《材料成型设备控制基础》第五章1 材料成型设备计算机控制系统设计

微机控制系统的硬件价格较低，所以通常采用多CPU组成的多微处理机控制 系统来提高可靠性。为提高微机控制系统可靠性，目前常用采用双机系统和集 散控制系统，双机系统即用两台微机作为控制系统的核心控制器，从而提高系 统的可靠性。双机控制系统中，两台微机的工作方式一般有备份工作方式，一 台微机投人系统运行，另一台作为系统的备用机。当投人运行的微机出现故障 时，专用程序切换装置便自动地把备用机切人控制系统。故障排除后的微机作 为备用机；主从工作方式，两台微机同时投人系统运行，在正常情况下，分别 执行不同的任务，其中一台承担整个系统的主要控制任务（称为主机），另一 台则执行一般的数据处理或部分设备的控制任务（称为从机）。当主机发生故 障时，自动脱离系统，而让从机承担起系统所有的控制任务，以保证控制系统 的正常运行；双工工作方式。这种工作方式中，两台主机同时投人系统运行， 在任何一个时刻都同步执行同一个任务，并把运行结果送到一个专门的装置进 行核对，如果两台微机输出结果相符合，说明两台都处于正常状态，则可以把 核对后的结果输出到被控对象或设备。如果核对不符合，说明一台机器工作出 锗，这就封锁输出，同时通知两台主机对前一步进行重复处理，然后对结果再 进行核对，以排除微机故障。若几次核对后结果仍然不相符，则说明其中有一 台主机发生故障，此时必须通过一定的诊断程序把已发生了故障的微机从控制 系统中切换下来，而让另一台主机继续执行控制任务。
集散控制系统是分级分布式控制，它是用多台以微处理器为核心的基本控 制器分别控制各个被控制对象，上一级计算机则进行监督和管理。这种分散控 制系统可使故障对整个系统的影响减至最少。也就是说，如果其中某一台基本 控制器出现故障，其影响只是局部的，而它的控制任务还可以由上级计算机来 承担。如果上级计算机出现故障，则基本控制器仍然可以独立维持对被控对象 的控制，大大提高了整个系统的可靠性。
6.1.2设计步骤
微机控制系统设计，虽然随控制对象、设备 种类、控制方式、规模大小等而有所差异，但系 统设计的基本内容和主要步骤是大体相同的。在 设计微机控制系统之前，设计人员首先应该考虑 引人微机的必要性。应在对系统性能的改善程度、 成本、可靠性、可维护性以及应用微机前后的经 济效益等方面进行综合考核后，再决定是否采用 微机控制。
5.通用性好
为了适应生产工艺的变更和控制规模、控制功能的扩充，系统设计时必须考虑通用性， 灵活性和系统可扩充性。另外在设计系统时还应考虑它能与上、下机的通信以及与后援装 置模拟仪表控制台、系统的控制和连接，以便在构成集散控制系统和分级控制系统时，能 方便地进行系统扩充。
要使微机控制系统达到这样的要求，设计时必须使系统设计标准化，并尽可能地采用 通用的系统结构总线，以便在需要扩充时，只要增加插件板就可以实现。接口部件最好采 用通用的LSI接口芯片，在运行速度允许的情况下，尽可能把接口硬件部分的操作功能用 软件来实现，以减小系统的复杂程序。
满足生产要求是指：除了达到所给定的性能要求外， 还应符合生产过程中各种工艺要求。
2.可靠性高
过程控制计算机的工作环境比较恶劣，各种干扰严 重。为此，在设计时必须选用高性能、高可靠性的计算 机，把安全可靠放在首位。可靠性高是控制系统设计最 重要的一个基本要求。因为一旦系统出现故障，将造成 整个生产的混乱，引起严重后果。特别是对CPU的要求 更为严格。
1.确定系统的整体控制方案
对生产过程进行详细调研，充分了解控制要 求，控制规模，各种工艺参数，限制条件，操作 条件以及其它特殊要求。在工程人员和现场控制 人员的密切配合下研究和确定控制系统的初步方 案：是集中型控制还是分散型控制，是闭环控制 还是开环控制，是数据处理类还是控制调节类。 而后选定计算机，外部设备，过程通道及控制操 作台。画出控制系统的初步组成框图，初步估算 一下成本以验证其经济性。
进行控制系统设计时，各设计指标应留有一定的余量，这样也能便于系统的扩充。如 CPU的工作速度、内存容量、输人输出通道、电源功率等指标，均应留有一定的余量。
6.技术先进、经济效益高
系统设计时既要考虑其先进性又要考虑性能价格比，要有市场意识。由于计算机技术 的迅速发展，应尽量缩短设计周期，并要有一定的预风性，以保持其先进性。提高社会效 益和经济效益，应从提高产品质量和数量，消耗成本，消除环境污染，改善劳动条件等方 面综合考虑，即从系统的性能和价格比和投入产出比综合评价。
6.1 材料成型设备计算机控制系统设计的基本 要求、步骤
计算机控制系统的类型繁多，所承担的控制 任务和实现的控制功能也相差很大。因此，要成 功设计一个符合生产要求的计算机控制系统，除 满足用户技术指标、控制功能、稳定可靠等主要 要求外，还必须充分重视系统的特殊性和具体要 求。
6.1.1设计要求
1.系统应能满足生产要求
3.操作性能好
操作性能表现在两个方面，一是使用方便，二是维修容易。使用方便体现在操作简单 直观形象，特别是那些熟悉生产工艺但不熟悉计算机操作的人员。更易于掌握。这说要求， 要有先进的操作手段，又要兼顾原有习惯。
4.实时性强
过程计算机的实时性表现在对内部和外部事件能够及时地做出响应并做出相应的处理， 不丢失信息，不延误操作。
❖ 6.2.4印刷电路板的接地原则
❖ 6.3材料成型设备计算机控制系统软件设计
❖ 6.3.1计算机控制系统软件设计原则
❖ 6.3.2计算机软件模块化设计
❖ 6.3.3软件可靠性设计
❖ 6.3.4计算机软件的系统工程方法设计
❖ 6.4材料成型设备计算机控制系统设计应考虑问题
❖ 6.4.1主机选择的原则
❖ 6.4.2微机控制系统的组成方式
❖ 6.4.3软、硬件的协调与分配
目录
❖ 6.4.4硬件的设计
第六章 材料成型设备计算机控制系统设计
本章主要根据材料成型特点，提出了 材料成型设备计算机控制系统设计的基本 要求和一般步骤，详细阐述了材料成型设 备计算机控制系统软、硬件设计原则及系 统设计应考虑问题 。
第六章 材料成型设备计算机控制系统设计
❖ 6.1材料成型设备计算机控制系统设计的基本要求和步骤
❖ 6.1.1设计要求
❖ 6.1.2设计步骤
❖ 6.2材料成型设备控制单元电路板设计原则
❖ 6.2.1印制源自文库路板的可靠性与可测性设计原则
❖ 6.2.2印制电路板的抗干扰设计原则
❖ 6.2.3印制电路板的热设计