计算机控制系统关于工业方面设计过程

一个计算机控制系统应用项目，在研制过程应该经过哪些步骤，应该怎样有条不素地倮证研锏工作顺利遇行，需要每个工程技术人员认真考 虑，反复调研、讨论，明确任务，最后得出合理雨实用的实际施工方案。系统项目的研制可分为4个阶段，①备阶段；②设计阶段；③模拟与调 试阶段，④现场安装词试阶段。

1.准备阶段

系统初步设计技术文件的圭耍内容包括；原系统的功能规范，目标系统的性能规范，系统的可塑性和可维扩性，系统的运行环境。准备阶段 的设计，为工业控制计算机系统定义了外部规约，系统与外部（工业生产过程、环境、人等）的接口关系。

2.设计阶段

设计阶段的主要内容包括，系统总体方案没计，硬件虑体设计 软件总体设计，硬件和妖件的具体设 技术途径的选择。

（1）硬件总休设依据合同的技术要求和已做过的初步为案，开展系统硬件的总体设计，总体设计的方法是“黑箱”设计法，所谓“黑箱 ’设计，就是画方块图的方法，用这种方法儆出的系统结构设计，只见方块之问的信号输出关系和功能要求，而不需知道“黑箱”内的具 体结构。

（2）软件总体设计．依据合同的技术要球和己做过的初步方案，进行软件的总体设计．软件次汁的方法和硬件一样，也是采用结构化的设计方法，先画出较高一级的方框图，然后冉将大的方框分解成小的方格，直到能表达清楚为止。

（3）系统总体方案设计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寨。硬件和软件的设计是互相有机联系的，相互往 往有髟响，因此在设计时要经过多次的协调和反复，最后才能形成合理、统一的总体方案设计，总体方案完成后要建立文挡。

（4）技术途径的选择，技术途径是指系统所采用的技术水平。技术途径大致可以分为2种；①全部自主设计。硬什和愀什令部自主设计， 其 中硬件包括板卡产品的设计与加该技术途径的优点屉节约经费，缺点挂所插的时间比较长，因此，它适合于小型系统的开发设汁。②硬件由 OEM产品组成，系统软件由厂家提供或从市场上购买，应用软件由自己开发。这种方式的优点是开发月期比较短，系统的针对性比较强。所以 大多数工业控制计箅机系统均采用这种开发设计方法。

（5）硬件和软件的具休设计。在总线方案确定后，就要进入具体的硬件和软件设计。在设计个测控系统时要考虑一些具体功能究竟用硬件实 现，还是用软件实现较为经济，用硬件义现－些功能的好处是可以加快处堙速率，但要嘈加都件成本，而软件实现正好相反。

一般的考虑原则是视测控系统的应用环境与今后的生产数量而定。对于今后能批量生产的系统，为了减低成本，提高产品竞争力，在满足指定功 能的前提下，尽量减少硬件，多用软件来完成相应的功能。虽然在研制时可能要花费较多的时间或经费，但大批量生产后就可降低成本。若软 件规模不大，研制又合理的话，运行的可靠性就能保证。由于整个系统的部件数减少，相应系统的可靠性也能得以提高。如果软件实现很困难 ，而用硬件实现比较简单，且系统的批量又不大的话则用硬件实现功能比较妥当。

对于选用标准微机系统的设计人员来说，主要的开发工作在输人输出接口设计上，而这类设计又往往与测控程序设计交织在一起。为了加快 研制过程，可尽量选购市场上已有批量供应的工业化制成的模板产品。这些符合工业化标准的模板产品一般都经过严格测试，并可提供各种软件和硬件接口，包括相应的驱动程序等。模板产品只要同主机系统总线标准一致，购回后插人主机的相应空槽即可运行，且构成系统极为方便 。所以，除非无法买到满足自己要求的产品，否则绝不要随意决定自行研制。总之，一般尽量考虑选用厂家可提供的现成产品，以同标准的微 机系统配套使用。

3．模拟与调试阶段

采用仿真软件和硬件调试程序。程序调试是程序设计的最后一步，同时也是最关键的一步。在实际编程中，即使有经验的程序设计者，也需 要花费总研制时间的50％用于程序调试和软件修改。

4.现场安装调试阶段

在硬件和软件分别调试通过以后，就要进行系统联调。系统联调通常分两步进行。首先，在实验室里，对已知的标准量进行采集相比较，以 验证系统设计是否正确和合理。如果实验室试验通过，则到现场进行实际数据采集试验。在现场试验中，测试各项性能指标，必要时，还要修 改并完善程序，直至系统能正常投入运行时为止。总之，数据采集系统的设计过程是一个不断完善的过程，设计一个实际系统往往很难一次就 设计完善，常常需要经过多次修改补充才能得到一个性能良好的数据采集系统。

以上几个方面为实际工业控制过程建立或设计的基本步骤，它对于建立系统的工程化具有一定的指导意义。

对于工业PC来说，在实际应用时可根据实际需求设计成数据采集系统、单机控制系统、集散型控制系统（DCS）以及管理决策系统等形式。在 设计基本工业PC控制系统时应注意4个问题：

（1）系统的构成模式。是自成系统还是构成多机系统（包括成为子系统情况），从设计方法上和开发、运行环境上是有所不同的。

（2）工业PC系统的选择（配置）。包括冗余、容错设计。

（3）工业PCI／O子系统的选择。根据工业控制需求，在精度、通过率以及功能等方面进行选择，以满足实际需要。

（4）对一次仪表（传感器）选择，以及一次仪表输出与I/O系统连接的匹配问题。