1、第八章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方法掌握常用的幾種數(shù)字濾波方法掌握線性標(biāo)度變換方法了解常用的工業(yè)組態(tài)軟件yyyy/M/1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件構(gòu)成 軟件系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件操作系統(tǒng)：開(kāi)發(fā)系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：匯編、高級(jí)語(yǔ)言（VB、 VC、C+、C#、Delphi）數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)：大型數(shù)據(jù)庫(kù)（DB2、Oracle、Sybase、Informix）Web數(shù)據(jù)庫(kù)桌面數(shù)據(jù)庫(kù)（Excel、Access、SQL Server）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（InfoPlus、PI、ONSPCE)工控軟件平臺(tái)（幾十種）：如組態(tài)王 KingView、KingACT；InTouch、InContr

2、ol； iFIX；Citcet；WinCC、Step7過(guò)程監(jiān)視：巡回檢測(cè)數(shù)據(jù)處理（有效性檢驗(yàn)、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、報(bào)警)過(guò)程分析人機(jī)界面過(guò)程控制：開(kāi)環(huán)/閉環(huán)控制（簡(jiǎn)單、復(fù)雜、先進(jìn)控制）信息管理Windows、Unix、Linux、OS/2yyyy/M/2第一節(jié) 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)概述一、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的特點(diǎn) （1）應(yīng)用程序與硬件配置密切相關(guān)。 （2）頻繁的端口操作。 （3）實(shí)時(shí)性要求。 （4）軟件可靠性與抗干擾能力要求。二、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本步驟 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)通常分為：?jiǎn)栴}定義、程序設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、程序調(diào)試、系統(tǒng)維護(hù)和再設(shè)計(jì)等步驟。 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的流程圖，描述了應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的基本任務(wù)和

3、設(shè)計(jì)過(guò)程。yyyy/M/3三、應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的基本方法1.模塊化程序設(shè)計(jì)方法 模塊化程序設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是把一個(gè)復(fù)雜的程序，分解為若干個(gè)功能模塊，每個(gè)模塊執(zhí)行單一的功能，并且具有單入口單出口結(jié)構(gòu)，在分別進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)、編程、查錯(cuò)和調(diào)試之后，最終裝配在一起，連接成完整的大程序。2.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)采用自頂向下逐步求精的設(shè)計(jì)方法和單入口單出口的控制結(jié)構(gòu)。在總體設(shè)計(jì)階段，采用自頂向下逐步求精的方法，可以把一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題的解法分解和細(xì)化成一個(gè)由許多模塊組成的軟件系統(tǒng)。在詳細(xì)設(shè)計(jì)或編程階段，采用自頂向下逐步求細(xì)的方法，可以把一個(gè)模塊的功能逐步分解細(xì)化為一系列具體的處理步驟或某種高級(jí)語(yǔ)言的語(yǔ)句。y

4、yyy/M/4四、應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)1.控制軟件設(shè)計(jì) 對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，控制軟件包括：實(shí)時(shí)管理軟件和過(guò)程監(jiān)視及控制算法計(jì)算軟件兩大部分。 實(shí)時(shí)管理軟件是對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行管理用的程序，包括對(duì)應(yīng)用控制程序的調(diào)度、I/O管理、中斷管理、實(shí)時(shí)管理等。相當(dāng)于整個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主程序。 過(guò)程監(jiān)視及控制算法計(jì)算軟件主要是根據(jù)采集的信息、輸入的指令以及所設(shè)計(jì)的控制算法而編制的程序。主要包括：數(shù)據(jù)變換處理程序，如數(shù)字濾波、單位換算、數(shù)據(jù)合理性檢查、數(shù)據(jù)補(bǔ)償校正等；控制指令生成程序，如控制算法計(jì)算、系統(tǒng)狀態(tài)控制、控制指令輸出等；事故處理程序，如超限報(bào)警、故障處理等；信息管理程序，如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、輸出、打印、顯示以

5、及文件管理等。yyyy/M/5典型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制軟件流程圖 yyyy/M/62.控制軟件設(shè)計(jì)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 （1）盡量用符號(hào)表示地址、I/O設(shè)備、常數(shù)或數(shù)字參數(shù)，這樣使程序的可讀性增強(qiáng)，也給程序的修改和擴(kuò)充帶來(lái)方便。 （2）避免使用容易混淆的字符，尤其是和助記符相近的字符盡量避免使用。 （3）程序模塊不宜過(guò)大，以方便于系統(tǒng)調(diào)試。盡量做到每一功能對(duì)應(yīng)一個(gè)功能模塊，在系統(tǒng)調(diào)試時(shí)可分模塊調(diào)試軟件和硬件。 （4）程序模塊盡量通用，這樣程序的可移植性強(qiáng)。 （5）重視程序的易讀性，盡量多加注釋語(yǔ)句，這樣的程序易讀性好可維護(hù)性強(qiáng)，同時(shí)給后續(xù)程序編制帶來(lái)方便。yyyy/M/7 數(shù)據(jù)處理從一般意義上說(shuō)應(yīng)

6、包括三方面內(nèi)容： （1）對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、I/V轉(zhuǎn)換等處理，通常稱(chēng)為信號(hào)調(diào)理； （2）對(duì)采集到計(jì)算機(jī)中的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)行一些處理，如進(jìn)行系統(tǒng)誤差校正、數(shù)字濾波，邏輯判斷、標(biāo)度變換等處理，通常稱(chēng)之為一次處理； （3）對(duì)經(jīng)過(guò)前兩步得到的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，尋找規(guī)律，判斷事物性質(zhì)，生成所需要的控制信號(hào)，此稱(chēng)為二次處理。 信號(hào)調(diào)理都是由硬件完成，而一次和二次處理一般由軟件實(shí)現(xiàn)。 一、數(shù)據(jù)處理技術(shù)概述第二節(jié) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理yyyy/M/8二、線性化處理 在數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中，一般總希望系統(tǒng)的輸出和輸入呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系，這樣當(dāng)用儀表來(lái)檢測(cè)和顯示系統(tǒng)中的某個(gè)物理量時(shí)，能得到均勻的刻

7、度，不僅讀數(shù)看起來(lái)清楚方便，而且儀表在整個(gè)范圍內(nèi)靈敏度一致。 但是在實(shí)際工程中，計(jì)算機(jī)從模擬量輸入通道得到的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)與該信號(hào)所代表的被測(cè)物理量之間不一定是線性關(guān)系,經(jīng)常存在著非線性關(guān)系。 為了保證這些參數(shù)能有線性輸出，需要引入非線性補(bǔ)償，將輸出信號(hào)與被測(cè)物理量之間的非線性補(bǔ)償為線性關(guān)系，這種補(bǔ)償過(guò)程稱(chēng)為線性化處理。 yyyy/M/92022/7/25101. 插值法 如果非線性關(guān)系不能用數(shù)學(xué)公式精確表達(dá)，還可以根據(jù)線性插值原理進(jìn)行線性化處理。假定變量y和自變量x的關(guān)系如圖所示已知非線性函數(shù)y(x)上的兩點(diǎn)A(x0，y0)、B(x1，y1)，現(xiàn)在用直線AB代替弧線AB，由此可得直線方程根據(jù)插值條

8、件，應(yīng)滿(mǎn)足：解上面方程組，可求出直線方程的參數(shù)a和b。由此可求出該直線方程的表達(dá)式為式中，K為直線的斜率。2022/7/2511 由上圖可以看出，插值點(diǎn)A和B之間的距離越小，y(x)與y(x)之間的誤差越小。因此在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高精度，經(jīng)常采用幾條直線來(lái)代替曲線，此方法稱(chēng)為分段插值法。 分段插值法的基本思想是將被逼近的函數(shù)(或測(cè)量結(jié)果)根據(jù)其變化情況分成幾段，各段采用線性插值法來(lái)進(jìn)行處理。例如，設(shè)x在(xi，xi+1)區(qū)間內(nèi)，則其對(duì)應(yīng)的逼近值為： 對(duì)于這種方法，只要n取得足夠大，即分段足夠多，就可獲得良好的非線性轉(zhuǎn)換精度。2022/7/25122. 查表法 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，有一些非線性參

9、數(shù)不能用一般算術(shù)運(yùn)算求出，有的還涉及到指數(shù)、對(duì)數(shù)、三角函數(shù)以及積分、微分等運(yùn)算。要用程序?qū)崿F(xiàn)這些計(jì)算，不僅程序長(zhǎng)，而且很費(fèi)機(jī)時(shí)，影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。對(duì)于這種情況，可以將事先計(jì)算好的結(jié)果存放在數(shù)據(jù)表格中，然后通過(guò)查表的方式進(jìn)行線性化處理。 所謂查表法，就是把事先計(jì)算或測(cè)得的數(shù)據(jù)按一定順序編制成表格，查表程序的任務(wù)就是根據(jù)被測(cè)參數(shù)的值或者中間結(jié)果，查出最終所需要的結(jié)果。查表是一種非數(shù)值計(jì)算方法，利用這種方法可以完成數(shù)據(jù)補(bǔ)償、計(jì)算、轉(zhuǎn)換等各種工作，它具有回避復(fù)雜數(shù)學(xué)運(yùn)算和無(wú)規(guī)則數(shù)學(xué)運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn)。2022/7/2513（1）順序查表法 順序查表法是針對(duì)無(wú)序排列表格的一種方法。即按照順序從第一項(xiàng)開(kāi)始逐項(xiàng)查找

10、，直到找到所要查找的關(guān)鍵字為止。順序查表法雖然比較“笨”，但對(duì)無(wú)序表格或較短表格而言，仍是一種比較常用的方法。（2）計(jì)算查表法 計(jì)算查表法通常用于要搜索的內(nèi)容與表格的排列有一定關(guān)系的表格。對(duì)于這種表格，為了提高查表速度，可以不采用從頭至尾逐一進(jìn)行比較的方法，只要根據(jù)所給的元素xi，通過(guò)一定的計(jì)算，求出元素xi所對(duì)應(yīng)的數(shù)值的地址，然后將該地址單元的內(nèi)容取出即可。2022/7/2514（3） 對(duì)分查表法 對(duì)分查表法是一種在實(shí)際應(yīng)用中常使用的方法。對(duì)于那些表格比較長(zhǎng)，滿(mǎn)足從大到小或從小到大的排列順序，且難以用計(jì)算查表法進(jìn)行查找的表格，可以采用對(duì)分查表法。對(duì)于從小到大順序來(lái)說(shuō)，若元素大于中間值，則下一

11、次取中間值至最大值區(qū)間的中間值進(jìn)行比較，否則，取最小值至中間值區(qū)間的中間值進(jìn)行比較。如此下去，直到查找完為止。對(duì)分查表法的速度要比順序查表法快很多倍，而且對(duì)表格的要求又不是很?chē)?yán)格。 實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)表格都能滿(mǎn)足從大到小或從小到大的排列順序。因此，這是一種快速而有效的方法。三、標(biāo)度變換工程量變換有量綱的過(guò)程參數(shù) ，如:溫度t()、壓力P（Pa）、流量F（m3/h）. 電信號(hào)（mV、010mA、420mA、15V.） 傳感器、變送器 A/D 采樣無(wú)量綱的數(shù)字信號(hào)DB數(shù)據(jù)處理DB工程量(標(biāo)度)變換還原成具有意義的量綱，才可顯示、打印，以便人機(jī)交互。 DB、Pa1.為何要進(jìn)行工程量變換？yyyy/M

12、/15A2.工程量變換公式 （適用于線性傳感器或經(jīng)過(guò)線性化處理的參數(shù) ）例：某煙廠用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集煙葉發(fā)酵室的溫度變化情況，該室溫度測(cè)量范圍是2080，采用線性溫度傳感元件測(cè)溫并用 8 位A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)應(yīng)的輸出為00HFFH。某一時(shí)刻，計(jì)算機(jī)采集到的數(shù)字量為0B7H，計(jì)算所對(duì)應(yīng)的溫度t的大小。yyyy/M/16解：由已知條件得： Ymax =80、 Ymin =20、Nmax = FFH =255、Nx =0B7H=183、Nmin=0；因Yx=Ymin+(Ymax-Ymin)*(Nx-Nmin) /（Nmax-Nmin）則：Yx=20+（80-20）*183/255=63.

13、06。第三節(jié) 數(shù)字濾波一、數(shù)字濾波的定義 為了減少對(duì)采樣值的干擾，提高系統(tǒng)的性能，一般在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理之前先要對(duì)采樣值進(jìn)行數(shù)字濾波。 所謂數(shù)字濾波，就是通過(guò)一定的計(jì)算程序減少干擾信號(hào)在有用信號(hào)中的比重。 利用程序?qū)崿F(xiàn)的濾波。只需根據(jù)濾波算法編制相應(yīng)的程序即可達(dá)到目的。yyyy/M/17二、數(shù)字濾波的優(yōu)點(diǎn) (1)由于數(shù)字濾波是用程序?qū)崿F(xiàn)的，因而不需要增加硬件設(shè)備，很容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，多個(gè)輸入通道還可以共用一個(gè)濾波程序。 (2)由于數(shù)字濾波不需要硬件設(shè)備，因而可靠性高,穩(wěn)定性好，各回路之間不存在阻抗匹配等問(wèn)題。 (3)數(shù)字濾波可以對(duì)頻率很低的信號(hào)實(shí)現(xiàn)濾波，克服了模擬濾波器的缺陷。 (4)通過(guò)改寫(xiě)數(shù)字濾

14、波程序，可以實(shí)現(xiàn)不同的濾波方法或調(diào)整濾波參數(shù)，它比改變模擬濾波器的硬件方便得多。yyyy/M/182022/7/2519（1）算術(shù)平均值濾波 在一個(gè)采樣周期內(nèi)，對(duì)被測(cè)信號(hào)x的N次采樣值進(jìn)行算術(shù)平均，作為采樣時(shí)刻k的有效采樣值。 N值決定了信號(hào)平滑度和靈敏度。隨著N的增大，平滑度提高，靈敏度降低。應(yīng)視具體情況選取N，以便得到滿(mǎn)意的濾波效果。 算術(shù)平均值濾波主要用于對(duì)壓力、流量等周期性脈動(dòng)的采樣值進(jìn)行平滑加工，但對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的平滑作用尚不理想，因而它不適用于脈沖性干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合。1. 平均值濾波 三、幾種常用的數(shù)字濾波方法 20例：某壓力儀表采樣數(shù)據(jù)如下：12345678910242

15、52027246024252623序 號(hào)采樣值采樣數(shù)據(jù)明顯存在被干擾現(xiàn)象（彩色數(shù)據(jù)）。采用算術(shù)平均值濾波后，其采樣值為：Y=(24+25+20+27+24+60+24+25+ 26+23)/10=28干擾被平均到采樣值中去了 yyyy/M/（3）平均值濾波法一般適用于具有周期性干擾噪聲的信號(hào)，但對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖干擾信號(hào)，濾波效果尚不理想。 特點(diǎn)：（1）N值決定了信號(hào)平滑度和靈敏度。隨著N的增大，平滑度提高，靈敏度降低。應(yīng)該視具體情況選擇N，以便得到滿(mǎn)意的濾波效果。（2）對(duì)每次采樣值給出相同的加權(quán)系數(shù)，即1/N。在不同采樣時(shí)刻采集數(shù)據(jù)受到同樣重視。實(shí)際上某些場(chǎng)合需要增加新采樣值在平均值中的比重，

16、可采用加權(quán)平均值濾波法。濾波公式為：Y=R0Y0+ R1Y1+ R2Y2+ RmYm。yyyy/M/212022/7/2522（2）加權(quán)算術(shù)平均值濾波 有時(shí)為了提高濾波效果，將各次采樣值取不同的比重，然后再相加，此方法稱(chēng)為加權(quán)平均值法。 其中C0，C1，CN-1為各次采樣值的系數(shù)，它體現(xiàn)了各次采樣值在平均值中所占的比重。它可根據(jù)具體情況而定，一般采樣次數(shù)愈靠后，取的比例愈大，這樣可增加新的采樣值在平均值中的比重。這種濾波方法適用于純滯后較大的被控對(duì)象。其中：2022/7/2523（3）滑動(dòng)算術(shù)平均值濾波 把N個(gè)采樣數(shù)據(jù)看成一個(gè)隊(duì)列，隊(duì)列的長(zhǎng)度固定為N，每進(jìn)行一次新的采樣，就把新采樣值放入隊(duì)尾，

17、而去掉原來(lái)隊(duì)首的一個(gè)數(shù)據(jù)，這樣在隊(duì)列中始終有N個(gè)“最新”的數(shù)據(jù)，然后把隊(duì)列中的N個(gè)數(shù)據(jù)再進(jìn)行算術(shù)平均運(yùn)算，就可獲得最新的濾波結(jié)果。 滑動(dòng)平均值濾波對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高，靈敏度低；但對(duì)偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用差，不易消除由于脈沖干擾引起的采樣值的偏差，因此它不適用于脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合，而適用于高頻振蕩系統(tǒng)。 中位值濾波法的原理是對(duì)被測(cè)參數(shù)連續(xù)采樣m次(m3)且是奇數(shù)，并按大小順序排列；再取中間值作為本次采樣的有效數(shù)據(jù)。2.中值濾波法 特點(diǎn):中位值濾波法對(duì)脈沖干擾信號(hào)等偶然因素引發(fā)的干擾有良好的濾波效果。如對(duì)溫度、液位等變化緩慢的被測(cè)參數(shù)采用此法會(huì)收到良好的濾波效果；對(duì)

18、流量、速度等快速變化的參數(shù)一般不宜采用中位值濾波法。yyyy/M/242022/7/2525（1）限幅濾波法 Y (k)-Y (k-1)Y，則Y (k)=Y (k)，取本次采樣值； Y (k)-Y (k-1)Y，則Y (k)=Y (k-1)，取上次采樣值。其中，Y (k)是第k次采樣值；Y (k-1)是第(k-1)次采樣值；Y是相鄰兩次采樣值可能的最大偏差，其大小取決于采樣周期T及Y值的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。 限幅濾波法主要用于變化比較緩慢的參數(shù)，如溫度、液位等。使用時(shí)關(guān)鍵問(wèn)題是最大允許誤差Y的選?。篩太大，各種干擾信號(hào)將“乘機(jī)而入”，使系統(tǒng)誤差增大；Y太小，又會(huì)使某些有用信號(hào)被“拒之門(mén)外”，使計(jì)算機(jī)采樣

19、效率變低。通常可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取，必要時(shí)，也可由實(shí)驗(yàn)得出。3.程序判斷濾波2022/7/2526（2）限速濾波法 當(dāng)Y (k)-Y (k-1)Y時(shí)，取Y (k)輸入計(jì)算機(jī)； 當(dāng)Y (k)-Y (k-1)Y時(shí)，Y (k)不采用，但仍保留，繼續(xù)采樣取得Y (k+1)； 當(dāng)Y (k+1)-Y (k)Y時(shí)，取Y (k+1)輸入計(jì)算機(jī)； 當(dāng)Y (k+1)-Y (k)Y時(shí)，取Y (k)=Y (k)+Y (k+1)/2輸入計(jì)算機(jī)。 限速濾波是一種折衷方法，既照顧了采樣的實(shí)時(shí)性，又顧及了采樣值變化的連續(xù)性。但這種方法也有明顯的缺點(diǎn)：第一是Y的確定不夠靈活，必須根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況不斷更換新值；第二是不能反映采樣點(diǎn)數(shù)

20、N3時(shí)各采樣值受干擾情況。因此，它的應(yīng)用受到一定的限制。 程序判斷法對(duì)偶然脈沖干擾信號(hào)有良好的濾波效果，適用于如大功率用電設(shè)備的啟動(dòng)或停止，造成電流的尖峰干擾或誤檢測(cè)，以及變送器不穩(wěn)定而引起的嚴(yán)重失真，使得采樣數(shù)據(jù)偏離實(shí)際值太遠(yuǎn)的場(chǎng)合。yyyy/M/27 4.一階慣性濾波 仿照模擬系統(tǒng)RC低通濾波器的方法，將普通硬件RC低通濾波器的微分方程用差分方程來(lái)表示，便可以用軟件來(lái)模擬硬件濾波器的功能。離散化后，有 Yn=(1-)Xn+Yn-1 式中，Xn為第n次采樣值；Yn-1為上次濾波輸出值；Yn為第n次采樣后的濾波輸出值；為濾波平滑系數(shù)，T/(T+T)；T為濾波環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)；T為采樣周期。 一階

21、低通濾波方法能很好地消除周期性干擾，適用于波動(dòng)頻繁的被測(cè)參數(shù)濾波，但對(duì)于頻率高于采樣頻率二分之一的干擾信號(hào)無(wú)法濾除。yyyy/M/28 前面介紹的算術(shù)平均值濾波法和中值濾波法各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者不易消除由于脈沖干擾而引起的采樣值偏差，而后者由于采樣點(diǎn)數(shù)的限制，其應(yīng)用范圍縮小。但將二者結(jié)合，即可取長(zhǎng)補(bǔ)短，即先用中值濾波原理濾除由于脈沖引起的干擾，再把剩下的采樣值進(jìn)行算術(shù)平均，以得出防脈沖干擾平均值法。 其原理可用下式表示： 若x1x2xN(3N14)， 則 Y=(x2+x3+xN-1 )/(N-2) 5.復(fù)合濾波yyyy/M/29 一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于變化緩慢的參數(shù)(如溫度)，可選用程序判斷濾波和一階慣性

22、濾波； 而對(duì)變化較快的信號(hào)(如壓力、流量等)，則可選用算術(shù)平均值濾波； 對(duì)要求較高的系統(tǒng)可選用復(fù)合濾波。 如果不適當(dāng)?shù)貞?yīng)用數(shù)字濾波(例如把真實(shí)的參數(shù)波動(dòng)也濾掉了)，反而會(huì)降低控制效果，以致適得其反。數(shù)字濾波方法的總結(jié) 如果同時(shí)采用幾種濾波方法，一般先用中位值濾波或限幅濾波，然后再用平均值濾波法。如果應(yīng)用不恰當(dāng)，非但達(dá)不到濾波效果，反而會(huì)降低控制品質(zhì)。 yyyy/M/302022/7/2531第四節(jié) 工業(yè)組態(tài)軟件技術(shù)簡(jiǎn)介 組態(tài)軟件，又稱(chēng)組態(tài)監(jiān)控軟件，譯自英文SCADA，即Supervisory Control and Data Acquisition（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）。它是指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)

23、程控制的專(zhuān)用軟件。它們處在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶(hù)提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。2022/7/2532 組態(tài)軟件是由系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境兩大部分構(gòu)成。 （1）系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在組態(tài)軟件的支持下進(jìn)行應(yīng)用程序的系統(tǒng)生成工作所必須依賴(lài)的工作環(huán)境。通過(guò)建立一系列用戶(hù)數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境由若干個(gè)組態(tài)程序組成，如圖形界面組態(tài)程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)程序等。1.組態(tài)軟件的基本組成一、工業(yè)組態(tài)軟件的概述2022/7/2533 （

24、2）系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)應(yīng)用程序被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境由若干個(gè)運(yùn)行程序組成，如圖形界面運(yùn)行程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行程序等。組態(tài)軟件支持在線組態(tài)技術(shù)，即在不退出系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的情況下可以直接進(jìn)入組態(tài)環(huán)境并修改組態(tài)，使修改后的組態(tài)直接生效。 自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師最先接觸的一定是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境，通過(guò)一定工作量的系統(tǒng)組態(tài)和調(diào)試，最終將目標(biāo)應(yīng)用程序在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境投入實(shí)時(shí)運(yùn)行，完成一個(gè)工程項(xiàng)目。2022/7/2534 （1）應(yīng)用程序管理器 應(yīng)用程序管理器是提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能的專(zhuān)用管理工具。在自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師應(yīng)用組態(tài)軟件進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)

25、遇到下面一些煩惱：經(jīng)常要進(jìn)行組態(tài)數(shù)據(jù)的備份；經(jīng)常需要引用以往成功應(yīng)用項(xiàng)目中的部分組態(tài)成果（如畫(huà)面）；經(jīng)常需要迅速了解計(jì)算機(jī)中保存了哪些應(yīng)用項(xiàng)目。雖然這些要求可以用手工方式實(shí)現(xiàn)，但效率低下、極易出錯(cuò)。有了應(yīng)用程序管理器的支持，這些操作將變得非常簡(jiǎn)單。2.組態(tài)軟件必備的典型組件2022/7/2535 （2）圖形界面開(kāi)發(fā)程序 圖形界面開(kāi)發(fā)程序是自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進(jìn)行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴(lài)的開(kāi)發(fā)環(huán)境。通過(guò)建立一系列用戶(hù)數(shù)據(jù)文件，生成最終的圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)，供圖形運(yùn)行環(huán)境運(yùn)行時(shí)使用。 （3）圖形界面運(yùn)行程序 在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運(yùn)行程序裝

26、入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。 （4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組態(tài)程序?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)組態(tài)程序是建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的組態(tài)工具，可以定義實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)來(lái)源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類(lèi)型及相關(guān)的各種參數(shù)。2022/7/2536 （5）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行程序 在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及其應(yīng)用系統(tǒng)被實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)的查詢(xún)、檢索、報(bào)警的管理都是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)運(yùn)行程序中完成的。 （6）I/O驅(qū)動(dòng)程序 I/O驅(qū)動(dòng)程序是組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設(shè)備通訊，互相交換數(shù)據(jù)，DDE和OPC Client是兩個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)I/O驅(qū)動(dòng)程序，用來(lái)和支

27、持DDE標(biāo)準(zhǔn)和OPC標(biāo)準(zhǔn)的I/O設(shè)備通訊。多數(shù)組態(tài)軟件的DDE驅(qū)動(dòng)程序被整合在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而OPC Client則多數(shù)單獨(dú)存在。2022/7/25373.組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)工程的一般步驟 （1）工程項(xiàng)目系統(tǒng)分析。首先要了解控制系統(tǒng)的構(gòu)成和工藝流程，弄清楚被控對(duì)象的特征，明確技術(shù)要求。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工程的整體規(guī)劃，包括系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)哪些功能，控制流程如何，需要什么樣的用戶(hù)窗口界面，實(shí)現(xiàn)何種動(dòng)畫(huà)效果以及如何在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中定義數(shù)據(jù)變量。 （2）將所有I/O點(diǎn)的參數(shù)收集齊全，并填寫(xiě)表格，以備在監(jiān)控組態(tài)軟件和PLC上組態(tài)時(shí)使用。 （3）搞清楚所使用的I/O設(shè)備的生產(chǎn)商、種類(lèi)、型號(hào)、使用的通信接口類(lèi)型，采用的通信協(xié)議，以便在定義I/O設(shè)備時(shí)做出準(zhǔn)確選擇。2022/7/2538 （4）將所有I/O點(diǎn)的I/O標(biāo)識(shí)收集齊全，并填寫(xiě)表格，I/O標(biāo)識(shí)是唯一地確定一個(gè)I/O點(diǎn)的關(guān)鍵字，組態(tài)軟件通過(guò)向I/O設(shè)備發(fā)出I/O標(biāo)識(shí)來(lái)請(qǐng)求其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。在大多數(shù)情況下I/O標(biāo)識(shí)是I/O點(diǎn)的地址或位號(hào)名稱(chēng)。 （5）根據(jù)工藝過(guò)程繪制、設(shè)計(jì)畫(huà)面結(jié)構(gòu)和畫(huà)面草圖。 （6）按照第二步統(tǒng)計(jì)出的表格，建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，正確組態(tài)各種變量參數(shù)。 （7）根據(jù)第二步和第