应用程序设计与实现技术

5.1.3 工业控制组态软件
5.1 程序设计技术
5.1.1 模块化与结构化程序设计
1 模块化程序设计 { （1）自底向上
（2）自顶向下
2 结构化程序设计
1965年, Dijkstra E W提出。 理论上最基本的控制结构只有两种:顺序结构和循环结构。
3 程序设计的步骤
问题定义，程序设计，编码，调试，改进和再设计。
5.1 程序设计技术
5.1.3 工业控制组态软件
1 什么是工业控制组态软件？
2 工业控制组态软件有哪些组态功能？
5.1 程序设计技术
什么是工业控制组态软件？
工业控制组态软件是标准化，规模化， 商品化的通用的过程控制软件，控制工程 师不必了解计算机的硬件情况下，在离线 的状态下就可以通过屏幕完成控制程序的 设计，大大减小了重复性，低层次，低水 平应用软件的开发，提高了软件的使用效 率和价值，提高了控制的可靠性，缩短了 开发周期。如组态王，INTOUCH, FIX, WINCC等组态软件。
5.3 数字控制器的工程实现
图5.7 数字控制器（PID）的控制模块
5.3.1 给定值处理 5.3.4 控制算法的实现
5.3.2 被控量处理 5.3.5 控制量处理
5.3.3 偏差处理
5.3.6 自动手动切换
5.3.1 给定值处理
5.3 数字控制器的工程实现
SVC CAS
SVS SCC
SVL
CR
5.2.3 标度变换方法
5.2 测量数据预处理技术
1．线性变换公式
Y Ymax Ymin
N max N min
X N min
Ymin
Ymax Ymin N max N min
X
Ymin
Ym a x N max
Ymin N min
N min
SC1 X SC0
5.2.3 标度变换方法
2 面向对象的程序设计 面向对象的方法更强调运用人类在逻辑思
维中经常采用的思想方法与原则，例如抽象， 分类，继承，封装等，使软件开发人员能够用 自然思维的方法思考问题。采用了面向对象的 设计方法之后，程序不仅易于理解，而且易于 维护和修改，从而提高了程序的可靠性和可维 护性，同时提高了公共问题领域中程序模块化 和重用化的可能性。
5.1 程序设计技术
5.1.2 面向过程与面向对象的程序设计
1 面向过程的程序设计
过程式程序设计是面向功能的。编写 程序时首先要定义所要实现的功能，然后 设计为这些功能所要执行的步骤，这些步 骤就是过程。编写代码实际上就等于分解 这些步骤，使每一步直接对应一行代码。
5.1 程序设计技术
5.1.2 面向过程与面向对象的程序设计
第五章 应用程序设计与实现技术
5.1 程序设计技术 5.2 测量数据预处理技术 5.3 数字控制器的工程实现
5.1 程序设计技术
10% 10% 15% 15% 40%
5.1 程序设计技术
图6.1 程序设计过程
5.1 程序设计技术
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 面向过程与面向对象的程序设计
SV
CSV
SR
CL
SV
图5.8 给定值处理
5.2.2 线性化处理和非线性补偿
由于检测方法的不同和检测元器 件各自原理的不同，实际上很多检测 中的被测量是由一些非线性化运算得 到的。这些非线性化的计算公式对于 计算机来说，占用的计算量较大，费 时也长。因此，需进行相应的处理。
5.2 测量数据预处理技术
5.2.2 线性化处理和非线性补偿
（1）对其进行分段线性化，然后利用线性化公 式计算。首先判断测量数据处于哪一折线段之内， 然后按相应段的线性化公式计算出值。
数字调零电路
5.2 测量数据预处理技术
图5.5 数字调零电路
自动校准
5.2 测量数据预处理技术
思路：在系统开机后每隔一定的时间自动 测量基准参数，然后计算出误差模型，获 得并存储误差补偿因子。在正式测量时， 根据所测结果和补偿因子来进行校准，从 而消除误差。
➢ 全自动校准 ➢ 人工自动校准
全自动校准
无法写出解析式或计算困难，采用多项式 插值法或查表法进行表度变换。
5.2.4
5.2 测量数据预处理技术
由采样读入的数据或经计算机处理后
的数据是否超过工艺参数的范围，计算机 要加以判别，如果超越了规定数值，就需 要通知操作人员采取相应的措施，确保生 产的安全。在控制系统中常用的报警方式 是声、光及语言报警，常用的最简单的报 警程序是越限报警。超限报警分为上限报 警、下限报警及上下限报警。
（2）事先进行好对应的运算结果，存储到表内、 查表。
（3）非线性补偿
5.2.3 标度变换方法
5.2 测量数据预处理技术
计算机控制系统在读入被测模拟信号
并转换成数字量后，往往要转换成操作所 熟悉的工程值，但一般A/D转换后的数码 值仅仅对应了参数值的大小，而与实际被 测量的量纲不一样了，所以要将其转换为 带量纲的数值后进行运算、显示、打印输 出，这种转换成为标度转换。
5.1 程序设计技术
工业控制组态软件有哪些组态功能？
➢ 控制组态
➢ 图形生成系统
➢ 显示组态
5.2 测量数据预处理技术
5.2.1 系统误差的自动校准 5.2.2 线性化处理和非线性补偿 5.2.3 标度变换方法 5.2.4
5.2 测量数据预处理技术
5.2.1 系统误差的自动校准
系统误差是指在相同条件下，经过多 次测量，误差的数值保持恒定，或者按照 某种已知的规律变化的误差。原则上讲， 这类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 测量数据预处理技术
2．公式转换法
有些传感器测出的数据与实际的参数是非 线性关系，直接按其解析式来计算。
例： 差压变送器信号，差压与流量的平方成正 比
Y (Ymax Ymin ) *
X Nmin N max N min
Ymin
5.2.3 标度变换方法
5.2 测量数据预处理技术
3．其它标度方法
5.2 测量数据预处理技术
图5.6 全自动校准电路
V
(
x x1
Leabharlann Baidu
x0 x0
)
VR
人工自动校准
5.2 测量数据预处理技术
人工测标准输入信号 yR 测出的数据
为 xR 。实际被测信号 y ，测出的信
号为 x ，则
y yR x xR
特别适合传感器特性随时间会发生变 化的场合。
5.2 测量数据预处理技术