级语言与汇编语言混合编程 5.1.3 工业控制组态软件 5.1.1 模块化与结构化程序设计 程序设计过程 分析用户的要求(10%) 编写程序的说明(10%) 程序的设计与编码(占 30%) 进行测试和调试(40%) 1. 模块化程序设计 2. 结构化程序设计 3. 面向对象程序设计(C/C++/VC, VB) 5.1.1 模块化与结构化程序设计 1. 模块化程序设计 把一个复杂的系统软件,分解为若干个功能模块,每个模块执 行单一的功能,并且具有单入口单出口结构 (1)自底向上模块化设计 先对最低层模块进行编码、测试和调试 正常工作后,就可以用它们来开发较高层的模块 汇编语言设计常用的方法 (2)自顶向下模块化设计 先对最高层进行编码、测试和调试 一般适合用高级语言来设计程序 5.1.1 模块化与结构化程序设计 2. 结构化程序设计 采用自顶向下逐步求精的设计方法 单入口单出口的控*峁 只用三(两)种基本的控*峁咕湍苁迪秩魏蔚ト肟诘コ隹诘某绦 三种基本的控*峁梗核承颉⒀≡瘛⒀ 5.1.2 高级语言与汇编语言混合编程 1. 汇编语言编程 2. 高级语言编程 3. 高级语言与汇编语言混合编程 5.1.2 高级语言与汇编语言混合编程 1. 汇编语言编程 用汇编语言编写的程序,比用高级 语言编写的程序执行速度要快 要求的硬件也少 MOV DX,220H IN AL,DX 2. 高级语言编程 Microsoft C/C++7.0通常有库函数,允许直接访问I/O端口,头文 件〈CONIO.H〉中定义了I/O端口例程 A1 =_inpw(0x210);将端口210H的16位二进制数(一个字)输入给 变量 A2 =_inp(0x220) ;将端口220H的8位二进制数(一个字节)输入 给变量 5.1.2 高级语言与汇编语言混合编程 3. 混合编程 高级语言:编写计算、图形绘制、显示、打印程序等 汇编语言:编写时钟管理、中断管理和输入输出程序等 5.1.3 工业控制组态软件 研制计算机控制系统的传统模式:芯片→电路设计→模块制做→系 统组装调试→… 工业控制组态软件:标准化、规模化、商品化的通用过程控制软件 组态软件内容:控制组态、图形生成系统、显示组态、I/O通道登 记、单位名称登记、趋势曲线登记、报警系统登记、报表生成系统共 8个方面的内容 1.控制组态 2.图形生成系统 3.显示组态 5.1.3 工业控制组态软件 1.控制组态 采用模块宏的方式:一个控制规律模块(如PID运算) 对应一个宏命令(子程序),在组态生成时,每用到一个 控制模块,则组态生成控制算法,产生的执行文件中就将 该宏所对应的算法换入执行文件 将各控制算法编成各个独立的可以反复调用的功能模块, 对应每一模块有一个数据结构,该数据结构定义了该控制 算法所需要的各个参数 5.1.3 工业控制组态软件 2. 图形生成系统 功能:监视生产过程的状况,并可通过对画面上对象 的操作,实现对生产过程的控制 方式:静态画面(或背景画面)和动态画面 静态画面:反映监视对象的环境和相互关系,它的显 示是不随时间变化的 动态画面:反映被监视对象和被控对象的状态和数值 等,它在显示过程中是随现场被监控对象的变化而变 化的 5.1.3 工业控制组态软件 3.显示组态 三级:总貌画面、组貌画面、回路画面 显示组态操作:选择模拟显示表、定义显示表及显 示登记方法等操作 (1)选择模拟显示 表 (2)定义模拟显示 表 (3)显示登记法 (4)I/O通道登记 (5)单位名称登记 (6)趋势曲线登记 (7)报警系统登记 (8)报表生成系统 返回 返回 返回 返回 返回 5.2 测量数据预处理技术 传感器把生产过程的信号转换成电信号,然后用A/D转换器把模拟 信号变成数字信号,读入计算机中,完成数据的采集 对于这样得到的数据,一般要进行一些预处理,其中最基本的处理 有线性化处理、标度变换和系统误差的自动校准 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 系统误差的自动校准 线性化处理和非线性补偿 标度变换方法 越限报警处理 5.2.1 系统误差的自动校准 系统误差 指在相同条件下,经过多次测量,误差的数值(包括大 小符号)保持恒定,或按某种已知的规律变化的误差 特点 在一定的测量条件下,其变化规律是可以掌握的,产生 误差的原因一般也是知道的 系统误差是可以通过适当的技术途径来确定并加以校正 的 5.2.1 系统误差的自动校准 方法: 偏移校准在实际中应用最多,并且常采用程序来实现,称为数字调零 调零电路的实现:在测量时,先把多路输入接到所需测量的一组 输入电压上进行测量,测出这时的输入值为x1,然后把多路开关的输 入接地,测出零输入时A/D转换器的输出为x0,用x1减去x0即为实 际输入电压x 采用偏移和增益误差的自动校准:自动校准的基本思想是在系统 开机后或每隔一定时间自动测量基准参数,如数字电压表中的基准 参数为基准电压和零电压,然后计算误差模型,获得并存贮误差补 偿因子。在正式测量时,根据测量结果和误差补偿因子,计算校准 方程,从而消除误差 5.2.1 系统误差的自动校准 1. 全自动校准 系统自动完成 系统在刚上电时或每隔一定时间时,自动进行一次校准 输 入部分加有一个多路开关:先把开关接地,测出这时的输入 值x0,

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