计算机控制系统软件设计
计算机网络自动检测控制系统软件开发设计
计算机网络自动检测控制系统软件开发设计计算机网络自动检测控制系统软件是用于监测和控制计算机网络设备的软件。
随着网络规模的不断扩大和网络设备的不断增多，传统的手动方式难以满足网络设备的管理需求。
开发一款能够实现自动检测和控制的软件成为了迫切需求。
在开发计算机网络自动检测控制系统软件时，可以分为以下几个主要的步骤：一、需求分析在需求分析阶段，需要与网络管理员或者使用者充分沟通，了解他们的实际需求。
需要监测哪些网络设备，需要实现什么样的自动控制功能等。
在需求分析阶段，需要综合考虑网络的规模、设备的种类和数量、网络的拓扑结构等因素。
二、系统设计在系统设计阶段，需要根据需求分析的结果，设计出具体的软件系统结构和功能模块。
可以采用分布式架构，将监测和控制功能分布到不同的节点上，提高系统的稳定性和可扩展性。
需要设计出用户界面，提供友好的操作界面和操作指南，方便用户使用和管理。
三、软件开发在软件开发阶段，需要按照系统设计的要求，开发具体的功能模块和用户界面。
这其中需要考虑到网络设备的种类繁多，需要充分考虑兼容性和可扩展性。
需要充分考虑系统的稳定性和安全性，以及异常情况的处理。
四、测试与优化在软件开发完成后，需要进行全面的测试，确保软件的功能正常，并且对软件进行优化，提高其性能。
在测试过程中，需要模拟不同的网络环境，不同类型的网络设备，以及大量的网络数据流量，检验软件的稳定性和性能。
五、部署与维护在软件测试完成后，可以进行软件的部署，并提供相应的维护服务。
在软件部署的过程中，需要充分考虑硬件环境、网络环境、以及用户数量等因素，保证软件的正常运行。
需要及时更新和维护软件，以应对网络设备更新升级等情况。
通过以上的步骤，可以完成一款高质量的计算机网络自动检测控制系统软件。
这样的软件可以大大提高网络管理员的工作效率，降低网络设备的管理成本，同时提高网络的稳定性和安全性。
在网络设备日益增多的今天，这样的软件势必会成为网络管理的必备工具。
《计算机控制技术》计算机控制系统的设计与实现
在以上硬件设计的每一个阶段，都应该遵循边设计，边调试， 边修改的原则，包括元器件测试、电路模块调试、子系统调试等。 这样，问题发现得越早，对整个控制系统的设计、研制的影响就越 小，付出的代价也越小。
（3）来自控制系统内部的干扰 主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，
如逻辑电路相互辐射、模拟地与逻辑地的相互影响及元器件 间的相互不匹配使用等。这都属于控制设备制造厂家对系统 内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门无 法避免，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经 过考验的系统。
经过上述系统仿真调试，并取得满意控制性能的计算机控 制系统运到现场就可以进行现场安装调试了。现场调试是实际 生产过程对计算机控制系统性能的全面检查与性能评估，与实 验室的半实物调试相比，需要特别注意系统的安全性与抗干扰 等问题。在通过现场安装调试后，就可以投入实际生产过程进 行试运行。在试运行过程中，往往会出现许多错综复杂、时隐 时现的现象，暴露设计缺陷，这时设计者应当认真分析问题根 源，寻求解决方法。同时，系统的可靠性与稳定性也应当长期 考验，针对现场特殊的工作环境，采取行之有效的措施，在经 过一段时间的试运行并取得满意的性能评价之后，整个控制系 统就可以正式投入到实际运行中了。
8.2.4 系统的调试与运行 在硬件、软件的设计过程中，一般已经进行了分模块调试。在系
统投入现场运行之前，还需要在实验室进行硬件、软件的联合调试与 系统的仿真调试。软、硬件联调是整个调试的基础，这个步骤在硬件 设计时就开始了，即逐个功能模块进行边设计边调试，并将调试好的 模块逐步加入硬件系统进行联调。在硬件调试通过的情况下，就可将 软件系统加入进去，进行控制系统硬件软件的联合调试，联合调试的 目的是检验系统硬件、软件设计的正确性与运行的可靠性。在联合调 试过程中，不但会发现软件错误，还会发现一些在硬件调试中未发现 的硬件故障或设计缺陷，可根据情况予以修正。上述软件、硬件的联 合调试一般是脱离实际的被控过程进行的，主要在于检验系统硬件、 软件设计在功能上的正确性，不能全面反映整个控制系统的性能，因 此，还必须经过整个系统的仿真试验来检验系统的实际控制性能是否 能满足指标要求。
计算机控制系统软件设计
例如：
a=inportw(0x210)
b=inportb(0x220)
第一条指令表达将端口210H旳16位二进制数(一种字)输入 给变量a，第二条指令表达将端口220H旳8位二进制数(一种字 节)输入给变量b。在C语言中，0x起头旳是16进制数。
又如：
outportw(0x230,0x3435)
outportb(0x240,0x26)
(1)选择模拟显示表
由于计算机控制系统显示画面常采用多种模 拟显示表来显示测量值、设定值和输出值，因 此，显示组态一般可用6种模拟显示表，即调整 控制表、报警显示表、阀位操作表、监视操作 表、比率设定表、流量合计表。
返回
（2）选择了回路旳模拟显示表后，尚须对显示表旳每 一种参数进行确定，并在画面上设定对应旳值。
除了数字调零外，还可以采用偏移和增益误差旳自动 校准。
1.全自动校准
V
( x x0 x1 x0
) VR
采用这种措施测得旳V与放大器旳漂移和增益变化无关，与V 和R旳精度也无关。这样可大大提高测量精度，减少对电路器件 旳规定。
2.人工自动校准
人工自动校准旳原理是由人工在需要时接入原则旳参数进 行校准测量，把测得旳数据存贮起来，供后使用。一般人工自 动校准只测一种原则输入信号yR，零信号旳赔偿由数字调零 来完毕。设数字调零后测出旳数据分别为xR(接校准输入yR时) 和x(接被测输入y时)，则可按下式来计算y。
另一种常用旳方式是将各控制算法编成各个独立旳 可以反复调用旳功能模块，对应每一模块有一种数据 构造，该数据构造定义了该控制算法所需要旳各个参 数。因此，只要这些参数定义了，控制规律就定了。 有了这些算法模块，就可以生成绝大多数旳控制系统旳人机界面越来越多地采用图形显示 技术。图形画面重要是用来监视生产过程旳状况，并可 通过对画面上对象旳操作，实现对生产过程旳控制。
微型计算机控制系统的设计方法与步骤
否
否
本次越限标志送
5FH
清零 5EH 单元
上限处理
6-6 T0
图 中 断 服 务 程 序 流 程 图
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.. .
键盘与显示
过零信号发生器
MC 14528
LM311
~220V
..
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74LS00TI光 耦L117驱 动 器
加热丝
.
变送器
热电偶
图6-2 电阻炉炉温控制系统原理图
1. 检测元件及变送器
检测元件选用镍铬-镍铝热电偶，分度号为 EU，适用于0℃~1000℃的温度测量范围，相应 输出电压为0mV~41.32mV。
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6.3.3 控制系统程序设计
开始
6-5
1.
设定堆栈指针
开始
主
清标志和暂存单元
图
程 序
T 1 中断程序
清显示缓冲区
主 程
清标志D5H
序
T 0 初始化
流
开CPU中断
程
停止输出
图
扫描键盘 返回
温度显示
T 1 中断服务程序
2. T0中断服务程
T0中断服务程序是此系统的主体程序，用 于启动A/D转换、读入采样数据、数字滤波、 越限温度报警和越限处理、大林算法计算和输 出可控硅的同步触发脉冲等。在T0中断服务程 序中，要用到一系列子程序。如：采样子程序、 数字滤波子程序、越限处理程序、大林算法程 序、标度变换程序和温度显示程序等。T0中断 服务程序流程图如图6-6所示。
计算机控制系统 设计
计算机控制系统设计引言计算机控制系统是一种通过计算机对特定设备或过程进行控制和监测的系统。
计算机控制系统广泛应用于工业自动化、交通运输、通信等领域，可以提高生产效率和产品质量，减少人力成本和人为错误。
本文将介绍计算机控制系统设计的基本原理和步骤，包括硬件设计、软件设计和系统集成等方面的内容。
硬件设计计算机控制系统的硬件设计是指选择合适的电子元器件和设计电路来实现控制系统的功能。
硬件设计通常包括以下几个方面：1. 选择合适的控制器控制器是计算机控制系统的核心组成部分，负责接收输入信号、处理数据并输出控制信号。
常见的控制器有微处理器、PLC（可编程逻辑控制器）等。
在选择控制器时，需要考虑控制系统的需求和性能要求。
2. 传感器和执行器选择传感器和执行器用于将实际物理量（如温度、压力、位置等）转换为电信号或控制信号。
在硬件设计中，需要选择适合的传感器和执行器，并设计相应的电路来与控制器连接。
3. 电源电路设计电源电路是提供控制系统所需的电能的基础设施，需要设计合适的电源电路来保证控制器和其他电子元器件的正常工作。
软件设计软件设计是计算机控制系统中不可或缺的一部分，它通过编写计算机程序来实现控制系统的逻辑功能。
软件设计主要包括以下几个方面：1. 确定系统需求在进行软件设计之前，需要明确系统的功能需求和性能要求。
这些需求可以通过系统规格说明书、用户需求分析等方式来获取。
2. 设计控制算法控制算法是计算机控制系统的核心部分，它决定了系统如何对输入信号做出反应并生成相应的控制信号。
在软件设计中，需要根据系统需求和控制原理设计合适的控制算法。
3. 编写程序在设计控制算法之后，需要将算法转化为实际的计算机程序。
程序可以使用各种编程语言来实现，如C、C++、Python 等。
编写程序时需要考虑可读性、可维护性和性能等方面的因素。
系统集成系统集成是将硬件设计和软件设计进行整合的过程，目的是确保计算机控制系统的各个组成部分能够正常协同工作。
计算机控制系统设计的基本内容
计算机控制系统设计的基本内容
计算机控制系统设计主要包括以下基本内容:
1. 控制理论基础知识：计算机控制系统的设计需要运用控制理论的基础知识，如传递函数、稳定性分析、动态响应分析等。
2. 计算机控制系统的硬件设计：包括控制器、传感器、执行器等硬件设备的设计和选型，需要考虑硬件设备的可靠性、性能、成本和可维护性等因素。
3. 计算机控制系统的软件设计：包括控制系统的算法设计、软件界面设计、数据采集和处理等，需要运用计算机编程语言和软件设计工具进行开发。
4. 计算机控制系统的调试和测试：设计完成后，需要进行系统调试和测试，以确保系统的稳定性、可靠性和性能指标符合要求。
5. 计算机控制系统的应用和优化：在实际应用场景中，需要对计算机控制系统进行优化和调整，以提高控制性能和效率。
以上是计算机控制系统设计的主要基本内容，不同的应用场景和控制需求可能需要针对具体情况进行定制化设计。
控制系统计算机辅助设计-MATLAB语言和应用
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控制系统计算机辅助设计－MATLAB语言与应用
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我国较有影响的控制系统仿真与计算机辅助设计 成果是中科院系统科学研究所韩京清研究员等主 持的国家自然科学基金重大项目开发的CADCSC 软件。 清华大学孙增圻、袁曾任教授的著作和程序。 以及北京化工学院吴重光、沈成林教授的著作和 程序等。
控制系统计算机辅助设计－MATLAB语言与应用
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系统仿真领域有很多自己的特性，如果能选择一种 能反映当今系统仿真领域最高水平，也是最实用的 软件或语言介绍仿真技术，使得读者能直接采用该 语言解决自己的问题，将是很有意义的。
实践证明，MATLAB 就是这样的仿真软件，由于 它本身卓越的功能，已经使得它成为自动控制、航 空航天、汽车设计等诸多领域仿真的首选语言。 所以在本书中将介绍基于 MATLAB/Simulink的控 制系统仿真与设计方法及其应用。
控制系统计算机辅助设计－MATLAB语言与应用
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1.1 控制系统计算机辅助设计 技术的发展综述
早期的控制系统设计可以由纸笔等工具容易地计算 出来，如 Ziegler 与 Nichols 于1942年提出的 PID 经 验公式就可以十分容易地设计出来。
随着控制理论的迅速发展，光利用纸笔以及计算器 等简单的运算工具难以达到预期的效果，加之在计 算机领域取得了迅速的发展，于是很自然地出现了 控制系统的计算机辅助设计 (computer-aided control system design , CACSD)方法。
控制系统计算机辅助设计－MATLAB语言与应用
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计算机控制系统软件设计原则
计算机控制系统软件设计原则下面将介绍几个常见的计算机控制系统软件设计原则：1.单一职责原则（SRP）单一职责原则要求一个类只负责一个功能或任务，即一个类应该只有一个引起它变化的原因。
这样可以提高类的内聚性，降低类之间的耦合度，使得类更易于理解、修改和扩展。
2.开放封闭原则（OCP）开放封闭原则要求一个软件实体应当对扩展开放，而对修改封闭。
这意味着系统中的模块应该通过扩展来增加新的功能，而不是通过修改已有的代码来实现。
这样可以保持系统的稳定性和复用性，并降低对大规模修改的需求。
3.里式替换原则（LSP）里式替换原则指出任何基类可以被它的子类替换，而不影响系统的正确性。
也就是说，子类应当能够替换所有对基类的使用，而不需要修改使用基类的客户端代码。
这可以提高系统的扩展性和可维护性。
4.依赖倒置原则（DIP）依赖倒置原则要求高层模块不应该依赖于低层模块，而是依赖于抽象。
具体而言，就是高层模块应该依赖于接口或抽象类，而不是具体实现类。
这样可以降低模块之间的耦合度，提高系统的灵活性和可维护性。
5.接口隔离原则（ISP）接口隔离原则要求一个类或模块不应该依赖于它不需要的接口。
具体而言，就是一个类只应该依赖于它需要的最小接口，而不应该依赖于所有可能使用的接口。
这可以减少模块之间的依赖关系，提高系统的灵活性和可维护性。
6.迪米特法则（LoD）迪米特法则（也称为最少知识原则）要求一个对象应当尽量少与其他对象发生相互作用，即一个对象应当尽量不要引用其他对象的内部实现细节。
这样可以降低模块之间的耦合度，提高系统的复用性和可维护性。
7.高内聚低耦合原则高内聚低耦合原则要求一个软件模块应该尽可能地聚集相关的功能，以提高模块的内聚性。
同时，模块之间应该尽可能地减少相互依赖和相互影响，以降低模块之间的耦合度。
这可以提高模块的独立性、可测试性和可复用性。
综上所述，计算机控制系统软件设计原则主要包括单一职责原则、开放封闭原则、里式替换原则、依赖倒置原则、接口隔离原则、迪米特法则和高内聚低耦合原则。
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软件滤波
数字滤波
能有效地抑 制低频干扰
数字滤波是对采样信号进行平滑加工， 提高信噪比、消除或减少各种干扰信号 的影响，以保证计算机数据采集或控制 系统的可靠工作 。
常采用的数字滤波方法： 限幅/限速滤波 算术平均/加权滤波 中值滤波 惯性滤波
采样信号Xi
（i=1~n）
数字滤波
Yn(供CPU作进一步处理)
组态软件的开放性：遵从IEC61131-3标准、 OPC规范 利用通用、开放的工控软件（由软件制造商提供，集成了多种硬件设备驱动程序，使 之适用于不同的硬件配置和控制领域）进行二次开发。 组态软件包括监控组态软件（用于数据采集和人机监控画面的组态，如组态王 /Citect/Intouch、FIX/iFIX等）和控制组态软件（用于控制策略的组态，如Genie KingACT/InControl等）
线性化处理
◆平方根处理 平方根关系是工程
实际中经常遇到的一种 非线性 ，如节流式流量 计: F = K △P 。 实测到的是压差△P，为获得流量 F，需对采样值△P求平方根。
平方根可用牛顿迭代公式/高级语 言的平方根函数来计算。
牛顿迭代公式为：
Yn=（Yn-1+ X / Yn-1）/2
线性化处理
开发系统
➢数据库管理系统： •大型数据库（DB2、Oracle、Sybase、Informix…） •Web数据库 •桌面数据库（Excel、Access、SQL Server…） •实时数据库（InfoPlus、PI、ONSPCE…)
➢工控软件平台（几十种）：如组态王
KingView、KingACT；InTouch、InControl； iFIX；Citcet；WinCC、Step7…
■非计算法
有序表格：顺序查表法、计算查表法、
查表法
对分查表法
无序表格：顺序查表法
插值法
线性插值法(以直线代替曲线) 二次插值法(以抛物线代替曲线)
折线法（分段线性化 ）：因简单实用，在工程上 得到广泛应用。
Yx=Yk-1+ Kk（X –Xk-1）
应用软件
➢过程监视： •巡回检测 •数据处理（有效性检验、数字滤波、标度变换、报警…) •过程分析 •人机界面…
➢过程控制：开环/闭环控制（简单、复杂、先进控制）
➢信息管理
◆ 分类
▪ 按功能可分为
Байду номын сангаас执行软件
概述
完成过程信息的采集、 处理、运算、显示、打 印、控制输出等实质性 的功能，偏重算法效率、 强调实时性。
a Tf T Tf
数字滤波
限幅/限速滤波：对抑制带有随机性的干扰较为有效。 算术/梯推平均法：对周期性的干扰有良好的抑制作用，适于快变参数。
适用于压力、流量等信号的平滑加工，其平滑程度 取决于N 的大小 。一般，流量取N=12，压力取N=4 。
加权平均法: 适用于纯滞后较大的对象；中值滤波：有效地滤去脉冲干扰。
接口驱动程序
数据处理及控制算法程序
人机界面程序等
管理软件: 起组织调度作用，着眼全局、逻辑严密。
2类开发方法：编程和组态
① 编程：难度大、周期长，但针对性强、易实现复杂控制（如最优、先进控制等） ② 组态：简单易学、可靠性高，易实现常规控制。复杂控制算法软件包须另购或
自行开发。
概述
● 开发应用软件的一般过程
●线性化的方法
计算法 --可用数学方程描述“被测参数（输出）与可测量值（输入）之间关系” 处理方法：热电偶、平方根 查表法
非计算法（难以用数学方程描述的处理方法） 折线法 插值法
线性化处理
■计算法 ◆热电偶的线性化处理
热电偶输出的热电势EAB（t，t0）与温度t 之间往往是非线性的 。
t℃= a4E4 + a3E3 + a2E2 + a1E + a0
计算机控制系统-软件设计与应用
➢概述 ➢数据采集系统的软件设计 ➢人机接口及人机界面简介 ➢工控软件简介 ➢计算机控制技术 ➢本章小结 ➢思考题
计算机软件
计算机控制系统软件构成
系统软件
操作系统：Windows、Unix、Linux、OS/2
➢程序设计语言：汇编、高级语言（VB、 VC、C++、C#、Delphi…）
数据采集系统的软件设计
◆ 数据采集系统的构成及功能
➢对生产过程的各种参数（信息）进 行定时采集、检查（有效性及越限检 查）、处理（数字滤波、线性化、工 程量转换等）、存储、显示（以数字、 图形方式等） 、打印（定时制表、 CALL制表） 、报警（按不同级别） 等。
DAS硬件构成 = AI/DI通道 + 计算机系统
线性化处理
●为何要进行线性化处理?
➢许多传感器、变送器输出的信号与被测参数之间常存在明显的非线性，如：热电 偶的热电势EAB（t，t0）与温度t 、流量F与△P等。 ➢采集进计算机的值是EAB（t，t0）、 △P，欲得实际被测参数的值（如：温度t、 流量F），需对采样值进行线性化处理之后才能获得并显示。
限幅滤波
数字滤波
数字滤波
限速滤波
中值滤波 算术平均 加权平均
惯性滤波 复合滤波
yn mediom(x1, x2,..., xn )
yn
1 N
N
xi
i 1
递推平均
yn
1 N
N 1
xni
i0
N 1
N 1
yn Ci xni , Ci 1且C 0 C1 ... CN 1 0
i0
i0
Y (s) 1 离散化： X (s) T f s 1 y(n) (1 a) y(n 1) ax(n) y(n 1) a[x(n) y(n 1)]
惯性滤波 ：可视为一阶低通RC滤波器的数字形式，是一种动态滤波方法；
适合高频或低频的干扰信号。
复合滤波：两种以上滤波方法的结合，以得到较好的滤波效果 。如：将中
值滤波与算术平均滤波相结合，即连续采样N次，去掉Xmax、
Xmin，再计算
N
1
2
N 2 i 1
xi
Yn ，则既可去掉脉冲干扰，
又可滤去周期性干扰，这对快慢参数均适用。
◆ 数据采集系统的软件设计流程图 ◆数据采集系统的数据处理
软件由主程序和时间中断服务程序 （包含各种功能模块）构成。
数字滤波、线性化、工程量转换、报 警等。
数据采集程序流程
查询 定时 中断
DMA
◆ 有效性检查 ◆ 数字滤波 ◆ 线性化处理 ◆ 工程量(标度)变换 ◆ 报警处理
数据处理
滤波
滤波
硬件滤波：如RC滤波器（能有效地抑制高频干扰）