1、測控(c kn)與系統 測控系統原理與設計(shj)孫傳友等主編 共二十頁課程(kchng)安排課 時: 共計64學時（其中含10學時實驗）理論課:講述基本原理和設計方法，共54學時實驗課:根據實驗指導書的要求完成(wn chng)；10學時教材: 測控系統原理與設計考核方式：閉卷考試，平時成績可占20%參考書: 微型計算機控制技術 潘新民 等編著 機械工業出版社測控技術與系統 黃唯一等編著 機械工業出版社共二十頁各章內容(nirng)（2-9章）測控通道 12學時主機與接口(ji ku)8學時測量數據處理 10學時PID控制算法6學時監控程序設計6學時抗干擾技術6學時微機化測控系統設計實例4

2、學時測控系統新技術虛擬儀器與測控網絡共二十頁課程(kchng)要求本課程是專業綜合課程，把前面(qin mian)學過的知識進行綜合應用。通過課程的學習，掌握測控系統原理和關鍵技術。能夠進行應用系統的硬件設計、調試工作。了解抗干擾的幾種方法。掌握一些基本的控制算法、數據處理方法、監控程序等軟件設計。了解有關虛擬儀器與測控網絡等先進測控系統。共二十頁第一章 緒論(xln)主要內容測控儀器和系統的地位與作用測控系統微機化的重要意義微機化測控系統的類型(lixng)和組成微機化檢測系統微機化控制系統微機化測控系統本課程的內容與性質共二十頁第一章緒論(xln)1-1 測控儀器和系統的作用與地位測量和控

3、制是人類認識世界和改造世界的兩項基本任務。測控儀器和系統是人類實現這兩項任務的工具和手段。測控儀器在科學研究中具有重要作用測控儀器或系統在工業生產中起著把關和指導者的作用。國民經濟的倍增器，技術監督的物質法官(fgun)（蔬菜監測，與食品安全等，月餅抽查93%合格）。儀器是信息工具，是信息工業的重要組成部分。共二十頁現代化寶鋼的技術裝備投資，1/3經費用于購置儀器和自控系統(xtng)。據美國國家標準技術研究院(NIST)的統計，美國為了質量認證和控制、自動化及流程分析，每天完成2.5億個檢測。美國商業部國家標準局(NBS)，20世紀90年代初評估儀器儀表工業對美國國民經濟總產值的影響作用稱：

4、儀器儀表工業總產值只占工業總產值的4%，但它對國民經濟的影響達到66% 。諾貝爾物理和化學獎中約四分之一屬于測試方法和儀器創新；如近日美國新發明的人體斷面掃描儀器，可立刻發現人體任何部位的細胞癌變。測控儀器(yq)在信息時代作用：信息獲取處理傳輸的鏈條中的源頭技術共二十頁測控技術廣泛應用于煉油、化工、冶金、電力、機械、電子(dinz)、輕工和紡織等許多行業。測控(c kn)技術應用范圍共二十頁1-測控系統微機化的重要(zhngyo)意義測控系統(xtng)的發展：時間儀表類型使用方法局限性20世紀50年代前基于氣動信號的簡單測控儀表專門工人到現場巡視記錄信號不能傳遞20世紀60年代基于氣動、電

5、動信號的組合式測控儀表無需現場巡視記錄，有統一測控室，儀表將標準工業信號傳至此處合成測控系統時結構復雜，更新慢、成本高20世紀70年代微機電動測控儀表共二十頁1-測控系統(xtng)微機化的重要意義自動對零功能：降低零點漂移誤差；量程(lingchng)自動切換功能：提高分辨率；多點快速測控：對不同參數快速測量；數字濾波功能：抑制各種干擾和脈沖信號；自動修正誤差：用軟件實現在線或離線修正；數字處理功能：用計算機實現復雜計算等，如統計、檢索復雜控制規律：實現PID控制，模糊、自適應控制等；多媒體功能：具有聲、光和語音等功能；通信或網絡功能：增強數據傳輸；自我診斷功能：自我監測。共二十頁1-微機化

6、測控(c kn)系統的類型和組成 微機化檢測系統是以微機為核心，單純以“檢測”為目的的系統。一般用來對被測過程中的一些物理量進行測量并獲得相應的精確測量數據，又常稱為數據采集系統，其框圖如上圖。被測參數(cnsh)經傳感器轉換成模擬信號，再由模擬輸入通道進行信號調理和數據采集，轉換成微機要求的數字形式送入微機進行處理，再送到磁帶機、打印機等數據記錄器記錄，來獲得測量數據。為對測量過程實時監視，模擬輸出通道將微機處理后的測量數據轉換成模擬信號在示波器等模擬顯示器上顯示,并超值報警、微機化檢測系統共二十頁、微機化控制系統(kn zh x tn)以微機為核心，單純以控制為目的的系統。 屬于開環系統，

7、程序控制的基本思想是將被控對象的動作次序和各類參數輸入微機，微機執行固定的程序，一步一步地控制被控對象的動作，以達到預期的目的。例如數控機床的計算機控制，預先輸入切削量、裕量、進給量、工件尺寸(ch cun)和加工步驟等參數，運行時由計算機控制刀具的動作，最后加工出成品。共二十頁、微機化測控(c kn)系統以微機(wi j)為核心，測控一體化的系統。以被控對象的測量結果來控制被控對象。它實質是一種閉環控制系統。 控制繼電器、步進電機等控制模擬執行機構或設備共二十頁 上圖中左側的輸入、輸出通道，稱為過程通道，它是微機與測控對象的聯結渠道，因此，我們稱之為“測控通道”。 測控通道又可分為模擬量輸入

8、通道、模擬量輸出通道、開關量輸入通道和開關量輸出通道。模擬量輸出通道帶有數/模轉換器，使計算機能對模擬形式的執行機構或輸出設備進行控制。 圖中 “人機接口”是微機與操作員的聯結渠道，稱為“人機通道”，最常用(chn yn)的有鍵盤和顯示器、打印機以及各種記錄器等。 圖中“通信接口”是圖中的微機與其它微機的聯系渠道，稱為“相互通道”。多微機測控系統的各個微機之間通過“通信接口”傳送指令或數據。 共二十頁1-本課程的內容(nirng)和性質對微機化測控儀器和系統的基本原理和總體設計思想的介紹。它是計算機技術與測控技術、電子技術相結合的產物。是測控技術與儀器專業學生開設的一門綜合性課程，需要掌握的前

9、期專業課程有：模擬電路、數字電路、傳感器原理、測控電路、信號與系統、微機原理及接口技術等。課程特點：硬件、軟件相互結合，研究接口(ji ku)、算法、整機監控軟件、干擾的技術，以及虛擬儀器、現場總線、測控網絡等測控新技術通過本課程的學習，掌握怎樣利用計算機、傳感器、測量電路和控制電路來搭建測控系統共二十頁工業自動化儀表： 重點發展基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表、特種和專用自動化儀表；全面(qunmin)擴大服務領域，推進儀器儀表系統的數字化、智能化、網絡化，完成自動化儀表從模擬技術向數字技術的轉變，5年內數字儀表比例達到60%以上；加速具有自主知識產權的自動化軟件的商品化。 電工儀

10、器儀表： 重點發展長壽命電能表、電子式電能表、特種專用電測儀表和電網計量自動管理系統。到2010年，高中檔電工儀器儀表國內市場占有率達到80%。 我國未來(wili)儀器儀表發展重點 共二十頁科學測試儀器： 重點發展過程分析儀器、環保監測儀器儀表、工業爐窯節能分析儀器以及圍繞基礎產業所需的汽車零部件動平衡、動力測試及整車性能(xngnng)檢測儀、大地測量儀、電子速測儀、測量型全球定位系統以及其他實驗機、實驗室儀器等新產品。產品以技術含量較高的中檔產品為主。 環保儀器儀表： 重點發展大氣環境、水環境的環保監測自動化控制系統產品，到2010年國內市場占有率達到70%以上。 我國未來儀器儀表發展(

11、fzhn)重點 共二十頁我國未來儀器儀表發展(fzhn)重點 儀器儀表元器件： 2010年以前，盡快開發出一批適銷對路、市場效果好的產品，品種占有率達到70%80%，高檔產品市場占有率達到60%以上。通過科技公關、新品開發，使產品質量水平達到國際20世紀90年代末水平，部分產品接近國外同類產品先進水平。信息技術電測儀器： 主要發展電測儀器軟件化智能化技術、總線式自動測試技術、綜合自動化測試系統(xtng)、新型元器件測量技術及測試儀器、在線測試技術、信息產業產品測試技術、多媒體測量技術以及相應測試儀器、用電監控管理技術等。 共二十頁第一章 結束(jish)共二十頁內容摘要測控與系統。本課程是專業綜合課程，把前面學過的知識進行綜合應用(yngyng)。1-1 測控儀器和系統的作用與地位。如近日美國新發明的人體斷面掃描儀器，可立刻發現人體任何部位的細胞癌變。復雜控制規律：實現PID控制，模糊、自適應控制等。多媒體功能：具有聲