第24讲：智能化仪器仪表中的数据采集.ppt

智能化仪器仪表原理及应用 第24讲：智能化仪器仪表中的数据采集 智能化仪器仪表原理及应用 第23讲：智能化仪器仪表中的数据采集 长春工程学院能源动力学院 本讲主要内容 一、智能化仪器仪表中的数据采集 二、关于模拟量、数字量及闭环控制 三、信号转换基础知识 一、智能化仪器仪表中的数据采集 微处理器 1、工业控制中的数据采集 一、智能化仪器仪表中的数据采集 生产过程 传感调理 采样电路 A/D转换 接口电路 处理器 监控系统 机组侧 机旁侧 网络 总线 电缆 发讯器 生产过程 传感调理 采样电路 A/D转换 接受器 接口电路 处理器 现场侧 控制室侧 2、信号的传输型式 一、智能化仪器仪表中的数据采集 3、输入输出通道 I/O通道的主要任务是将由检测器件测取的各种参量变换成计算机所能接收的信息形式送入计算机。 I/O通道分为模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字 量输出通道四种。 二、关于模拟量、数字量及闭环控制 1、什么是模拟信号和数字信号 模拟信号：随时间连续变化 的信号 V 时间 0V 数字信号：非0即1的非连续变化 的信号 high 时间 low 模拟信号特点： 不易存储 不易处理 不易传输 容易失真 数字信号特点： 易于存储 易于处理 易于传输 不易失真 二、关于模拟量、数字量及闭环控制 2、闭环控制系统简介 D/A A/D 传感器 控制装置 微处理电路 二、关于模拟量、数字量及闭环控制 3、模拟量输入通道 模拟量输入通道的基本组成 传感器 信号调理电路 采集电路 被测信号 微机系统 模拟量输入通道的基本功能 ① 非电量到电量的转换 ② 信号规格的统一，如0～5V等 ③ 数字量信号的转换（A/D） ④ 通过接口电路送入计算机 A/D 转换 输入 接口 计 算 机 隔离放大 采样开关 0~5V 信号统一 端子板 滤波 4~20mA 0~5V 通道编码信号 生 产 过 程 译码 锁存 模拟量输入通道结构 二、关于模拟量、数字量及闭环控制 3、模拟量输入通道 把生产现场的非电量转换为电量。 包括信号放大、滤波、衰减、阻抗匹配、电平变换、非线性补偿、电流/电压转换等。 多路模拟开关。 保持A/D采样期间输入信号不变的电路。 将采样得来的模拟信号放大至A/D转换器所要求的输入电平。 将模拟输入量转换为数字量，由计算机读取、计算、分析和处理。 传感器 模拟量输入通道 信号处理 多路转换器 采样保持器 放大器 A/D转换器 控制部分 接收CPU命令向通道中各部件发送控制信号的控制接口。 二、关于模拟量、数字量及闭环控制 4、模拟量输出通道 模拟量输出通道的基本组成 显示器 记录器 寄存器 D/A 调理电路 调节器 模拟量输出通道的基本功能 ① 数字--?模拟的转换 ② 信号的放大与驱动 被控对象 执行器 D/A转换 输出接口 计 算 机 保持器 多路开关 选通信号 执行器 译码 锁存 模拟量输出通道结构 模拟量输出通道信号形式 电压输出: 速度快、精度高; 电流输出:传输距离远， 抗干扰能力强， 用于远距离或现场电磁环境比较恶劣的场合。 4、模拟量输出通道 三、信号转换基础知识 1、转换过程中的信号描述 生产过程对象 采样器 A／D转换器 处理器 D／A转换器 保持器 10 18 22 21 （01010） （10010） （10110） （10101） （00101） （01110） （10011） （10010） 25 20 15 10 5 T 2T 3T 4T 5 14 19 18 x(t) x*(t) x(nt) y(nt) y*(t) y(t) 过程通道中的数据转换 香农定理指出：为了使采样信号y*(t)能完全复现原信号y(t)，采样频率f 至少要为原信号最高有效频率fmax的2倍，即f ? 2fmax。 三、信号转换基础知识