14第十四章控制系统设计与工程实现.pptx

2.硬件设计
（1）根据控制任务的复杂程度、控制精度以及实时性要求等选择 主机板（包括总线类型、主机机型等）；
（2） 根据AI、AO点数、分辨率和精度，以及采集速度等选A／D D／A板（包括通道数量、信号类别、量程范围等）；
（3）根据DI、DO点数和其它要求，选择开关量输入输出板（包括 通道数量、信号类别、交直流和功率大小等）；
具体步骤:
1．硬件调试 2．软件调试 3．系统仿真 4．考机
1．硬件调试
硬件的调试主要包括各种标准功能模板、输入输出信号、 现 场仪表和执行器及通信网络系统的调试。
2．软件调试
软件调试的顺序是子程序、功能模块和主程序。
控制模块
开环 闭环
检查PID控制模块的开环阶跃响应特性 即调节并确定较佳P、I、D参数
4．考机
在系统仿真的基础上，还要进行考机运行，即进行长时间的 运行考验，有时还要根据实际的运行环境，进行特殊运行条件的 考验，如高温和低温剧变运行试验、振动和抗电磁干扰试验、电 源电压剧变和掉电试验等。
14.2.4 现场调试运行阶段
在线调试前还要进行下列检查： 1．检测元件、变送器、显示仪表、调节阀等必须通过校 验，保证ห้องสมุดไป่ตู้确度要求。作为检查，可进行一些现场校验。 2．各种电气接线和测量导管必须经过检查，保证连接正 确。 3.检查系统干扰情况和接地情况，如果不符合要求，应采 取措施。 4．对安全防护措施也要检查。
检查PID控制模块的反馈控制功能
全局主程 序调试
整体调试的方法是自底向上逐步扩大， 采用子集、局部和全局三步调试方法进行 整体调试
3．系统仿真
①系统仿真－－应用相似原理和类比关系来研究事物，也就是 用模型来代替实际被控对象进行实验和研究，也 称为模拟调试。
②系统仿真类型： 全物理仿真（即在模拟环境条件下的全实物仿真）； 半物理仿真（即硬件闭路动态试验）； 数字仿真（即计算机仿真）。
14.2控制工程的实现步骤
主要知识点 14.2.1 准备阶段
14.2.2 设计阶段 14.2.3 仿真及调试阶段 14.2.4 现场调试运行阶段
14.2.1 准备阶段
14.2.2 设计阶段
1.总体设计
根据控制对象要求，确定系统的构成方式及控制 装置与现场设备的选择，以及控制规律算法和其它特 殊功能要求。主要包括以下内容： ①确定系统的任务和控制方案 ②确定系统的构成方式 ③选择现场设备 ④确定控制算法 ⑤硬软件功能的划分 ⑥其它方面的考虑
14.1 控制系统的设计原则
1. 满足工艺要求－－满足生产过程提出的要求和性能指标 2. 可靠性要高－－用系统平均无故障和平均维修时间衡量 3. 操作性能要好－－使用方便和维护容易 4. 实时性要强－－对内、外部时间及时做出响应 5. 通用性要好－－硬软件可移植 6. 经济效益要高－－系统性价比要高，投入产出比要低
0
1
B、C 维持原 之间 状
1
0
系统 故障报 故障 警
1
1
C点以 水泵停
上
止
14.3.2 循环水装置IPC系统
1．系统概述 2．硬件电路 3．软件设计
1．系统概述
（1）工艺流程
（2）控制要求
①10点参数检测功能 ②22个参数设定功能 ③10个参数标定功能 ④PID控制功能 ⑤工艺计算、列表绘图功能 ⑥其他功能指标
3．软件设计
① 编程语言的选择 ② 数据类型和数据结构规划 ③ 资源分配控制软件的设计
1)数据采集和数据处理程序 2)控制算法程序 3）控制量输出程序 4）人－机界面程序 5）实时时钟和中断处理程序 6）数据管理和数据通信程序
⑤ 程序设计方法－－采用模块化和自顶向下程序设计方法
14.2.3仿真及调试阶段
水位计的作用－－使用时声光报警；在全自动、分组自动、半自
动控制方式下，水位计的上限、下限分别作为该池排水泵自动开、 停的PLC输入信号。
手动控制方式－手动操作按钮开停14个负荷，不受水位影响。
生化半自动控制方式－－由生化池水位的上限与下限自动控制生 化泵的开、停，而加药计量泵、CLO2发生器的开、停由手动操作。
1．系统概述
+ 5V
～ 220V
KA
C B A
c 81k
b P1.0
P1.1 81k
XTAL1 30PF
30PF XTAL2
AT89C 2051
+12V + 5V
KM
330Ω
12MH Z
P1.2
+ 5V
P1.3
330Ω
图图1154-8-2 水水槽槽水水位控位制电控路制电路
动画链接
2．硬件电路
+ 5V
～ 220V
KA
C B A
c 81k
b P1.0
P1.1 81k
XTAL1 30PF
30PF XTAL2
AT89C 2051
+12V + 5V
KM
330Ω
P1.2
+ 5V
P1.3
330Ω
图 15-8 水槽水位控制电路
12MH Z
3．程序设计
C(P1.1) b(P1.0)
0
0
水位
B点以 下
操作
水泵启 动
（4）根据人机联系方式选择相应的接口板或显示操作面板（包括 参数设定、状态显示、手动自动切换和异常报警等）；
（5）根据需要选择各种外设接口、通信板块等； （6）根据工艺流程选择测量装置（包括被测参数种类、量程大
小、信号类别、型号规格等）； （7）根据工艺流程选择执行装置（包括能源类型、信号类别、型
号规格等）。
第十四章 控制系统设计与工程实现
本章要点:
1．学习计算机控制系统的设计原则。 2．初步掌握计算机控制系统的设计步骤。 3．学习实例，加深认识与初步掌握单片机、仪表、 IPC和PLC控制系统的设计思路。
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本章主要内容
➢14.1 控制系统的设计原则 ➢14.2 控制工程的实现步骤 ➢14.3 控制工程的应用实例
14.3 控制工程的应用实例
主要内容
14.3.1 水槽水位单片机控制系统 14.3.2 循环水装置IPC系统 14.3.3 中水回用PLC控制系统 14.3.4 聚合釜温压仪表控制系统 14.3.5 基于PLC与IPC的锅炉综合控制系统
14.3.1 水槽水位单片机控制系统
1．系统概述 2．硬件电路 3．程序设计
2．硬件设计
3． 软件设计
（1）采用中断方式完成
（2）在主程序中完成
14.3.3 中水回用PLC控制系统
1．系统概述 2．硬件设计 3．程序设计
1．系统概述
（1）工艺流程
污水 格栅机
调节池
风机
反冲洗
生化池
压滤罐
清水池
回用
加药
排掉
加氯
集水池
动画链接
（2）控制要求
构成－－14台泵和电机，4个池的水位检测。