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工業(yè)控制計箅機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計過程
　　一個計算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用項目，在研制過程應(yīng)該經(jīng)過哪些步驟，應(yīng)該怎樣有條不素地倮證研锏工作順利遇行，需要每個工程技術(shù)人員認(rèn)真考 慮，反復(fù)調(diào)研、討論，明確任務(wù)，最后得出合理雨實(shí)用的實(shí)際施工方案。系統(tǒng)項目的研制可分為4個階段，①備階段；②設(shè)計階段；③模擬與調(diào) 試階段，④現(xiàn)場安裝詞試階段。

　　1.準(zhǔn)備階段

　　系統(tǒng)初步設(shè)計技術(shù)文件的圭耍內(nèi)容包括；原系統(tǒng)的功能規(guī)范，目標(biāo)系統(tǒng)的性能規(guī)菹，系統(tǒng)的可萃性和可維擴(kuò)性，系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。準(zhǔn)備階段 的設(shè)計，為工業(yè)控制計算機(jī)系統(tǒng)定義了外部規(guī)約，郎系統(tǒng)與外郜（工業(yè)生產(chǎn)過程、環(huán)境、人等〉的接口關(guān)系。

　　2.設(shè)計階段

　　設(shè)計階段的主要內(nèi)容包括，系統(tǒng)總體方案沒計，硬件慮體設(shè)計 軟件總體設(shè)計，硬件和妖件的具體設(shè) 技術(shù)途徑的選擇。

　　（1）硬件總休設(shè)） 依據(jù)合同的技術(shù)要求和已做過的初步為案，開展系統(tǒng)硬件的總體設(shè)計，總體設(shè)計的方法是“黑箱”設(shè)計法，所謂“黑箱 ’設(shè)計，就是畫方塊圖的方法，用這種方法儆出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，只見方塊之問的信號籀人輸出關(guān)系和功能要球，而不需知道“黑箱”內(nèi)的具 體結(jié)構(gòu)．

　　（2）欽件總體設(shè)計．依據(jù)合同的技術(shù)要球和己儆過的初步方案，進(jìn)行軟件的總體設(shè)計．軟件次汁的方法和硬件一樣，也是采用結(jié)構(gòu)化的＇羆 箱”設(shè)計方法，先畫出較高－級的方框圖，然后冉將大的方框分解成小的方格，直到能表達(dá)溏楚為止。

　　（3）系統(tǒng)總體方案設(shè)計將上面的硬件總體方案和軟件總體方案合在一起構(gòu)成系統(tǒng)的總體方寨。硬件和軟件的設(shè)計是互相有機(jī)聯(lián)系的，相互往 往有髟響，因此在設(shè)計時要經(jīng)過多次的協(xié)調(diào)和反復(fù)，最后才能形成合理、統(tǒng)一的總體方案設(shè)計，總體方案完成后要建立文擋。

　　（4）技術(shù)途徑的選擇，技術(shù)途徑是指系統(tǒng)所采用的技術(shù)水平。技術(shù)途徑大致可以分為2種；①全部自主設(shè)計。硬什和愀什令部自主設(shè)計， 其 中硬件包括板卡產(chǎn)品的設(shè)計與加該技術(shù)途徑的優(yōu)點(diǎn)屜節(jié)約經(jīng)費(fèi)，缺點(diǎn)掛所鍤的設(shè)H時間比較長，因此，它適合于小型系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)汁。②硬件由 OEM產(chǎn)品組成，系統(tǒng)軟件由廠家提供或從市場上購買，雨應(yīng)用軟件由自己開發(fā)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是開發(fā)月期比較短，系統(tǒng)的針對性比較強(qiáng)。所以 大多數(shù)工業(yè)控制計箅機(jī)系統(tǒng)均采用這種開發(fā)設(shè)計方法。

　　（5）硬件和軟件的具休設(shè)墳。在總線方案確定后，就要進(jìn)入具體的硬件和軟件設(shè)計。在設(shè)計個測控系統(tǒng)時要考慮一些具體功能究竟用硬件實(shí) 現(xiàn)，還是用軟件實(shí)現(xiàn)較為經(jīng)濟(jì)，用硬件義現(xiàn)－些功能的好處是可以加快處堙速率，但要嘈加都件成本，而軟件實(shí)現(xiàn)正好相反。

　　般的考慮原則是視測控系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境與今后的生產(chǎn)數(shù)量而定。對于今后能批量生產(chǎn)的系統(tǒng)，為了減低成本，提高產(chǎn)品競爭力，在滿足指定功 能的前提下，盡量減少硬件，多用軟件來完成相應(yīng)的功能。雖然在研制時可能要花費(fèi)較多的時間或經(jīng)費(fèi)，但大批量生產(chǎn)后就可降低成本。若軟 件規(guī)模不大，研制又合理的話，運(yùn)行的可靠性就能保證。由于整個系統(tǒng)的部件數(shù)減少，相應(yīng)系統(tǒng)的可靠性也能得以提高。如果軟件實(shí)現(xiàn)很困難 ，而用硬件實(shí)現(xiàn)比較簡單，且系統(tǒng)的批量又不大的話則用硬件實(shí)現(xiàn)功能比較妥當(dāng)。

　　對于選用標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計人員來說，主要的開發(fā)工作在輸人輸出接口設(shè)計上，而這類設(shè)計又往往與測控程序設(shè)計交織在一起。為了加快 研制過程，可盡量選購市場上已有批量供應(yīng)的工業(yè)化制成的模板產(chǎn)品。這些符合工業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)的模板產(chǎn)品一般都經(jīng)過嚴(yán)格測試，并可提供各種軟 件和硬件接口，包括相應(yīng)的驅(qū)動程序等。模板產(chǎn)品只要同主機(jī)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)一致，購回后插人主機(jī)的相應(yīng)空槽即可運(yùn)行，且構(gòu)成系統(tǒng)極為方便 。所以，除非無法買到滿足自己要求的產(chǎn)品，否則絕不要隨意決定自行研制。總之，一般盡量考慮選用廠家可提供的現(xiàn)成產(chǎn)品，以同標(biāo)準(zhǔn)的微 機(jī)系統(tǒng)配套使用。

　　3．模擬與調(diào)試階段

　　采用仿真軟件和硬件調(diào)試程序。程序調(diào)試是程序設(shè)計的最后一步，同時也是最關(guān)鍵的一步。在實(shí)際編程中，即使有經(jīng)驗的程序設(shè)計者，也需 要花費(fèi)總研制時間的50％用于程序調(diào)試和軟件修改。

　　4.現(xiàn)場安裝調(diào)試階段

　　在硬件和軟件分別調(diào)試通過以后，就要進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)通常分兩步進(jìn)行。首先，在實(shí)驗室里，對已知的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行采集相比較，以 驗證系統(tǒng)設(shè)計是否正確和合理。如果實(shí)驗室試驗通過，則到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)采集試驗。在現(xiàn)場試驗中，測試各項性能指標(biāo)，必要時，還要修 改并完善程序，直至系統(tǒng)能正常投入運(yùn)行時為止。總之，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計過程是一個不斷完善的過程，設(shè)計一個實(shí)際系統(tǒng)往往很難一次就 設(shè)計完善，常常需要經(jīng)過多次修改補(bǔ)充才能得到一個性能良好的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

　　以上幾個方面為實(shí)際工業(yè)控制過程建立或設(shè)計的基本步驟，它對于建立系統(tǒng)的工程化具有一定的指導(dǎo)意義。

　　對于工業(yè)PC來說，在實(shí)際應(yīng)用時可根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、單機(jī)控制系統(tǒng)、集散型控制系統(tǒng)（DCS）以及管理決策系統(tǒng)等形式。在 設(shè)計基本工業(yè)PC控制系統(tǒng)時應(yīng)注意4個問題：

　　（1）系統(tǒng)的構(gòu)成模式。是自成系統(tǒng)還是構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)（包括成為子系統(tǒng)情況），從設(shè)計方法上和開發(fā)、運(yùn)行環(huán)境上是有所不同的。

　　（2）工業(yè)PC系統(tǒng)的選擇（配置）。包括冗余、容錯設(shè)計。

　　（3）工業(yè)PCI／O子系統(tǒng)的選擇。根據(jù)工業(yè)控制需求，在精度、通過率以及功能等方面進(jìn)行選擇，以滿足實(shí)際需要。
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