智能化测控系统设计.pptVIP

1 智能化测控系统设计概论 1.1智能化测控系统概论 智能化测控系统广泛应用于工农业生产、科研、国防、医疗卫生、体育及社会服务等各个领域。它的主要作用有以下几点： 对被测对象的有关物理、化学参量进行信号采集与处理； 以模拟、数字、图表、图像等方式显示记录测量和处理结果； 对有关对象进行有效的控制。 1.1.1智能化测控系统的特点 智能化测控系统与传统的测控系统相比，通常有如下一些特点： 能实现程序控制下的多通道、快速实时测量与处理，测试速度显著提高。通常为人工操作传统测控系统测试工效的几倍、十几倍、几十倍甚至更高。 具有自动校正零位、自选量程、自动校准满度等功能，可大大减少系统零漂和温漂所造成的误差，从而不仅可以适当降低系统对传感器、滤波器、放大器等一次、二次仪表（电路及器件）的要求，而且使智能化测控系统具有更高的精度。 能对传感器、放大器的非线性在不增加任何硬件的情况下采用软件校正，而且精度高，应用范围不受限制。 1．1．2 智能化测控系统的分类 1.按被测控参量分类 工程上常见的测控参量可分为： 电工量 包括电压、电流、电功率、电阻、电感、电容、频率、磁场强度等； 热工量 包括温度、热量、比热、热流、热分布，压力、压差、真空度，流量、流速，物位、液位、界面等； 机械量 包括位移、形状，力、应力、力矩，质量、重量，速度、加速度，振动、噪声等； 物理和化学成分 包括酸碱度、盐度、浓度、粘度、粒度、密度、比重，气体成分、液体成分、固体成分等； 状态量 包括颜色、透明度、裂纹、缺陷等五大类。 2.按控制方式及系统的构成分类 程序控制系统 程序控制系统属于计算机开环控制系统，计算机根据事先输入的控制条件、动作次序和各类参数按规定的程序顺序进行各项固定的控制。其系统组成框图如图1－1所示。 程序控制和闭环系统组成框图 分散式控制系统和分布式控制系统 分散式控制系统的主要特点有： 按地理、位置和工作任务分散布置； 各个计算机系统或智能型设备均可独立完成所需的数据采集、处理、控制和管理任务； 各个计算机系统连成局部网络，实现相互通信，为实现同一控制与管理目标而协调工作。 分布式－集散测控系统 1．1．3 智能化测控系统的一般组成 一个典型的智能化测控系统通常有以下几个部分组成： 信号发生部分——各种传感器、变送器、（监测设备的）信号发生电路等； 数据采集系统——包括模拟量、数字量、开关量、脉冲量输入子系统； 信号处理机——包括处理器（CPU）本身及配套电路构成的处理机硬件和软件； 信号显示、记录——各种模拟、数字或图形显示器、打印机、绘图仪、X-Y记录仪、指示灯、报警器等； 信号输出（控制）——包括模拟量、数字量、开关量、脉冲量输出及相应的锁存、转换、功率放大等； 系统的其它配套装置——输入设备（键盘等）、各种稳压电源、各种执行器等。 整个系统的组成框图如下图 1． 信号发生部分智能测控系统的信号来源是各种传感器、变送器和行程开关、继电器、脉冲发生电路等。按信号的形式可分为模拟信号和数字信号两大类；模拟信号通常可分电压信号和电流信号，数字信号又可分为开关量信号、脉冲信号和数字形式信号。对数字信号发生器（开关量、脉冲量、数字量）的要求主要是稳定、动作可靠、抖动小和抖动延续时间短。 对各类传感器和变送器要求如下： 准确性高 传感器、变送器的输出应准确跟随其输入，即被测参量变化；其输出输入关系应呈严格的单值关系，最好是线性关系，且上、下行程尽可能一致。 稳定性好 其输出、输入关系随时间的推移和温度的变化以及外界其它因素干扰的影响愈小，则它们的稳定性愈好，稳定性好其重复性亦好。 灵敏度高 即希望被测参数较小的变化，传感器就有较大的输出。这样，便于后续测量与处理。 其它指标 如响应速度、体积重量、安装方式、耐腐蚀性和价格等等指标在具体应用时也应一并考虑。 2． 数据采集系统 又称过程输入通道。根据输入信号形式，它又分成模拟量输入通道和数字量（包括开关量、脉冲量、数字量）输入通道。数据采集系统最主要作用是把各种输入信号经适当调理、处理，最终转化为便于计算机接收和处理的数字信号。 3． 信号处理部分 目前国内设计和研制的各类智能化测控系统的信号处理部分由硬件和软件两个部分组成，其硬件通常由各类单片机、DSP、嵌入式系统及PC系列微机担任。 测控系统的软件一般包括系统软件和应用软件两大类 4． 信号显示、记录部分 1） 信号显示 通常人们都需要了解和观察被测参量的瞬时值、平均值、累积值及随时 间的变化情况等信息，因此智能化测控系统一般均有各种形式的显示器或存储、记录设备或 者两者兼而有之，作为测控系统与人交互重要环节之一的显示器，通常分为模拟式、数字式和屏幕式三