计算机控制系统软件基础.ppt

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1、计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统第六章第六章 计算机控制系统软件基础计算机控制系统软件基础第一节第一节第一节第一节 计算机控制系统软件概述计算机控制系统软件概述计算机控制系统软件概述计算机控制系统软件概述概述概述概述概述计算机操作系统计算机操作系统计算机操作系统计算机操作系统数据结构数据结构数据结构数据结构计算机控制系统中的数据库计算机控制系统中的数据库计算机控制系统中的数据库计算机控制系统中的数据库第二节第二节第二节第二节 计算机控制系统应用软件计算机控制系统应用软件计算机控制系统应用软件计算机控制系统应用软件概述概述概述概述组态软件组态软件组态软件组态软件控制软件控

2、制软件控制软件控制软件商品化的工业控制软件简介商品化的工业控制软件简介商品化的工业控制软件简介商品化的工业控制软件简介第三节第三节第三节第三节 计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术系统供电与接地技术系统供电与接地技术系统供电与接地技术系统供电与接地技术看门狗（看门狗（看门狗（看门狗（WatchdogWatchdog）及其电源掉电检测技术）及其电源掉电检测技术）及

3、其电源掉电检测技术）及其电源掉电检测技术10/28/20221计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统第一节第一节 Unit 1 计算机控制系统软件概述计算机控制系统软件概述Introduction of Computer Control System Software概述概述概述概述计算机控制系统软件基础计算机控制系统软件基础计算机控制系统软件基础计算机控制系统软件基础过程计算机控制系统软件构成过程计算机控制系统软件构成过程计算机控制系统软件构成过程计算机控制系统软件构成过程计算机控制系统软件功能过程计算机控制系统软件功能过程计算机控制系统软件功能过程计算机控制系统软件功能计

4、算机操作系统计算机操作系统计算机操作系统计算机操作系统数据结构数据结构数据结构数据结构计算机控制系统中的数据库计算机控制系统中的数据库计算机控制系统中的数据库计算机控制系统中的数据库10/28/20222计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-1 概述（概述（1）计算机控制系统软件基础计算机控制系统软件基础计算机控制系统软件基础计算机控制系统软件基础计算机应用系统中的软件计算机应用系统中的软件 系统软件系统软件系统软件系统软件 工具软件工具软件工具软件工具软件 应用软件应用软件应用软件应用软件 数据收集部分数据收集部分数据收集部分数据收集部分 数据分析部分数据分析部分数

5、据分析部分数据分析部分 监督部分监督部分监督部分监督部分 输出控制部分输出控制部分输出控制部分输出控制部分10/28/20223计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-1 概述（概述（2）计算机控制系统软件构成计算机控制系统软件构成计算机控制系统软件构成计算机控制系统软件构成系统软件系统软件系统软件系统软件 计算机控制系统应用软件开发平台和操作平台计算机控制系统应用软件开发平台和操作平台计算机控制系统应用软件开发平台和操作平台计算机控制系统应用软件开发平台和操作平台应用软件应用软件应用软件应用软件 第一级第一级第一级第一级(控制级）控制级）控制级）控制级）：监控平台软件

6、、基本控制软件、：监控平台软件、基本控制软件、：监控平台软件、基本控制软件、：监控平台软件、基本控制软件、先进控制软件、约束控制软件、操作优化软件先进控制软件、约束控制软件、操作优化软件先进控制软件、约束控制软件、操作优化软件先进控制软件、约束控制软件、操作优化软件 第二级（管理级）第二级（管理级）第二级（管理级）第二级（管理级）：最优调度软件和企业计划决策：最优调度软件和企业计划决策：最优调度软件和企业计划决策：最优调度软件和企业计划决策软件等软件等软件等软件等10/28/20224计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-1 概述（概述（3）计算机控制系统软件功能计算

7、机控制系统软件功能计算机控制系统软件功能计算机控制系统软件功能 控制系统软件实现的功能控制系统软件实现的功能控制系统软件实现的功能控制系统软件实现的功能 实时数据采集实时数据采集实时数据采集实时数据采集 闭环控制输出闭环控制输出闭环控制输出闭环控制输出 逻辑控制逻辑控制逻辑控制逻辑控制 操控界面：报警监视、画面显示和报表输出操控界面：报警监视、画面显示和报表输出操控界面：报警监视、画面显示和报表输出操控界面：报警监视、画面显示和报表输出 可靠性措施：自诊断、掉电处理、备份维护可靠性措施：自诊断、掉电处理、备份维护可靠性措施：自诊断、掉电处理、备份维护可靠性措施：自诊断、掉电处理、备份维护 信息

8、管理：文件管理、数据库、趋势、统计分析信息管理：文件管理、数据库、趋势、统计分析信息管理：文件管理、数据库、趋势、统计分析信息管理：文件管理、数据库、趋势、统计分析 数据通信数据通信数据通信数据通信 应用功能：满足用户需求的各种监管功能（如报表生成、消息应用功能：满足用户需求的各种监管功能（如报表生成、消息应用功能：满足用户需求的各种监管功能（如报表生成、消息应用功能：满足用户需求的各种监管功能（如报表生成、消息发布、电子商务）发布、电子商务）发布、电子商务）发布、电子商务）10/28/20225计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-2 操作系统操作系统（1）操作系统

9、的功能与任务操作系统的功能与任务操作系统的功能与任务操作系统的功能与任务操作系统操作系统操作系统操作系统 主要目的是控制与管理主要目的是控制与管理主要目的是控制与管理主要目的是控制与管理计算机的硬件和软件资计算机的硬件和软件资计算机的硬件和软件资计算机的硬件和软件资源。合理地组织计算机源。合理地组织计算机源。合理地组织计算机源。合理地组织计算机工作流程，方便各种用工作流程，方便各种用工作流程，方便各种用工作流程，方便各种用户使用计算机户使用计算机户使用计算机户使用计算机计算机软件的构成示意图计算机软件的构成示意图10/28/20226计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-

10、1-2 操作系统操作系统（2）操作系统的功能操作系统的功能操作系统的功能操作系统的功能 作业作业作业作业(job)(job)管理：管理：管理：管理：“脱机脱机脱机脱机”和和和和“联机联机联机联机”两种方式两种方式两种方式两种方式 处理机（处理机（处理机（处理机（CPUCPU）管理：）管理：）管理：）管理：作业调度、进程调度作业调度、进程调度作业调度、进程调度作业调度、进程调度 存储管理：存储管理：存储管理：存储管理：内存分配、内存保护、内存扩充（虚拟内存）内存分配、内存保护、内存扩充（虚拟内存）内存分配、内存保护、内存扩充（虚拟内存）内存分配、内存保护、内存扩充（虚拟内存）设备管理：设备管理：

11、设备管理：设备管理：设备分配、设备驱动、虚拟设备设备分配、设备驱动、虚拟设备设备分配、设备驱动、虚拟设备设备分配、设备驱动、虚拟设备 文件管理：文件管理：文件管理：文件管理：文件存储与检索、文件操作、文件保护与控制文件存储与检索、文件操作、文件保护与控制文件存储与检索、文件操作、文件保护与控制文件存储与检索、文件操作、文件保护与控制10/28/20227计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-2 操作系统（操作系统（3 3）操作系统的分类操作系统的分类操作系统的分类操作系统的分类操作系统按功能分类操作系统按功能分类操作系统按功能分类操作系统按功能分类 批处理操作系统批处

12、理操作系统批处理操作系统批处理操作系统 分时操作系统分时操作系统分时操作系统分时操作系统 实时操作系统实时操作系统实时操作系统实时操作系统按计算机配置分类：大型机和微机、单机和网按计算机配置分类：大型机和微机、单机和网按计算机配置分类：大型机和微机、单机和网按计算机配置分类：大型机和微机、单机和网络系统络系统络系统络系统按用户按用户按用户按用户/任务分类任务分类任务分类任务分类 单单单单/多用户，单多用户，单多用户，单多用户，单/多任务多任务多任务多任务10/28/20228计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-2 操作系统操作系统（4）实时多任务操作系统实时多任务操

13、作系统实时多任务操作系统实时多任务操作系统 实时多任务操作系统实时多任务操作系统实时多任务操作系统实时多任务操作系统 就是能够执行多任务的实时操作系统就是能够执行多任务的实时操作系统就是能够执行多任务的实时操作系统就是能够执行多任务的实时操作系统 大多数实时多任务操作系统大多数实时多任务操作系统大多数实时多任务操作系统大多数实时多任务操作系统CPUCPU的负荷率应保证在的负荷率应保证在的负荷率应保证在的负荷率应保证在30%30%之内之内之内之内 实时响应时间随系统的要求而变化实时响应时间随系统的要求而变化实时响应时间随系统的要求而变化实时响应时间随系统的要求而变化 应具备的特征应具备的特征应具

14、备的特征应具备的特征 异步事件响应：要有异步异步事件响应：要有异步异步事件响应：要有异步异步事件响应：要有异步I/OI/O和中断处理能力和中断处理能力和中断处理能力和中断处理能力 切换时间短切换时间短切换时间短切换时间短 中断等待时间短中断等待时间短中断等待时间短中断等待时间短 优先级中断和调度优先级中断和调度优先级中断和调度优先级中断和调度 同步同步同步同步 一些著名的实时多任务操作系统一些著名的实时多任务操作系统一些著名的实时多任务操作系统一些著名的实时多任务操作系统 Windows NTWindows NT、OS/2OS/2、VMSVMS、RT Linux RT Linux等，具有很好的

15、通用性、等，具有很好的通用性、等，具有很好的通用性、等，具有很好的通用性、实时性和可靠性。其中实时性和可靠性。其中实时性和可靠性。其中实时性和可靠性。其中Windows NTWindows NT是实时操作系统的主流是实时操作系统的主流是实时操作系统的主流是实时操作系统的主流10/28/20229计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-4 数据库（数据库（1）数据库的特点数据库的特点数据库的特点数据库的特点 集成化的有穷数据集合集成化的有穷数据集合集成化的有穷数据集合集成化的有穷数据集合 按照数据间的自然联系，以最佳的方式组织、存储数据，按照数据间的自然联系，以最佳的方式

16、组织、存储数据，按照数据间的自然联系，以最佳的方式组织、存储数据，按照数据间的自然联系，以最佳的方式组织、存储数据，使之具有最小的冗余度使之具有最小的冗余度使之具有最小的冗余度使之具有最小的冗余度 提供共享性提供共享性提供共享性提供共享性 允许几个用户同时并发地使用数据库允许几个用户同时并发地使用数据库允许几个用户同时并发地使用数据库允许几个用户同时并发地使用数据库 具有较高的数据独立性具有较高的数据独立性具有较高的数据独立性具有较高的数据独立性 确保数据的安全性和完整性确保数据的安全性和完整性确保数据的安全性和完整性确保数据的安全性和完整性 面向数据而不是面向应用面向数据而不是面向应用面向数

17、据而不是面向应用面向数据而不是面向应用10/28/202210计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-4 数据库（数据库（2）数据库系统的组成数据库系统的组成数据库系统的组成数据库系统的组成 数据库（数据库（数据库（数据库（DBDB）物理数据库（工作数据的集合）物理数据库（工作数据的集合）物理数据库（工作数据的集合）物理数据库（工作数据的集合）、描述数据库、描述数据库、描述数据库、描述数据库 硬件支持系统硬件支持系统硬件支持系统硬件支持系统 服务器、大规模存储设备、网络通信设备、终端等服务器、大规模存储设备、网络通信设备、终端等服务器、大规模存储设备、网络通信设备、终端

18、等服务器、大规模存储设备、网络通信设备、终端等 软件支持系统软件支持系统软件支持系统软件支持系统 操作系统、宿主语言、实用程序和数据库管理系统等操作系统、宿主语言、实用程序和数据库管理系统等操作系统、宿主语言、实用程序和数据库管理系统等操作系统、宿主语言、实用程序和数据库管理系统等 数据库管理员（数据库管理员（数据库管理员（数据库管理员（DBADBA）管理、开发和使用数据库系统的人员管理、开发和使用数据库系统的人员管理、开发和使用数据库系统的人员管理、开发和使用数据库系统的人员10/28/202211计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-4 数据库（数据库（3）关系型

19、数据库关系型数据库关系型数据库关系型数据库 特特特特点点点点是是是是采采采采用用用用关关关关系系系系作作作作为为为为唯唯唯唯一一一一的的的的基基基基本本本本数数数数据据据据结结结结构构构构类类类类型型型型，具具具具有有有有关关关关系系系系完完完完备备备备的的的的数数数数据据据据子子子子语语语语言言言言，在在在在一一一一定定定定程程程程度度度度上上上上实实实实现现现现了了了了数数数数据据据据独独独独立立立立性性性性，确确确确保保保保用用用用户户户户能能能能够够够够依依依依靠靠靠靠关关关关系系系系名名名名、关关关关键键键键字字字字值值值值和和和和属属属属性性性性名名名名的的的的结结结结合合合合用用

20、用用逻逻逻逻辑辑辑辑方方方方式式式式访访访访问问问问数数数数据据据据库库库库中中中中的的的的每每每每一一一一个个个个数数数数据。据。据。据。OracleOracle和和和和SybaseSybase是典型的代表是典型的代表是典型的代表是典型的代表SQLSQL（Structured Query LanguageStructured Query Language）语言）语言）语言）语言 SQLSQL是一种关系数据库语言，已成为国际标准。是一种关系数据库语言，已成为国际标准。是一种关系数据库语言，已成为国际标准。是一种关系数据库语言，已成为国际标准。目目目目前前前前，数数数数据据据据库库库库产产产产品

21、品品品的的的的各各各各个个个个厂厂厂厂家家家家纷纷纷纷纷纷纷纷推推推推出出出出各各各各自自自自的的的的支支支支持持持持SQLSQL的软件或可与的软件或可与的软件或可与的软件或可与SQLSQL接口的软件。接口的软件。接口的软件。接口的软件。10/28/202212计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-4 数据库（数据库（4）SQLSQL的功能的功能的功能的功能 数数数数据据据据定定定定义义义义语语语语言言言言DDLDDL：用用用用于于于于定定定定义义义义、撤撤撤撤消消消消和和和和修修修修改改改改数数数数据据据据模式；模式；模式；模式；查询语言查询语言查询语言查询语言QL

22、 QL：用于查询数据；：用于查询数据；：用于查询数据；：用于查询数据；数据操纵语言数据操纵语言数据操纵语言数据操纵语言DMLDML：用于增、删、改数据；：用于增、删、改数据；：用于增、删、改数据；：用于增、删、改数据；数据控制语言数据控制语言数据控制语言数据控制语言DCL DCL：用于数据访问权限的控制。：用于数据访问权限的控制。：用于数据访问权限的控制。：用于数据访问权限的控制。10/28/202213计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-4 数据库（数据库（5）实时数据库系统（实时数据库系统（RTDBS）事事事事务务务务和和和和数数数数据据据据都都都都具具具具有有

23、有有定定定定时时时时特特特特性性性性或或或或定定定定时时时时限限限限制制制制的的的的数数数数据据据据库库库库系系系系统统统统。而而而而且且且且系系系系统统统统的的的的正正正正确确确确性性性性不不不不仅仅仅仅依依依依赖赖赖赖于于于于逻逻逻逻辑结果，而且还依赖于逻辑结果产生的时间。辑结果，而且还依赖于逻辑结果产生的时间。辑结果，而且还依赖于逻辑结果产生的时间。辑结果，而且还依赖于逻辑结果产生的时间。过程实时过程实时数据库系统数据库系统串行通信串行通信网络支持网络支持动态流程显示动态流程显示报警报警历史数据历史数据报表打印报表打印功能应用软件功能应用软件 棒棒 图图过过程程I/O历史趋势历史趋势自动

24、化系统中以过程实时数据库为核心的监控平台自动化系统中以过程实时数据库为核心的监控平台10/28/202214计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-1-4 数据库（数据库（6）实时数据库系统（实时数据库系统（实时数据库系统（实时数据库系统（RTDBSRTDBS）大容量内存实时数据库大容量内存实时数据库大容量内存实时数据库大容量内存实时数据库 内存数据库内存数据库内存数据库内存数据库 全驻内存和主驻内存（驻内和留外）全驻内存和主驻内存（驻内和留外）全驻内存和主驻内存（驻内和留外）全驻内存和主驻内存（驻内和留外）历史数据库历史数据库历史数据库历史数据库 较多应用关系型数据库较多

25、应用关系型数据库较多应用关系型数据库较多应用关系型数据库 数据库接口数据库接口数据库接口数据库接口 通过动态数据交换（通过动态数据交换（通过动态数据交换（通过动态数据交换（DDEDDE）进行接口）进行接口）进行接口）进行接口 采用开放式数据库互连（采用开放式数据库互连（采用开放式数据库互连（采用开放式数据库互连（ODBCODBC）进行接口）进行接口）进行接口）进行接口 以以以以及及及及采采采采用用用用目目目目前前前前最最最最新新新新的的的的对对对对象象象象链链链链接接接接和和和和嵌嵌嵌嵌入入入入技技技技术术术术OPCOPC技技技技术术术术实现接口实现接口实现接口实现接口10/28/202215

26、计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统第二节第二节 Unit 2 计算机控制系统应用软件计算机控制系统应用软件Applied Software of Computer Control System 概述概述概述概述计算机控制系统应用软件的组成计算机控制系统应用软件的组成计算机控制系统应用软件的组成计算机控制系统应用软件的组成应用软件设计技术应用软件设计技术应用软件设计技术应用软件设计技术应用软件开发环境及平台应用软件开发环境及平台应用软件开发环境及平台应用软件开发环境及平台组态软件组态软件组态软件组态软件商品化的工业控制软件简介商品化的工业控制软件简介商品化的工业控制软件简介

27、商品化的工业控制软件简介10/28/202216计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-1 计算机控制系统软件组成（计算机控制系统软件组成（1）计算机控制系统软件组成第一级设备层：负责将物理信号转换成数字或标准的模拟信号控制层：完成对现场工艺过程的实时监测与控制监控层通过对多个控制设备的集中管理，来完成监控生产运行过程的目的监控组态软件一般是位于监控层的专用软件，负责对下集中管理控制层，向上连接管理层，是企业生产信息化的重要组成部分。第二级管理层实现对生产数据进行管理、统计和查询。10/28/202217计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-1

28、 计算机控制系统软件组成（计算机控制系统软件组成（2）监控平台的概念监控平台的概念监控平台的概念监控平台的概念以实时数据库为核心，具有组态功能的通用软件以实时数据库为核心，具有组态功能的通用软件以实时数据库为核心，具有组态功能的通用软件以实时数据库为核心，具有组态功能的通用软件能能能能提提提提供供供供方方方方便便便便地地地地用用用用组组组组态态态态方方方方式式式式实实实实现现现现实实实实时时时时数数数数据据据据的的的的显显显显示示示示、历历历历史史史史趋趋趋趋势势势势的的的的显显显显示示示示、棒棒棒棒图图图图显显显显示示示示、动动动动态态态态数数数数据据据据流流流流程程程程的的的的显显显显示示

29、示示等等等等，形形形形成成成成各各各各种打印报表，并具有与各种种打印报表，并具有与各种种打印报表，并具有与各种种打印报表，并具有与各种DCSDCSDCSDCS及及及及PLCPLCPLCPLC的数据通信等功能的数据通信等功能的数据通信等功能的数据通信等功能具具具具有有有有开开开开放放放放式式式式结结结结构构构构，便便便便于于于于用用用用户户户户将将将将先先先先进进进进控控控控制制制制软软软软件件件件及及及及在在在在线线线线优优优优化化化化软软软软件件件件嵌嵌嵌嵌入入入入其其其其主主主主控控控控程程程程序序序序中中中中；同同同同时时时时它它它它可可可可以以以以方方方方便便便便地地地地实实实实现现现

30、现先先先先进进进进控控控控制系统及在线操作优化算法的投运和切除制系统及在线操作优化算法的投运和切除制系统及在线操作优化算法的投运和切除制系统及在线操作优化算法的投运和切除10/28/202218计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-1 应用软件设计技术（应用软件设计技术（3）控制系统软件设计的基本原则控制系统软件设计的基本原则控制系统软件设计的基本原则控制系统软件设计的基本原则抽抽抽抽象象象象（abstractionabstraction）抽抽抽抽象象象象是是是是一一一一个个个个系系系系统统统统的的的的简简简简化化化化描描描描述述述述或或或或规规规规范范范范说明说明说

31、明说明 抽抽抽抽象象象象包包包包括括括括“数数数数据据据据抽抽抽抽象象象象”、“控控控控制制制制抽抽抽抽象象象象”和和和和“过过过过程程程程抽抽抽抽象象象象”细化（细化（细化（细化（refinementrefinement）实质是分解实质是分解实质是分解实质是分解 模块化（模块化（模块化（模块化（modularitymodularity）是软件设计中最古老的一条原则）是软件设计中最古老的一条原则）是软件设计中最古老的一条原则）是软件设计中最古老的一条原则 信信信信息息息息隐隐隐隐藏藏藏藏（information information hidinghiding）一一一一个个个个模模模模块块块块

32、内内内内部部部部的的的的数数数数据据据据与与与与过过过过程程程程，应应应应该该该该对对对对没没没没有有有有必必必必要要要要了了了了解解解解这这这这些些些些数数数数据据据据与与与与过过过过程程程程的的的的其其其其它它它它模模模模块块块块隐藏起来隐藏起来隐藏起来隐藏起来 其他：一致性、完整性、可验证性等其他：一致性、完整性、可验证性等其他：一致性、完整性、可验证性等其他：一致性、完整性、可验证性等10/28/202219计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-1 控制系统软件设计的方法（控制系统软件设计的方法（4）自顶向下设计自顶向下设计程程程程序序序序设设设设计计计计者者

33、者者在在在在开开开开始始始始设设设设计计计计时时时时就就就就有有有有全全全全局局局局观观观观点点点点，对对对对欲欲欲欲开开开开发发发发的的的的软软软软件件件件有有有有全全全全面面面面的的的的了了了了解解解解；然然然然后后后后由由由由顶顶顶顶层层层层起起起起逐逐逐逐层层层层向向向向下下下下分分分分解解解解，直直直直至至至至所所所所有有有有的的的的模模模模块块块块都都都都达达达达到到到到便便便便于于于于管管管管理理理理的的的的目的为止目的为止目的为止目的为止设计过程中的大概步骤设计过程中的大概步骤设计管理程序并进行测试设计管理程序并进行测试设计管理程序并进行测试设计管理程序并进行测试对每一个程序标

34、志进行程序设计对每一个程序标志进行程序设计对每一个程序标志进行程序设计对每一个程序标志进行程序设计对最后形成的整个程序进行测试对最后形成的整个程序进行测试对最后形成的整个程序进行测试对最后形成的整个程序进行测试10/28/202220计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-1 控制系统软件设计的方法（控制系统软件设计的方法（5）面向对象设计面向对象设计面向对象设计面向对象设计 随随随随着着着着C+C+、DelphiDelphi等等等等一一一一批批批批面面面面向向向向对对对对象象象象语语语语言言言言的的的的出出出出现现现现，设设设设计计计计人人人人员员员员用用用用“对对对

35、对象象象象”和和和和“消消消消息息息息传传传传递递递递”直直直直接接接接映映映映射射射射客客客客观观观观系系系系统统统统中中中中的的的的“实实实实体体体体”及及及及其其其其“相相相相互互互互关关关关系系系系”变变变变为为为为可可可可能能能能，使使使使得得得得用用用用这这这这类类类类工工工工具具具具设设设设计计计计出出出出来来来来的的的的程程程程序序序序，其其其其结结结结构构构构可可可可与与与与客客客客观观观观系系系系统统统统的的的的抽抽抽抽象象象象模模模模型型型型相同或相似相同或相似相同或相似相同或相似 面向对象设计的最大优点面向对象设计的最大优点面向对象设计的最大优点面向对象设计的最大优点

36、改改改改变变变变了了了了按按按按照照照照语语语语言言言言结结结结构构构构来来来来分分分分析析析析问问问问题题题题的的的的传传传传统统统统思思思思维维维维方方方方式式式式，转转转转而而而而按按按按事事事事物物物物的本来面貌来认识系统，建立其抽象模型的本来面貌来认识系统，建立其抽象模型的本来面貌来认识系统，建立其抽象模型的本来面貌来认识系统，建立其抽象模型 提高了软件的可重用性提高了软件的可重用性提高了软件的可重用性提高了软件的可重用性10/28/202221计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-1 应用软件开发环境及平台（应用软件开发环境及平台（6）软件开发环境软件开发

37、环境软件开发环境软件开发环境要要要要求求求求有有有有合合合合适适适适的的的的语语语语言言言言，良良良良好好好好的的的的软软软软硬硬硬硬件件件件工工工工具具具具，有有有有效效效效的的的的编编编编辑辑辑辑和调试手段，以及尽可能丰富的实用程序和调试手段，以及尽可能丰富的实用程序和调试手段，以及尽可能丰富的实用程序和调试手段，以及尽可能丰富的实用程序运行环境运行环境运行环境运行环境基本平台基本平台基本平台基本平台 泛泛泛泛指指指指由由由由主主主主机机机机、外外外外部部部部设设设设备备备备、网网网网络络络络产产产产品品品品以以以以及及及及操操操操作作作作系系系系统统统统（如如如如Windows Wind

38、ows NTNT）及及及及其其其其界界界界面面面面环环环环境境境境（如如如如WINCCWINCC，力力力力控控控控，FixFix，LOOKOUTLOOKOUT等等等等）集集集集成成成成起起起起来来来来的的的的基基基基本本本本开开开开发发发发与与与与操操操操作作作作环环环环境境境境10/28/202222计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-2 组态软件简介组态软件简介（1）组态软件是用计算机语言编写的能将各种控制硬件（工业PC机、各种控制板卡、PLC、模块、单片机、数字仪表）组合到一起，形成一个大的能进行实时监控的系统专业应用软件是可对现场生产数据进行采集与过程控制的

39、专用软件，特点延续性和可扩充性：当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生变化时，不需做很多修改而方便地完成软件更新和升级封装性（易学易用）：各种功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，用户不须掌握太多编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能。通用性：每个用户根据工程实际情况，利用通用工业组态软件提供的底层设备（变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，就能完成一个具有动画效果、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制。缩短了自动化工程师的系统集成的时间，大大的提高了集成效率。10/28/20

40、2223计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-2 组态软件简介组态软件简介（2）组态软件组成图形界面系统实时数据库系统第三方程序接口组件控制功能组件10/28/202224计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-2-3 商品化的工业控制软件简介商品化的工业控制软件简介为说明工业控制软件的应用情况，加深为说明工业控制软件的应用情况，加深大家的印象，下面演示的是一些商品化大家的印象，下面演示的是一些商品化的工控软件组态图片、实时运行的一些的工控软件组态图片、实时运行的一些屏幕拷贝图片，以及代表工控软件发展屏幕拷贝图片，以及代表工控软件发展趋势的基于趋势

41、的基于Web技术的技术的HMI（Human Machine Interface）。）。10/28/202225计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统商品化的工业控制组态软件示例之一商品化的工业控制组态软件示例之一商品化的工业控制组态软件示例之一商品化的工业控制组态软件示例之一正在组态过程正在组态过程正在组态过程正在组态过程10/28/202226计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统商品化的工业控制组态软件示例之二商品化的工业控制组态软件示例之二商品化的工业控制组态软件示例之二商品化的工业控制组态软件示例之二连续系统连续系统连续系统连续系统10/28/202

42、227计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统商品化的工业控制组态软件示例之三商品化的工业控制组态软件示例之三商品化的工业控制组态软件示例之三商品化的工业控制组态软件示例之三间歇系统间歇系统间歇系统间歇系统10/28/202228计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统商品化的工业控制组态软件示例之四商品化的工业控制组态软件示例之四商品化的工业控制组态软件示例之四商品化的工业控制组态软件示例之四 异地系统监控异地系统监控异地系统监控异地系统监控10/28/202229计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统第三节第三节 Unit 3 计算机控制系

43、统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术Anti-Disturbing and Reliability Techniques of Computer Control Systems 计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术计算机控制系统的抗干扰与可靠性技术 系统供电与接地技术系统供电与接地技术系统供电与接地技术系统供电与接地技术 看门狗（看门狗（看门狗（看门狗（WatchdogWatchdog）及其电源掉电检测技术）及其电源掉电检测技术）及其电源掉电检测技术）及其电源掉电检测技术10/28/202230计算机控制系统

44、计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-1 抗干扰技术 干扰来源及种类干扰来源及种类干扰来源及种类干扰来源及种类串模干扰共模干扰长线传输干扰 串模干扰串模干扰串模干扰串模干扰(又称横向干扰或正态干扰又称横向干扰或正态干扰又称横向干扰或正态干扰又称横向干扰或正态干扰)串联于信号源回路中的干扰串联于信号源回路中的干扰串联于信号源回路中的干扰串联于信号源回路中的干扰A放大器放大器VnVsA放大器放大器VsC1C2干扰线干扰线In串模干扰示意图串模干扰示意图(a)(b)10/28/202231计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-1 串模干扰的抑制措施用有屏蔽层的双

45、绞线或同轴电缆作信号引线用有屏蔽层的双绞线或同轴电缆作信号引线用有屏蔽层的双绞线或同轴电缆作信号引线用有屏蔽层的双绞线或同轴电缆作信号引线可减少电磁感应可减少电磁感应可减少电磁感应可减少电磁感应采用各种滤波器采用各种滤波器采用各种滤波器采用各种滤波器采用双积分式采用双积分式采用双积分式采用双积分式A/DA/D转换器转换器转换器转换器其它措施其它措施其它措施其它措施10/28/202232计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-1 共模干扰共模干扰（也称纵向干扰或共态干扰共模干扰（也称纵向干扰或共态干扰）由不同的由不同的由不同的由不同的“地地地地”而引起而引起而引起而引起

46、 信号源信号源 VsZrAVc(a)VsVcZr(b)共模干扰示意图共模干扰示意图10/28/202233计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-1 对共模干扰的抑制（1）共模干扰对输入信号的影响共模干扰对输入信号的影响VsZcZcVcmm(a)单端输入单端输入被测信号的输入方式被测信号的输入方式VsZs1Zc1Vcmm(b)双端输入双端输入Zc1Zs210/28/202234计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-1 对共模干扰的抑制（2）双端输入双端输入变压器隔离变压器隔离光电隔离光电隔离浮地屏蔽浮地屏蔽采用仪表放大器提高共模抑制比采用仪表放

47、大器提高共模抑制比10/28/202235计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-1 长线传输干扰及其抑制长线干扰产生原因长线干扰产生原因l l易受到外界干扰易受到外界干扰l l具有信号延时具有信号延时l l会引起波反射现象会引起波反射现象消除波反射或将它抑制到最低限度消除波反射或将它抑制到最低限度l l终端阻抗匹配或始端阻抗匹配终端阻抗匹配或始端阻抗匹配l l信号线的选择和敷设信号线的选择和敷设10/28/202236计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-2 系统供电技术接地技术供电系统的一般保护供电系统的一般保护 交交 流流 稳压器稳压器

48、低低 通通 滤波器滤波器 直直 流流 稳压器稳压器 计算机计算机一般计算机控制系统供电结构一般计算机控制系统供电结构220VAC10/28/202237计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-2 系统供电技术电源异常的保护电源异常的保护具有不间断电源的供电结构具有不间断电源的供电结构 电电 池池 充电器充电器 电池组电池组 直直 流流 稳压器稳压器220VAC 逆变器逆变器 交交 流流 稳压器稳压器 控制器控制器 计算机计算机 10/28/202238计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-2 系统接地技术计算机系统接地的目的计算机系统接地的目的

49、计算机系统接地的目的计算机系统接地的目的l l抑制干扰抑制干扰抑制干扰抑制干扰,使计算机稳定地工作使计算机稳定地工作使计算机稳定地工作使计算机稳定地工作l l保护计算机、电器设备和操作人员的安全保护计算机、电器设备和操作人员的安全保护计算机、电器设备和操作人员的安全保护计算机、电器设备和操作人员的安全计算机控制系统中的计算机控制系统中的计算机控制系统中的计算机控制系统中的“地地地地”l l模拟地，数字地，安全地，系统地，交流地模拟地，数字地，安全地，系统地，交流地模拟地，数字地，安全地，系统地，交流地模拟地，数字地，安全地，系统地，交流地10/28/202239计算机控制系统计算机控制系统计算

50、机控制系统计算机控制系统6-3-2 系统接地技术计算机控制系统中的分别回流法单点接地计算机控制系统中的分别回流法单点接地计算机控制系统中的分别回流法单点接地计算机控制系统中的分别回流法单点接地数字地数字地横汇流条横汇流条数字地数字地纵汇流条纵汇流条模拟地模拟地横汇流条横汇流条模拟地模拟地纵汇流条纵汇流条接地板接地板安全地安全地(机壳地机壳地)系统板系统板大地大地 分别回流法接地示例图分别回流法接地示例图10/28/202240计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统计算机控制系统6-3-2 系统的低频接地技术一点接地方式一点接地方式一点接地方式一点接地方式l l串联接地（或称共同接地）串联接