微机化测控系统第一章

1、测控与系统,测控系统原理与设计 孙传友等主编,课程安排,课 时: 共计64学时（其中含10学时实验） 理论课:讲述基本原理和设计方法，共54学时 实验课:根据实验指导书的要求完成；10学时 教材: 测控系统原理与设计 考核方式：闭卷考试，平时成绩可占20% 参考书: 微型计算机控制技术 潘新民 等编著 机械工业出版社 测控技术与系统 黄唯一等编著 机械工业出版社,各章内容（2-9章）,测控通道 12学时 主机与接口8学时 测量数据处理 10学时 PID控制算法6学时 监控程序设计6学时 抗干扰技术6学时 微机化测控系统设计实例4学时 测控系统新技术虚拟仪器与测控网络,课程要求,本课程是专业综合

2、课程，把前面学过的知识进行综合应用。 通过课程的学习，掌握测控系统原理和关键技术。 能够进行应用系统的硬件设计、调试工作。了解抗干扰的几种方法。 掌握一些基本的控制算法、数据处理方法、监控程序等软件设计。 了解有关虚拟仪器与测控网络等先进测控系统。,第一章 绪论,主要内容 测控仪器和系统的地位与作用 测控系统微机化的重要意义 微机化测控系统的类型和组成 微机化检测系统 微机化控制系统 微机化测控系统 本课程的内容与性质,第一章绪论,1-1 测控仪器和系统的作用与地位 测量和控制是人类认识世界和改造世界的两项基本任务。 测控仪器和系统是人类实现这两项任务的工具和手段。 测控仪器在科学研究中具有重

3、要作用 测控仪器或系统在工业生产中起着把关和指导者的作用。 国民经济的倍增器，技术监督的物质法官（蔬菜监测，与食品安全等，月饼抽查93%合格）。 仪器是信息工具，是信息工业的重要组成部分。,现代化宝钢的技术装备投资，1/3经费用于购置仪器和自控系统。 据美国国家标准技术研究院(NIST)的统计，美国为了质量认证和控制、自动化及流程分析，每天完成2.5亿个检测。 美国商业部国家标准局(NBS)，20世纪90年代初评估仪器仪表工业对美国国民经济总产值的影响作用称：仪器仪表工业总产值只占工业总产值的4%，但它对国民经济的影响达到66% 。 诺贝尔物理和化学奖中约四分之一属于测试方法和仪器创新；如近日

4、美国新发明的人体断面扫描仪器，可立刻发现人体任何部位的细胞癌变。,测控仪器在信息时代作用： 信息获取处理传输的链条中的源头技术,测控技术广泛应用于炼油、化工、冶金、电力、机械、电子、轻工和纺织等许多行业。,测控技术应用范围,1-测控系统微机化的重要意义,测控系统的发展：,1-测控系统微机化的重要意义,自动对零功能：降低零点漂移误差； 量程自动切换功能：提高分辨率； 多点快速测控：对不同参数快速测量； 数字滤波功能：抑制各种干扰和脉冲信号； 自动修正误差：用软件实现在线或离线修正； 数字处理功能：用计算机实现复杂计算等，如统计、检索 复杂控制规律：实现PID控制，模糊、自适应控制等； 多媒体功能

5、：具有声、光和语音等功能； 通信或网络功能：增强数据传输； 自我诊断功能：自我监测。,1-微机化测控系统的类型和组成,微机化检测系统是以微机为核心，单纯以“检测”为目的的系统。一般用来对被测过程中的一些物理量进行测量并获得相应的精确测量数据，又常称为数据采集系统，其框图如上图。被测参数经传感器转换成模拟信号，再由模拟输入通道进行信号调理和数据采集，转换成微机要求的数字形式送入微机进行处理，再送到磁带机、打印机等数据记录器记录，来获得测量数据。为对测量过程实时监视，模拟输出通道将微机处理后的测量数据转换成模拟信号在示波器等模拟显示器上显示,并超值报警,、微机化检测系统,、微机化控制系统,以微机为

6、核心，单纯以控制为目的的系统。 属于开环系统，程序控制的基本思想是将被控对象的动作次序和各类参数输入微机，微机执行固定的程序，一步一步地控制被控对象的动作，以达到预期的目的。例如数控机床的计算机控制，预先输入切削量、裕量、进给量、工件尺寸和加工步骤等参数，运行时由计算机控制刀具的动作，最后加工出成品。,、微机化测控系统,以微机为核心，测控一体化的系统。以被控对象的测量结果来控制被控对象。它实质是一种闭环控制系统。,控制继电器、步进电机等,控制模拟执行机构或设备,上图中左侧的输入、输出通道，称为过程通道，它是微机与测控对象的联结渠道，因此，我们称之为“测控通道”。 测控通道又可分为模拟量输入通道

7、、模拟量输出通道、开关量输入通道和开关量输出通道。模拟量输出通道带有数/模转换器，使计算机能对模拟形式的执行机构或输出设备进行控制。 图中 “人机接口”是微机与操作员的联结渠道，称为“人机通道”，最常用的有键盘和显示器、打印机以及各种记录器等。 图中“通信接口”是图中的微机与其它微机的联系渠道，称为“相互通道”。多微机测控系统的各个微机之间通过“通信接口”传送指令或数据。,1-本课程的内容和性质,对微机化测控仪器和系统的基本原理和总体设计思想的介绍。 它是计算机技术与测控技术、电子技术相结合的产物。 是测控技术与仪器专业学生开设的一门综合性课程，需要掌握的前期专业课程有：模拟电路、数字电路、传

8、感器原理、测控电路、信号与系统、微机原理及接口技术等。 课程特点：硬件、软件相互结合，研究接口、算法、整机监控软件、干扰的技术，以及虚拟仪器、现场总线、测控网络等测控新技术 通过本课程的学习，掌握怎样利用计算机、传感器、测量电路和控制电路来搭建测控系统,工业自动化仪表： 重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上；加速具有自主知识产权的自动化软件的商品化。 电工仪器仪表： 重点发展长寿命电能表、电子式电能表、特种专用电测仪表和电网

9、计量自动管理系统。到2010年，高中档电工仪器仪表国内市场占有率达到80%。,我国未来仪器仪表发展重点,科学测试仪器： 重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪、电子速测仪、测量型全球定位系统以及其他实验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量较高的中档产品为主。 环保仪器仪表： 重点发展大气环境、水环境的环保监测自动化控制系统产品，到2010年国内市场占有率达到70%以上。,我国未来仪器仪表发展重点,我国未来仪器仪表发展重点,仪器仪表元器件： 2010年以前，尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品，品种占有率达到70%80%，高档产品市场占有率达到60%以上。通过科技公关、新品开发，使产品质量水平达到国