计算机控制技术 课程第07章 计算机控制系统软件.

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1、第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 第7章 计算机控制系统软件 Software of Software of Computer CComputer Control Systemontrol System Date1计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 计算机控制系统分为硬件和软件两部分 软件是任何系统的头脑、心脏和灵魂 Date2计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 计算机控制软件概述 计算机控制系统中的数据库 工业组态软件简介 本章主要内容 Date3计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制

2、系统软件计算机控制系统软件 7.1 计算机控制软件概述 计算机软件基础 计算机控制系统软件功能 Software Summary of Computer Software Summary of Computer Control SystemControl System Date4计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 7.1 计算机控制软件概述 软件是计算机系统中与硬件相互依存的另 一部分，它是包括程序、数据及其相关文 档的完整集合； 程序是按事先设计的功能和性能要求执行 的指令序列； 数据是使程序能正常操纵信息的数据结构 ； 文档是与程序开发，维护和使用有关

3、的图 文材料。 Date5计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 根据功能可以分为系统软件和应用软件两类根据功能可以分为系统软件和应用软件两类 。 z 应用软件应用软件 系统软件系统软件 7.1 计算机控制软件概述-计算机软件分类 Date6计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 系统软件用来管理计算机系统的资源，并 以尽可能简便的形式向用户提供使用资源 的服务，包括操作系统、系统实用程序、 系统扩充程序（操作系统的扩充、汉化） 、网络系统软件、设备驱动程序、通讯处 理程序等。 操作系统是最基本的系统软件，操作系统 是一个功能

4、强、规模大的管理程序。 7.1 计算机控制软件概述-计算机软件分类 Date7计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 专用于单个微机，称为单用户操作系统， 如DOS操作系统。 专用于多个终端的主机，称为多用户操作 系统，如UNIX多用户操作系统。 专用于网络系统，称为网络操作系统， NOVELL、Windows NT是网络操作系统 。 专用于嵌入式开发系统，称为嵌入式操作 系统，如Win CE、Palm OS、Linux等。 操作系统分类： 7.1 计算机控制软件概述-计算机软件分类 Date8计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系

5、统软件 Windows几代典型的操系统 启动界面 Date9计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 支撑软件辅助软件开发人员进行软件开发 工作使用的各种工具软件，借以完成软件 开发工作，提高软件生产效率，改善软件 产品的质量等，它主要包括软件开发工具 、软件评测工具、界面工具、转换工具、 软件管理工具、语言处理程序、数据库管 理系统、网络支持软件以及其他支持软件 。 7.1 计算机控制软件概述-计算机软件分类 Date10计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 应用软件是软件公司或用户为解决某类应 用问题而专门研制的软件。主要

6、包括科学 和工程计算机软件、文字处理软件、数据 处理软件、图形软件、图象处理软件、应 用数据库软件、事务管理软件、辅助类软 件、控制类软件等。 计算机控制系统软件属于应用软件，它主 要实现企业对生产过程的实时控制和管理 以及企业整体生产的管理控制 7.1 计算机控制软件概述-计算机软件分类 Date11计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 7.1 计算机控制软件概述-计算机软件分类 现代化工业的特点现代化工业的特点 现代化工业对自动化的要求现代化工业对自动化的要求 企业综合自动化的层次结构及运行模式企业综合自动化的层次结构及运行模式 控制层（时间为秒级）控制

7、层（时间为秒级） 生产装置优化层（小时级）生产装置优化层（小时级） 企业生产最优化调度（以天或旬为单位）企业生产最优化调度（以天或旬为单位） 企业长期计划决策（按月、季或年进行）企业长期计划决策（按月、季或年进行） Date12计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 计算机控制系统软件组成 按CIMS模型结构体系，通常五部分组成，自底向上依次是 ： 设备控制层：实现对车间各设备单独控制，保证设备按 生产工艺要求正常工作 过程控制层：按工艺生产过程实现控制，选择恰当控制 策略和方案进行实时控制，使生产过程目标达到最优； 调度层：协调组织各车间、部门进行按计划进行

8、生产， 以满足企业市场要求； 管理层：对生产过程、生产质量、人员、物料等生产管 理要素进行管理； 决策层：根据前面各层的数据，进行统计、分析，为企 业领导提供决策支持； 7.1 计算机控制软件概述-计算机软件分类 Date13计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 企业长期计划决策 企业生产最优调度 生产装置实时全局最优（协调） 计算机集散控制系统 DCS 工 业 生 产 过 程 过程计算机控制系统的软件需求框图 装置优化层 先进控制层 直接控制层 局部优化 先进控制先进控制 局部优化 先进控制先进控制先进控制先进控制 Date14计算机控制技术 第第 7 7

9、 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 l 实时数据采集：采集现场控制设备的数据， 过程控制参数； l 控制策略：为控制系统提供可供选择的控制 策略方案； l 闭环输出：在软件支持下进行闭环控制输出 ，以达到优化控制的目的； l 报警监视：处理数据报警及系统报警； l 画面显示：使来自设备的数据与计算机图形 画面上的各元素关联起来； 7.1 计算机控制软件概述-计控系统软件功能 Date15计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 l 报表输出：各类报表的生成和打印输出； l 数据存储：存储历史数据并支持历史数据的查询 l 系统保护：自诊断、掉电处理、备用

10、通道切换和 为提高系统可靠性和维护性所采取的措施； l 通信功能：各控制单元间、操作站间、子系统间 的数据通信功能； l 数据共享：具有与第三方程序的接口，方便数据 共享； 7.1 计算机控制软件概述-计控系统软件功能 Date16计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 衡量一个控制系统软件性能优劣的主要指标 系统功能是否完善，能否提供足够多的控制算 法（包括若干种高级控制算法）。 系统内各种功能能否完善地协调运行，如进行 实时采样和控制输出的同时，又能同时显示画 面，打印管理报表和进行数据通信操作。 人机接口是否良好，有丰富的画面和报表形式 ，较多的操作指导

11、信息。另外操作要方便、灵 活。 系统的可扩展性能如何，即是否能不断地满足 用户的新要求和一些特殊的需求。 7.1 计算机控制软件概述 Date17计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 控制系统软件设计的目的和任务控制系统软件设计的目的和任务 设计过程通过软件的需求分析，要明确需要软件解决设计过程通过软件的需求分析，要明确需要软件解决 什么问题；而设计的作用，就是使开发出来的软件能什么问题；而设计的作用，就是使开发出来的软件能 够适应并真正解决问题够适应并真正解决问题 设计阶段拿出的结果还不是程序，而是用伪代码或某设计阶段拿出的结果还不是程序，而是用伪代码或某

12、 种图形工具描述的程序的逻辑过程种图形工具描述的程序的逻辑过程 设计的步骤设计的步骤 总体设计总体设计决定软件的总体结构决定软件的总体结构 详细设计详细设计决定软件中每一模块内部的逻辑过程决定软件中每一模块内部的逻辑过程 7.1 计算机控制软件概述-控制系统软件设计 Date18计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 7.1 计算机控制软件概述-控制系统软件设计 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 抽象抽象（abstractionabstraction） 抽象是一个系统的简化描述或规抽象是一个系统的简化描述或规 范说明范说明 抽象包括抽象包括

13、“ “数据抽象数据抽象” ”、“ “控制抽象控制抽象” ”和和“ “过程抽象过程抽象” ” 细化（细化（refinementrefinement） 实质是分解实质是分解 模块化（模块化（modularitymodularity）是软件设计中最古老的一条原是软件设计中最古老的一条原 则则 信息隐藏（信息隐藏（information information hidinghiding） 一个模块内部的数一个模块内部的数 据与过程，应该对没有必要了解这些数据与过程的其据与过程，应该对没有必要了解这些数据与过程的其 它模块隐藏起来它模块隐藏起来 其他：一致性、完整性、可验证性等其他：一致性、完整性、可验

14、证性等 Date19计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 7.1 计算机控制软件概述-控制系统软件设计 模块化设计模块化设计 按适当的原则把软件划分为一个个较小的按适当的原则把软件划分为一个个较小的 、相关而又相对独立的模块、相关而又相对独立的模块 软件工程基本定理软件工程基本定理 复杂度复杂度 C(P1C(P1P2)P2)C(P1)C(P1)C(P2) C(P2) 工作量工作量 E(P1E(P1P2)P2)E(P1)E(P1)E(P2)E(P2) Date20计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 7.1 计算机控制软件概

15、述-控制系统软件设计 模块独立性可以从两个方面来衡量模块独立性可以从两个方面来衡量 内聚（又称模块强度，块内联系）内聚（又称模块强度，块内联系） 指模块内部各个部分之间的联系指模块内部各个部分之间的联系 耦合（又称为块间联系）耦合（又称为块间联系） 指一个模块和其它模块之间的联系指一个模块和其它模块之间的联系 软件划分模块时的原则软件划分模块时的原则 应尽可能使块内联系增强，块间联系减弱应尽可能使块内联系增强，块间联系减弱 模块化程序设计的优点和缺点模块化程序设计的优点和缺点 Date21计算机控制技术 第第 7 7 章章 计算机控制系统软件计算机控制系统软件 7.1 计算机控制软件概述-控制系统软件设计 自顶向下设计自顶向下设计 程序设计者在开始设计时就有全局观点，对欲开发的程序设计者在开始设计时就有全局观点，对欲开发的 软件有全面的了解；然后由顶层起逐层向下分解，直软件有全面的了解；然后由顶层起逐层向下分解，直 至所有的模块都达到便于管理的目的为止至所有的模块