計(jì)算機(jī)檢測與控制

第一章緒論計(jì)算機(jī)測控技術(shù)(ComputerDetectionandControlTechnology)是指計(jì)算機(jī)自動測量、監(jiān)督與控制的技術(shù)。計(jì)算機(jī)測控技術(shù)的任務(wù)：測量；執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動；控制；人——機(jī)交互；通信。二、計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與分類(類型)基本結(jié)構(gòu)1.微機(jī)檢測系統(tǒng)2.微機(jī)控制系統(tǒng)3.微機(jī)測控系統(tǒng)按系統(tǒng)組成的結(jié)構(gòu)分類(類型)1.直接監(jiān)控系統(tǒng)2.分級控制系統(tǒng) 3.分布式控制系統(tǒng)4.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)5.工業(yè)以太網(wǎng)及測控管理一體化的系統(tǒng)計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)的組成由硬件部分和軟件部分第二章檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)基礎(chǔ)一?測量誤差(Measuringerror):用器具進(jìn)行測量時，所測量出來的數(shù)值與被測量的實(shí)際值之間的差值。按表示方法分類絕對誤差(AbsoluteError)△=Ax－A0(2)相對誤差(RelativeError)示值相對誤差YX=(△/Ax)x100%滿度相對誤差Ym=(△/Am)xl00%二，傳感器概念：一種能感受規(guī)定的被測量,并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可以輸出電信號的器件或裝置。我們把能夠完成這種轉(zhuǎn)換功能的器件或裝置稱為傳感器。組成：敏感元件和傳感元件(有時兩者和二為一)測量轉(zhuǎn)換電路分類：(一)按被測量分類：可分為位移、壓力、速度、溫度、流量、振動等傳感器(二)按測量原理分類：可分為電阻、電感、電容、電勢、激光、紅外、光纖等傳感器。傳感器的主要靜態(tài)特性指標(biāo)：1、靈敏度(Sensitivity)2、分辨力(Resolution)3、穩(wěn)定性(Regulation*電磁兼容性(EMC)5、可靠性(Reliability)^線性度(Linearity)動態(tài)分析：動態(tài)特性是指傳感器輸出量對于隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。6?壓電傳感器的工作原理：壓電效應(yīng)壓電效應(yīng)公式Q=dFxQ 表面產(chǎn)生的電荷Fx--X方向上施加的力Fd 壓電常數(shù)電容傳感器的主要類型：變面積式變介質(zhì)式變板間極距式電阻應(yīng)變式應(yīng)變效應(yīng):導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下,會產(chǎn)生機(jī)械變形,其電阻值也將隨著發(fā)生改變,這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。第三章微機(jī)知識一、微機(jī)硬件的基本概念(一)計(jì)算機(jī)理論的三個層次：體系結(jié)構(gòu)，組成，實(shí)現(xiàn)(二)微機(jī)系統(tǒng)的三個層次：微機(jī)處理，微機(jī)，微機(jī)系統(tǒng)(三)存儲空間配置方式：普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)，哈佛(Harward)結(jié)構(gòu)等二，總線一般意義上的總線是指芯片內(nèi)部、元器件之間、系統(tǒng)各插件板之間、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的公共信息傳輸通道。(一)編程語言主要有(3種)：1.機(jī)器語言(Machine Language)2.匯編語言(AssemblyLanguage)3.高級語言(High-LevelLanguage)第四章模擬信號的檢測技術(shù)連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號，要經(jīng)歷兩個斷續(xù)過程：(1)時間斷續(xù)，(2)數(shù)位斷續(xù)模擬信號的采樣，控制方式：(1)無條件采樣(2)條件采樣：程序查詢，中斷控制，直接存儲器存取第四章信號處理基礎(chǔ)糾于她僅荷T保7糾RC俯返荷T口山權(quán)數(shù)字濾波器模擬RC濾波器無需增加任何硬設(shè)備，只要在程序進(jìn)入數(shù)據(jù)處理和控制算法之前增加一段數(shù)字濾波程序即可.增加任何硬設(shè)備?存在阻抗匹配問題.系統(tǒng)可靠性高，不存在阻抗匹配問題.模擬濾波器通常是各通道專用，共享比較困難.數(shù)字濾波器則可多通道共享，從而降低了成本.模擬濾波器由于受電容容量的限制，頻率不可能太低.可以對頻率很低的信號進(jìn)行濾波受限.使用靈活方便，可根據(jù)需要選擇?(二)數(shù)字濾波1程序判斷濾波：限幅濾波和限速濾波第七章控制信號處理技術(shù)一，輸出通道的結(jié)構(gòu)二，模擬量輸出通道的基本組成三，開關(guān)量輸出通道作用：（1）輸出口地址譯碼器主要完成開關(guān)量輸出通道的選通。（2）輸出鎖存器的作用是鎖存CPU的輸出數(shù)據(jù)，在未刷新前保持穩(wěn)定以供外部設(shè)備使用。（3）輸出驅(qū)動電路主要完成電平轉(zhuǎn)換、隔離和功率驅(qū)動等。四，PLC概述基本結(jié)構(gòu)：中央處理器，存儲器，輸入／輸出等模塊構(gòu)成特點(diǎn)：高可靠性，模塊化的結(jié)構(gòu)工作過程：可分為五個階段：（1）自診斷（2）與編程器等通信（3）輸入采樣（4）用戶程序執(zhí)行（5）輸出刷新掃描周期T：T=（讀入一點(diǎn)時間X輸入點(diǎn)數(shù)）+（運(yùn)算速度X程序步數(shù)）+（輸出一點(diǎn)時間X輸出點(diǎn)數(shù)）+故障診斷時間第九章現(xiàn)場總線一,現(xiàn)場總線簡介1、現(xiàn)場總線的定義根據(jù)國際電工委員會（IEC）和美國儀表協(xié)會（ISA）的定義：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置之間、以及現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行和多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)發(fā)展的全數(shù)字控制系統(tǒng)稱為FCS。2，技術(shù)特征（1）開放式互連結(jié)構(gòu)（2）互可操作性與互用性 （3）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性（4）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性（5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性3，優(yōu)點(diǎn)（1）節(jié)省硬件數(shù)量與投資（2）節(jié)省安裝費(fèi)用（3）節(jié)省維護(hù)開銷（4）用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)（5）提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性第十章虛擬儀器一，虛擬儀器概述1，發(fā)展過程:模擬儀器——數(shù)字化儀器——智能儀器——虛擬儀器2，基本概念VI--虛擬儀器(VirtualInstrume)的縮寫。目前比較認(rèn)可的兩種的虛擬儀器的定義：—種是：NI(即美國國家儀器公司)公司利用虛擬儀器的實(shí)現(xiàn)給出的定義：虛擬儀器是通用計(jì)算機(jī)加上一組軟件或硬件，使得使用者在操作這臺計(jì)算機(jī)時，就像在操作—臺自己的專用傳統(tǒng)電子儀器。另—種是：利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)，加上特殊設(shè)計(jì)的儀器硬件和專用軟件，形成既有普通儀器的基本功能，又有—般儀器所沒有的特殊功能的高檔低價的新型儀器。分別對其硬件和軟件系統(tǒng)予以介紹:1、虛擬儀器的硬件主要由計(jì)算機(jī)和I/O接□設(shè)備組成，是整個系統(tǒng)的工作基礎(chǔ).主要功能是:完成對被測信號的采集、傳輸、測量和顯示。2、虛擬儀器的軟件由:儀器驅(qū)動程序、應(yīng)用程序兩大部分組成。主要功能:實(shí)現(xiàn)對硬件的控制，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。1)儀器驅(qū)動程序儀器驅(qū)動程序主要包括：操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序、接□驅(qū)動程序、內(nèi)部專用I/O板的驅(qū)動程序。主要功能：用來初始化虛擬儀器，設(shè)定特定的參數(shù)和工作方式，使虛擬儀器保持正常的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和儀器之間的通信。應(yīng)用程序具體包括兩個方面：實(shí)現(xiàn)虛擬面板功能的面板軟件程序和定義測試功能的流程圖軟件程序。主要功能：用來對輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，用戶通過編制應(yīng)用程序