計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)午后這一堂是生理學(xué)實(shí)驗(yàn)。我只呆坐在桌邊，看著對(duì)面的L大姐卷著袖子，低著頭，按著一只死貓，在解剖神經(jīng)，那刀子下得又利又快！其余的同學(xué)也都忙著，沒有人注意到我。我輕輕地叫了一聲，L大姐便抬起頭來(lái)，我說(shuō)：“L大姐，我不能同你們?cè)谝黄鹆耍瑢?dǎo)師不讓我繼續(xù)學(xué)醫(yī)，因?yàn)樾ａt(yī)說(shuō)我肺有毛病……”L大姐愕然，刀也放下了，說(shuō)：“不是肺癆吧？”我搖頭說(shuō)：“不是，據(jù)說(shuō)是肺氣枝漲大……無(wú)論如何，我要轉(zhuǎn)系了，你看！”L大姐沉默了一會(huì)兒，便走過來(lái)安慰我說(shuō)：“可惜的很，像你這么一個(gè)溫和細(xì)心的人，將來(lái)一定可以做個(gè)很好的醫(yī)生，不過假如你自己身體不好，學(xué)醫(yī)不但要耽誤自己，也要耽誤別人。同時(shí)我相信你若改學(xué)別科，也會(huì)有成就的。人生的路線，曲折得很，塞翁失馬，安知非福？”下了課，這消息便傳遍了，同班們都來(lái)向我表示惋惜，也加以勸慰，L大姐卻很實(shí)際地替我決定要轉(zhuǎn)那一個(gè)系。她說(shuō)：“你轉(zhuǎn)大學(xué)本科，只剩一年了，學(xué)分都不大夠，恐怕還是文學(xué)系容易些?！彼s緊又加上一句，“你素來(lái)對(duì)文學(xué)就極感興趣，我常常覺得你學(xué)醫(yī)是太可惜了?！庇?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)午后這一堂是生理學(xué)實(shí)驗(yàn)。我只呆坐在桌邊，看著對(duì)面的L大姐卷著袖子，低著頭，按著一只死貓，在解剖神經(jīng)，那刀子下得又利又快！其余的同學(xué)也都忙著，沒有人注意到我。我輕輕地叫了一聲，L大姐便抬起頭來(lái)，我說(shuō)：“L大姐，我不能同你們?cè)谝黄鹆耍瑢?dǎo)師不讓我繼續(xù)學(xué)醫(yī)，因?yàn)樾ａt(yī)說(shuō)我肺有毛病……”L大姐愕然，刀也放下了，說(shuō)：“不是肺癆吧？”我搖頭說(shuō)：“不是，據(jù)說(shuō)是肺氣枝漲大……無(wú)論如何，我要轉(zhuǎn)系了，你看！”L大姐沉默了一會(huì)兒，便走過來(lái)安慰我說(shuō)：“可惜的很，像你這么一個(gè)溫和細(xì)心的人，將來(lái)一定可以做個(gè)很好的醫(yī)生，不過假如你自己身體不好，學(xué)醫(yī)不但要耽誤自己，也要耽誤別人。同時(shí)我相信你若改學(xué)別科，也會(huì)有成就的。人生的路線，曲折得很，塞翁失馬，安知非福？”下了課，這消息便傳遍了，同班們都來(lái)向我表示惋惜，也加以勸慰，L大姐卻很實(shí)際地替我決定要轉(zhuǎn)那一個(gè)系。她說(shuō)：“你轉(zhuǎn)大學(xué)本科，只剩一年了，學(xué)分都不大夠，恐怕還是文學(xué)系容易些?！彼s緊又加上一句，“你素來(lái)對(duì)文學(xué)就極感興趣，我常常覺得你學(xué)醫(yī)是太可惜了?！?.1測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理被控量（非電量）——傳感器（電量、模擬量）——ADC（數(shù)字量）對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理：誤差校準(zhǔn)、線性化、標(biāo)度變換、越限報(bào)警等6.1.1系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)什么是系統(tǒng)誤差？在相同條件下，經(jīng)過多次測(cè)量，誤差的數(shù)值(包括大小、符號(hào))保持穩(wěn)定，或按某種已知的規(guī)律變化的誤差。系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)：⑴有規(guī)律，且變化規(guī)律可以掌握。⑵可以通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)途徑校正。系統(tǒng)誤差的類型：⑴測(cè)量輸入通道中的零點(diǎn)偏移和漂移。⑵放大電路的增益誤差。⑶元器件參數(shù)的老化。消除系統(tǒng)誤差的方法：⑴數(shù)字調(diào)零（軟件實(shí)現(xiàn)）；⑵自動(dòng)校準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第1頁(yè)。6.1測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理

被控量（非電量）——傳感器（電量、模擬量）——ADC（數(shù)字量）對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的預(yù)處理：誤差校準(zhǔn)、線性化、標(biāo)度變換、越限報(bào)警等6.1.1系統(tǒng)誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)什么是系統(tǒng)誤差？在相同條件下，經(jīng)過多次測(cè)量，誤差的數(shù)值(包括大小、符號(hào))保持穩(wěn)定，或按某種已知的規(guī)律變化的誤差。系統(tǒng)誤差的特點(diǎn)：⑴

有規(guī)律，且變化規(guī)律可以掌握。

⑵

可以通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)途徑校正。系統(tǒng)誤差的類型：⑴

測(cè)量輸入通道中的零點(diǎn)偏移和漂移。

⑵

放大電路的增益誤差。

⑶

元器件參數(shù)的老化。消除系統(tǒng)誤差的方法：⑴

數(shù)字調(diào)零（軟件實(shí)現(xiàn)）；

⑵

自動(dòng)校準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第2頁(yè)。6.1.1.1數(shù)字調(diào)零

數(shù)字調(diào)零電路結(jié)構(gòu)圖：

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第3頁(yè)。6.1.1.2自動(dòng)校準(zhǔn)

除了數(shù)字調(diào)零外，還可以采用偏移和增益誤差的自動(dòng)校準(zhǔn)。自動(dòng)校準(zhǔn)的基本思想：⑴

在系統(tǒng)開機(jī)后或每隔一定時(shí)間自動(dòng)測(cè)量基準(zhǔn)參數(shù)。如：數(shù)字電壓表中的基準(zhǔn)參數(shù)為基準(zhǔn)電壓和零電壓。

⑵

計(jì)算誤差模型；

⑶

獲得并存儲(chǔ)誤差補(bǔ)償因子；

⑷

根據(jù)測(cè)量結(jié)果和誤差補(bǔ)償因子自動(dòng)校準(zhǔn)，消除誤差。自動(dòng)校準(zhǔn)的方法：(1)全自動(dòng)校準(zhǔn)；(2)人工自動(dòng)核準(zhǔn)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第4頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第5頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第6頁(yè)。6.1.2線性化處理程序設(shè)計(jì)

計(jì)算法查表法折線法

傳感器特征——大多非線性，甚至無(wú)法用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示線性化方法：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第7頁(yè)。6.1.2.1計(jì)算法計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第8頁(yè)。6.1.2.2查表法

傳感器的特性是非線性，且測(cè)量數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換的電信號(hào)之間無(wú)明確、簡(jiǎn)便的數(shù)學(xué)表達(dá)式，如指數(shù)、對(duì)數(shù)、三角函數(shù)、積分、微分等運(yùn)算，可用查表法對(duì)其進(jìn)行線性化處理。查表法：預(yù)制一張表格，將測(cè)量數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換的電信號(hào)之間的關(guān)系置于表格中，通過查表程序根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)查出所需的結(jié)果。

表格分為無(wú)序表和有序表。查表方法有順序查表法、計(jì)算查表法、對(duì)分查表法。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第9頁(yè)。順序查表法：用于無(wú)序表的查找。從表格的起始地址開始尋找，逐次比較，直到找到要找的數(shù)據(jù)為止。計(jì)算查表法：要求表格有序且為線性，即要求各數(shù)據(jù)元素在表格中的排列方法和占用的存貯單元數(shù)均為一樣的。查表時(shí)通過一定的計(jì)算方法，求出該數(shù)據(jù)元素所對(duì)應(yīng)的地址，從相應(yīng)的存貯單元中取出所需要的數(shù)據(jù)。對(duì)分查表法：用于有序表的查找。對(duì)一個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度為N的有序表（從小到大排列），先取N/2處的值與待找的數(shù)據(jù)X比較，若X大于N/2處的值，下一次取N/2至N的中間值即3N/4處的值進(jìn)行比較；反之下一次取0至N/2的中間值即N/4處的值進(jìn)行比較。如此不斷對(duì)分查找，直到找到所需要的數(shù)據(jù)X。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第10頁(yè)。6.1.2.3折線法(局部線性化方法)如右圖，將曲線按一定要求分成若干段，把相鄰分段點(diǎn)用折線連接起來(lái)，用此折線擬合該段曲線。在此折線內(nèi)的關(guān)系用直線方程表示：曲線分段的方法：等距分段法、不等距分段法。等距分段法：函數(shù)曲線的曲率和斜率變化不大時(shí)適用。不等距分段法：函數(shù)曲線的曲率變化大時(shí)間距取小一點(diǎn)；反之取大一點(diǎn)。這種方法精度較高，但編程較麻煩。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第11頁(yè)。6.1.3標(biāo)度變換程序設(shè)計(jì)

被測(cè)參數(shù)的實(shí)際物理量——工程量(帶量綱)——ADC的結(jié)果——數(shù)字量

6.1.3.1線性參數(shù)的標(biāo)度變換

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第12頁(yè)。6.1.3.2非線性參數(shù)的標(biāo)度變換

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第13頁(yè)。6.1.4越限報(bào)警程序設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)換以后的數(shù)字量是否在正常范圍內(nèi)？上限報(bào)警下限報(bào)警上下限報(bào)警計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第14頁(yè)。6.2數(shù)字濾波（軟件濾波）濾波：抑制測(cè)量數(shù)據(jù)中的各種噪音和干擾。硬件濾波：模擬濾波器（有源、無(wú)源）。

軟件濾波，也稱數(shù)字濾波：用軟件通過計(jì)算或判斷減少干擾在信號(hào)中的比例，即用軟件提高信噪比。軟件濾波的特點(diǎn)：不需硬設(shè)備，可靠性高，參數(shù)修改方便，效果好（可對(duì)低頻信號(hào)如0.001Hz以下實(shí)現(xiàn)濾波）。方法：平均值濾波、中值濾波、限幅濾波、慣性濾波等。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第15頁(yè)。6.2.1平均值濾波

算術(shù)平均值濾波:

加權(quán)平均值濾波:

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第16頁(yè)。6.2.2中值濾波計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第17頁(yè)。6.2.3限幅濾波計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第18頁(yè)。6.2.4慣性濾波計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第19頁(yè)。6.2.5復(fù)合濾波計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第20頁(yè)。6.2.6開關(guān)量的軟件抗干擾技術(shù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第21頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第22頁(yè)。6.2.7指令冗余技術(shù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第23頁(yè)。6.2.8軟件陷阱技術(shù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第24頁(yè)。6.3監(jiān)控組態(tài)軟件計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)CSCS(ComputerSupervisoryControlSystem)是生產(chǎn)過程和管理自動(dòng)化最為有效的討算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之—。CSCS可分成兩大部分：一是現(xiàn)場(chǎng)分布式的數(shù)據(jù)I/O系統(tǒng)，即下位機(jī)；另一是數(shù)據(jù)處理及顯示、管理系統(tǒng)，即上位機(jī)——人機(jī)界面系統(tǒng)HMI(HumanMachineInterface)。下位機(jī)與生產(chǎn)過程和管理的設(shè)備或儀表相結(jié)合，感知設(shè)備各種狀態(tài)參數(shù)，并將這些狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)、通過特定數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到上位機(jī)HMI系統(tǒng)中。必要的時(shí)候，下位機(jī)也可以向設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)。6.3.1概述

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第25頁(yè)。上位機(jī)HMI系統(tǒng)在接受這些信息后，以適當(dāng)?shù)男问饺缥淖?、聲音、圖形、圖像等方式顯示給用戶，以達(dá)到監(jiān)視監(jiān)測(cè)的目的，同時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，告知用戶設(shè)備各種狀態(tài)參數(shù)(報(bào)警、正常或報(bào)警恢復(fù)等)。處理后的數(shù)據(jù)可能會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可能通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺(tái)上，還可能與別的系統(tǒng)結(jié)合形成功能更加強(qiáng)大的系統(tǒng)；HMI還可以接受操作人員的指示，將控制信號(hào)發(fā)送到下位機(jī)中，以達(dá)到控制的目的。上位機(jī)HMI系統(tǒng)的功能主要靠上位機(jī)程序來(lái)完成。

上位機(jī)HMI系統(tǒng)的功能主要靠上位機(jī)程序來(lái)完成。現(xiàn)在編制上位機(jī)程序可采用以下兩種方法：一是采用VisualBasic、VisualC等基于windows平臺(tái)的開發(fā)程序來(lái)編制；二是采用監(jiān)控組態(tài)軟件來(lái)編制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第26頁(yè)。基于VB、VC的程序設(shè)計(jì)靈活，可以設(shè)計(jì)出風(fēng)格各異的HMI系統(tǒng)，但設(shè)計(jì)工作量大，開發(fā)調(diào)試周期長(zhǎng)，軟件通用性較差，對(duì)于每個(gè)不同的應(yīng)用對(duì)象都要重新設(shè)計(jì)或修改程序，軟件功能可靠性也較低，對(duì)程序設(shè)計(jì)員要求也高。監(jiān)控組態(tài)軟件是標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、商品化的通用開發(fā)軟件，只需進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)功能模塊的軟件組態(tài)和簡(jiǎn)單的編程，就可設(shè)計(jì)出標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、通用性強(qiáng)、可靠性高的上位機(jī)監(jiān)控程序(HMI系統(tǒng))，且工作量較小，開發(fā)調(diào)試周期較短，對(duì)程序設(shè)計(jì)員要求也低一些。

近幾年來(lái)，監(jiān)控組態(tài)軟件得到了廣泛的重視和迅速的發(fā)展。目前，我國(guó)已開發(fā)出很多成功的組態(tài)軟件，而且技術(shù)發(fā)展很快。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第27頁(yè)。6.3.2組態(tài)軟件的功能簡(jiǎn)介控制系統(tǒng)的軟件組態(tài)是生成整個(gè)系統(tǒng)的重要技術(shù)，對(duì)每一個(gè)控制回路分別依照其控制回路圖進(jìn)行。

組態(tài)工作是在組態(tài)軟件支持下進(jìn)行的，組態(tài)軟件主要包括：控制組態(tài)、圖形生成系統(tǒng)、顯示組態(tài)、硬件配置組態(tài)（I/O通道登記）、數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)、趨勢(shì)曲線登記、報(bào)警系統(tǒng)登記、報(bào)表生成系統(tǒng)共8個(gè)方面的內(nèi)容。

程序員在組態(tài)軟件提供的開發(fā)環(huán)境下，以人機(jī)會(huì)話方式完成組態(tài)操作，系統(tǒng)組態(tài)結(jié)果存人磁盤存儲(chǔ)器中，以備運(yùn)行時(shí)使用。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第28頁(yè)。1硬件配置組態(tài)（I／O通道登記）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能支持多種類型的信號(hào)輸入和輸出板、卡。從生產(chǎn)過程來(lái)看，每一輸入輸出都有不同的名稱和意義，因此需將輸人輸出定義成特定的含義，這就是I/O通道登記。I/O通道主要是模擬量I/O和開關(guān)量I/O等通道。2數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)定義數(shù)據(jù)庫(kù)名、字段名等。如工程量轉(zhuǎn)換系數(shù)、上下限值、線性化處理、報(bào)警特性、報(bào)警條件等。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第29頁(yè)。3控制組態(tài)定義各控制回路的控制算法及控制參數(shù)。在工業(yè)控制組態(tài)軟件中，一般有P1D等多種基本算法?？刂扑惴ǖ慕M態(tài)生成在軟件上可以分為兩種實(shí)現(xiàn)方式：一種方式是采用模塊宏的方式，即一個(gè)控制規(guī)律模塊(如PID運(yùn)算)對(duì)應(yīng)一個(gè)宏命令(子程序)，在組態(tài)生成時(shí)每用到一個(gè)控制模塊，則組態(tài)生成控制算法，產(chǎn)生的執(zhí)行文件中就將該宏所對(duì)應(yīng)的算法換入執(zhí)行文件。另一種常用的方式是將各控制算法編成各個(gè)獨(dú)立的可以反復(fù)調(diào)用的功能模塊，對(duì)應(yīng)每一模塊有一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義了該控制算法所需要的各個(gè)參數(shù)。因此，只要這些參數(shù)定義了，控制規(guī)律就定了。有了這些算法模塊，就可以生成絕大多數(shù)的控制功能。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第30頁(yè)。

4圖形生成系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的人機(jī)界面越來(lái)越多地采用圖形顯示技術(shù)。圖形畫面主要是用來(lái)監(jiān)視生產(chǎn)過程的狀況，并可通過對(duì)畫面上對(duì)象的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制。圖形畫面一般有兩種即靜態(tài)畫面(或背景畫面)和動(dòng)態(tài)畫面。靜態(tài)畫面一般用來(lái)反映監(jiān)視對(duì)象的環(huán)境和相互關(guān)系，它的顯示是不隨時(shí)間而變化的。動(dòng)態(tài)畫面一般用以反映被監(jiān)視對(duì)象和被控對(duì)象的狀態(tài)和數(shù)值等，它在顯示過程中是隨現(xiàn)場(chǎng)被監(jiān)控對(duì)象的變化而變化的。在生成圖形畫面時(shí)，不但要有靜態(tài)畫面，而且還要有“活”的部分即動(dòng)態(tài)畫面。

5報(bào)表生成系統(tǒng)

報(bào)表生成系統(tǒng)用于系統(tǒng)的報(bào)表及打印輸出。因而報(bào)表系統(tǒng)主要功能是定義各種報(bào)表的數(shù)據(jù)來(lái)源、運(yùn)算方式以及報(bào)表打印格式和時(shí)間特性。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第31頁(yè)。

6報(bào)警系統(tǒng)登記報(bào)警顯示畫面分成三級(jí)，即報(bào)警概況畫面、報(bào)警信息畫面、報(bào)警畫面。報(bào)警概況畫面是第一級(jí)，記錄溫度顯示系統(tǒng)中所有報(bào)警點(diǎn)的名稱和報(bào)警次數(shù)；報(bào)警信息畫面是第二級(jí)，它是第一級(jí)畫面的展開與細(xì)化，可調(diào)出相應(yīng)報(bào)警信息畫面，即可觀察到報(bào)警時(shí)間、消警時(shí)間、報(bào)警點(diǎn)名稱和報(bào)警原因等；報(bào)警畫面是第三級(jí)．可調(diào)出與報(bào)警點(diǎn)相應(yīng)的各顯示畫面，包括總貌畫面、組畫面、回路畫面、趨勢(shì)曲線畫面等。為了完成報(bào)警登記，需要填寫登記表。內(nèi)容包括編號(hào)、名稱、原因類型、原因參數(shù)、畫面類型、畫面參數(shù)。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第32頁(yè)。

7顯示組態(tài)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的畫面顯示一般分為三級(jí)，即總貌畫面、組貌畫面、回路畫面。若想構(gòu)成這些畫面，就要進(jìn)行顯示組態(tài)操作。顯示組態(tài)操作包括選擇模擬顯示表、定義顯示表及顯示登記方法等操作。

8起勢(shì)曲線登記趨勢(shì)曲線顯示在控制系統(tǒng)中很重要。為了完成這種功能，需要對(duì)趨勢(shì)曲線進(jìn)行登記。系統(tǒng)的硬盤中保存有三種趨勢(shì)曲線數(shù)據(jù)，即當(dāng)天的、昨天的和歷史的數(shù)據(jù)。趨勢(shì)曲線的規(guī)格主要有：趨勢(shì)曲線幅數(shù)、趨勢(shì)曲線每幅條數(shù)、每條時(shí)間、顯示精度。趨勢(shì)曲線登記表的內(nèi)容主要有：幅號(hào)、幅名、編號(hào)、顏色、曲線名稱、來(lái)源、工程量上限和下限。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第33頁(yè)。6.4數(shù)字控制器的工程實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器的算法程序可被所有的控制回路共用，只是各控制回路提供的原始數(shù)據(jù)不同。必須為每個(gè)回路提供一段內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)(即線性表)，以便存放參數(shù)。既然數(shù)字控制器是公共子程序，那就應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)考慮各種工程實(shí)際問題，并含有多種功能，以便用戶選擇。數(shù)字控制算法的工程實(shí)現(xiàn)可分為6部分，如下圖所示。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第34頁(yè)。下面以數(shù)字PID控制器為例討論數(shù)字控制器的工程實(shí)現(xiàn)問題

分為六個(gè)部分：給定值處理、被控量處理、偏差處理、控制算法、控制量處理、自動(dòng)手動(dòng)處理。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第35頁(yè)。1給定值和被控量處理給定值處理包括選擇給定值和給定值變化率限制兩部分?？赏ㄟ^選擇構(gòu)成內(nèi)給定狀態(tài)或外給定狀態(tài)。為了減少給定值突變對(duì)控制系統(tǒng)的擾動(dòng)，防止微分飽和，以實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)控制，需要對(duì)給定值的變化率加以限制。變化率的選取要適中，過小會(huì)使響應(yīng)變慢，過大則達(dá)不到限制的目的。為了便于PID控制程序調(diào)用這些變量，需要給每個(gè)P1D控制模塊提供一段內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)，來(lái)存儲(chǔ)所需變量。為了安全運(yùn)行，需要對(duì)被控量進(jìn)行上下限報(bào)警處理。當(dāng)出現(xiàn)上、下限報(bào)警狀態(tài)時(shí)，它們通過驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出聲或光報(bào)警以便提醒操作員注意。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第36頁(yè)。

2偏差處理偏差處理分為偏差計(jì)算、偏差報(bào)警、非線性持性和輸入補(bǔ)償?shù)炔糠帧Ｓ?jì)算偏差的大小和方向以便算法實(shí)現(xiàn)時(shí)使用。對(duì)于控制要求較高的對(duì)象，不僅要設(shè)置被控制量的上、下限報(bào)警，而且要設(shè)置偏差報(bào)警。當(dāng)偏差絕對(duì)值超限時(shí)報(bào)警。利用加、減輸入補(bǔ)償，可以分別實(shí)現(xiàn)前饋控制和純滯后補(bǔ)償(Smith)控制?？稍O(shè)置非線性特性以實(shí)現(xiàn)帶死區(qū)的PID控制、非線性PID控制。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第37頁(yè)。

3控制算法的實(shí)現(xiàn)在自動(dòng)狀態(tài)下，需要進(jìn)行控制計(jì)算．即按照各種控制算法的差分方程，計(jì)算控制量，并進(jìn)行上、下限限幅處理。根據(jù)不同的對(duì)象選樣合適的控制算法。

常用的控制算法有數(shù)字PID控制算法、最少拍控制算法、Smith預(yù)估控制算法、大林算法等等。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第38頁(yè)。4控制量處理一般情況下，在輸出控制量以前，還應(yīng)經(jīng)過各項(xiàng)處理和判斷，以便擴(kuò)展控制功能，實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)操作。利用輸出和輸入補(bǔ)償，可以擴(kuò)大實(shí)際應(yīng)用范圍，靈活組成復(fù)雜的數(shù)字控制器，以便組成復(fù)雜的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)操作，需要對(duì)控制量的變化率加以限制。變化率的選取要適中，過小會(huì)使操作緩慢，過大則達(dá)不到限制的目的。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第39頁(yè)。

5自動(dòng)手動(dòng)切換在正常運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)；而在調(diào)試階段或出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)處于手動(dòng)狀態(tài)。對(duì)于一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可采用手動(dòng)操作器作為計(jì)算機(jī)的后備操作。采用上述數(shù)字控制器．不僅可以組成單回路控制系統(tǒng)，而且可以組成串級(jí)、前饋、純滯后補(bǔ)償(Smith)控制等復(fù)雜控制系統(tǒng)。對(duì)于后面兩種系統(tǒng)還應(yīng)增加補(bǔ)償器運(yùn)算模塊。利用該控制模塊和各種功能運(yùn)算模塊的組合，可以組成各種控制系統(tǒng)來(lái)滿足生產(chǎn)過程控制的要求。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第40頁(yè)。6.5系統(tǒng)的有限字長(zhǎng)數(shù)值問題

在實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)必須回答這樣一些問題：轉(zhuǎn)換器應(yīng)有多精確？在計(jì)算中要求什么樣的精度？計(jì)算應(yīng)當(dāng)用定點(diǎn)運(yùn)算還是用浮點(diǎn)運(yùn)算？

這些問題都與系統(tǒng)的有限字長(zhǎng)有關(guān)。

什么是有限字長(zhǎng)？計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第41頁(yè)。6.5.1量化誤差來(lái)源

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一方面應(yīng)考慮信號(hào)在時(shí)間上的離散化問題，另一方面應(yīng)考慮幅值上的量化效應(yīng)。下圖給出了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第42頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第43頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第44頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第45頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第46頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第47頁(yè)。6.5.2A/D、D/A及運(yùn)算字長(zhǎng)的選擇

為減少量化誤差，在條件允許的情況下，可盡量加大字長(zhǎng)。下面分別討論A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算的字長(zhǎng)選取。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第48頁(yè)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全文共54頁(yè)，當(dāng)前為第49頁(yè)。

運(yùn)算的字長(zhǎng)選擇由8位或12位A/D變換器采集數(shù)據(jù)之后，為了保證運(yùn)算精度，在CPU內(nèi)幾乎毫無(wú)例外地至少采用16位字長(zhǎng)運(yùn)算。運(yùn)算精度不僅取決于字長(zhǎng)，而且還取決于采用定點(diǎn)數(shù)或浮點(diǎn)數(shù)。如果采用浮點(diǎn)數(shù)，運(yùn)算精度可以大大提高。運(yùn)算字長(zhǎng)的選取，用到標(biāo)準(zhǔn)數(shù)0至1的概念。眾所周知，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入、運(yùn)算和輸出信號(hào)也應(yīng)遵循某一標(biāo)準(zhǔn)，一船采用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)0至1。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)全