微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)第一章課件

1、測(cè)控與系統(tǒng) 測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)孫傳友等主編 課程安排課 時(shí): 共計(jì)64學(xué)時(shí)（其中含10學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)）理論課:講述基本原理和設(shè)計(jì)方法，共54學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課:根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求完成；10學(xué)時(shí)教材: 測(cè)控系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)考核方式：閉卷考試，平時(shí)成績(jī)可占20%參考書: 微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 潘新民 等編著 機(jī)械工業(yè)出版社測(cè)控技術(shù)與系統(tǒng) 黃唯一等編著 機(jī)械工業(yè)出版社各章內(nèi)容（2-9章）測(cè)控通道 12學(xué)時(shí)主機(jī)與接口8學(xué)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)處理 10學(xué)時(shí)PID控制算法6學(xué)時(shí)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)6學(xué)時(shí)抗干擾技術(shù)6學(xué)時(shí)微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例4學(xué)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)新技術(shù)虛擬儀器與測(cè)控網(wǎng)絡(luò)課程要求本課程是專業(yè)綜合課程，把前面學(xué)過的知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用。通

2、過課程的學(xué)習(xí)，掌握測(cè)控系統(tǒng)原理和關(guān)鍵技術(shù)。能夠進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、調(diào)試工作。了解抗干擾的幾種方法。掌握一些基本的控制算法、數(shù)據(jù)處理方法、監(jiān)控程序等軟件設(shè)計(jì)。了解有關(guān)虛擬儀器與測(cè)控網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)測(cè)控系統(tǒng)。第一章 緒論主要內(nèi)容測(cè)控儀器和系統(tǒng)的地位與作用測(cè)控系統(tǒng)微機(jī)化的重要意義微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的類型和組成微機(jī)化檢測(cè)系統(tǒng)微機(jī)化控制系統(tǒng)微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)本課程的內(nèi)容與性質(zhì)現(xiàn)代化寶鋼的技術(shù)裝備投資，1/3經(jīng)費(fèi)用于購置儀器和自控系統(tǒng)。據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院(NIST)的統(tǒng)計(jì)，美國為了質(zhì)量認(rèn)證和控制、自動(dòng)化及流程分析，每天完成2.5億個(gè)檢測(cè)。美國商業(yè)部國家標(biāo)準(zhǔn)局(NBS)，20世紀(jì)90年代初評(píng)估儀器儀表工業(yè)對(duì)美國

3、國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的影響作用稱：儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值只占工業(yè)總產(chǎn)值的4%，但它對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的影響達(dá)到66% 。諾貝爾物理和化學(xué)獎(jiǎng)中約四分之一屬于測(cè)試方法和儀器創(chuàng)新；如近日美國新發(fā)明的人體斷面掃描儀器，可立刻發(fā)現(xiàn)人體任何部位的細(xì)胞癌變。測(cè)控儀器在信息時(shí)代作用：信息獲取處理傳輸?shù)逆湕l中的源頭技術(shù)測(cè)控技術(shù)廣泛應(yīng)用于煉油、化工、冶金、電力、機(jī)械、電子、輕工和紡織等許多行業(yè)。測(cè)控技術(shù)應(yīng)用范圍1-測(cè)控系統(tǒng)微機(jī)化的重要意義自動(dòng)對(duì)零功能：降低零點(diǎn)漂移誤差；量程自動(dòng)切換功能：提高分辨率；多點(diǎn)快速測(cè)控：對(duì)不同參數(shù)快速測(cè)量；數(shù)字濾波功能：抑制各種干擾和脈沖信號(hào)；自動(dòng)修正誤差：用軟件實(shí)現(xiàn)在線或離線修正；數(shù)字處理功能：用計(jì)算機(jī)

4、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜計(jì)算等，如統(tǒng)計(jì)、檢索復(fù)雜控制規(guī)律：實(shí)現(xiàn)PID控制，模糊、自適應(yīng)控制等；多媒體功能：具有聲、光和語音等功能；通信或網(wǎng)絡(luò)功能：增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸；自我診斷功能：自我監(jiān)測(cè)。1-微機(jī)化測(cè)控系統(tǒng)的類型和組成 微機(jī)化檢測(cè)系統(tǒng)是以微機(jī)為核心，單純以“檢測(cè)”為目的的系統(tǒng)。一般用來對(duì)被測(cè)過程中的一些物理量進(jìn)行測(cè)量并獲得相應(yīng)的精確測(cè)量數(shù)據(jù)，又常稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其框圖如上圖。被測(cè)參數(shù)經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，再由模擬輸入通道進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集，轉(zhuǎn)換成微機(jī)要求的數(shù)字形式送入微機(jī)進(jìn)行處理，再送到磁帶機(jī)、打印機(jī)等數(shù)據(jù)記錄器記錄，來獲得測(cè)量數(shù)據(jù)。為對(duì)測(cè)量過程實(shí)時(shí)監(jiān)視，模擬輸出通道將微機(jī)處理后的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)在

5、示波器等模擬顯示器上顯示,并超值報(bào)警、微機(jī)化檢測(cè)系統(tǒng)、微機(jī)化控制系統(tǒng)以微機(jī)為核心，單純以控制為目的的系統(tǒng)。 屬于開環(huán)系統(tǒng)，程序控制的基本思想是將被控對(duì)象的動(dòng)作次序和各類參數(shù)輸入微機(jī)，微機(jī)執(zhí)行固定的程序，一步一步地控制被控對(duì)象的動(dòng)作，以達(dá)到預(yù)期的目的。例如數(shù)控機(jī)床的計(jì)算機(jī)控制，預(yù)先輸入切削量、裕量、進(jìn)給量、工件尺寸和加工步驟等參數(shù)，運(yùn)行時(shí)由計(jì)算機(jī)控制刀具的動(dòng)作，最后加工出成品。 上圖中左側(cè)的輸入、輸出通道，稱為過程通道，它是微機(jī)與測(cè)控對(duì)象的聯(lián)結(jié)渠道，因此，我們稱之為“測(cè)控通道”。 測(cè)控通道又可分為模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量輸入通道和開關(guān)量輸出通道。模擬量輸出通道帶有數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，使計(jì)

6、算機(jī)能對(duì)模擬形式的執(zhí)行機(jī)構(gòu)或輸出設(shè)備進(jìn)行控制。 圖中 “人機(jī)接口”是微機(jī)與操作員的聯(lián)結(jié)渠道，稱為“人機(jī)通道”，最常用的有鍵盤和顯示器、打印機(jī)以及各種記錄器等。 圖中“通信接口”是圖中的微機(jī)與其它微機(jī)的聯(lián)系渠道，稱為“相互通道”。多微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的各個(gè)微機(jī)之間通過“通信接口”傳送指令或數(shù)據(jù)。 1-本課程的內(nèi)容和性質(zhì)對(duì)微機(jī)化測(cè)控儀器和系統(tǒng)的基本原理和總體設(shè)計(jì)思想的介紹。它是計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)控技術(shù)、電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)學(xué)生開設(shè)的一門綜合性課程，需要掌握的前期專業(yè)課程有：模擬電路、數(shù)字電路、傳感器原理、測(cè)控電路、信號(hào)與系統(tǒng)、微機(jī)原理及接口技術(shù)等。課程特點(diǎn)：硬件、軟件相互結(jié)合，研究接口

7、、算法、整機(jī)監(jiān)控軟件、干擾的技術(shù)，以及虛擬儀器、現(xiàn)場(chǎng)總線、測(cè)控網(wǎng)絡(luò)等測(cè)控新技術(shù)通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握怎樣利用計(jì)算機(jī)、傳感器、測(cè)量電路和控制電路來搭建測(cè)控系統(tǒng)科學(xué)測(cè)試儀器： 重點(diǎn)發(fā)展過程分析儀器、環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器儀表、工業(yè)爐窯節(jié)能分析儀器以及圍繞基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)所需的汽車零部件動(dòng)平衡、動(dòng)力測(cè)試及整車性能檢測(cè)儀、大地測(cè)量?jī)x、電子速測(cè)儀、測(cè)量型全球定位系統(tǒng)以及其他實(shí)驗(yàn)機(jī)、實(shí)驗(yàn)室儀器等新產(chǎn)品。產(chǎn)品以技術(shù)含量較高的中檔產(chǎn)品為主。 環(huán)保儀器儀表： 重點(diǎn)發(fā)展大氣環(huán)境、水環(huán)境的環(huán)保監(jiān)測(cè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)品，到2010年國內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到70%以上。 我國未來儀器儀表發(fā)展重點(diǎn) 我國未來儀器儀表發(fā)展重點(diǎn) 儀器儀表元器件： 2010年以前，盡快開發(fā)出一批適銷對(duì)路、市場(chǎng)效果好的產(chǎn)品，品種占有率達(dá)到70%80%，高檔產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)到60%以上。通過科技公關(guān)、新品開發(fā)，使產(chǎn)品質(zhì)量水平達(dá)到國際20世紀(jì)90年代末水平，部分產(chǎn)品接近國外同類產(chǎn)品先進(jìn)