《微机检测与控制应用系统设计 教学课件 ppt 作者 余祖俊 第1章 概论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微机检测与控制应用系统设计 教学课件 ppt 作者 余祖俊 第1章 概论（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1章 概论,主要内容 1.1 引论 1.2 微机测控应用系统设计的主要内容的主要内容 1.3 微机测控系统的发展,1.1 引论,主要内容 1.1.1 智能机电一体化 1.1.2 测控仪器仪表,1.1.1 智能机电一体化,1机电一体化的基本组成要素 2机电一体化中的关键技术 3. 发展趋势,1机电一体化的基本组成要素,一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。,2机电一体化中的关键技术,机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型
2、系统工程。,3. 发展趋势,（1） 机电一体化的高性能化 （2） 机电一体化的智能化趋势 1）诊断过程的智能化 3）自动编程的智能化 2）人-机接口的智能化 4）加工过程的智能化 （3） 机电一体化的系统化发展趋势 （4） 机电一体化的模块化发展趋势 （5） 机电一体化的轻量化及微型化发展趋势,1.1.2 测控仪器仪表,1智能化测控仪器仪表 2虚拟仪器仪表,1智能化测控仪器仪表,智能仪器是含有微型计算机或者微型处理器的测量仪器，是仪器仪表技术发展的重要阶段。智能仪器拥有对数据的存储运算逻辑判断及自动化操作等功能，既能自动测试，也具有数据处理功能。 传统测控仪表对于输入信号的测量准确性完全取决于
3、仪表内部各功能部件的精密性和稳定性水平。其校准费时费力。,1智能化测控仪器仪表,随着微电子技术的飞速发展以及计算机应用的日益广泛，微控制器的性能逐渐提高，智能化测量控制仪表也取得了巨大的进展。 智能化测量控制仪表的应用已经十分普遍。能够进行差压补偿的智能节流式流量计；能够对各种谱图进行分析和数据处理的智能色谱仪；美国FLUKE公司生产的直流电压标准器5440A,内部采用了三个微处理器，其短期稳定性达到1ppm,线性度可达到0.5ppm。,2虚拟仪器仪表,虚拟仪器，是通过以计算机为核心，根据用户对仪器的设计定义，用软件实现虚拟控制面板设计和测试功能的一种计算机仪器系统。用户可通过鼠标，键盘或触摸
4、屏来操作虚拟仪器面板，就如同使用一台专用测量仪器一样，实现所需要的测量测试目的。 虚拟仪器也由硬件系统与软件系统两部分构成。,2虚拟仪器仪表,硬件组成：虚拟仪器的硬件平台由计算机硬件平台与I/O接口设备构成。计算机硬件平台一般采用PC机或工作站。而主要完成输入信号采集、调理、A/D转换的I/O接口设备一般根据总线不同，分为PC总线的数据采集卡/板（DAQ）、GPIB总线仪器、VXI总线仪器模块、PXI总线仪器和串口总线仪器五种标准体系结构，如图所示。,2虚拟仪器仪表,2虚拟仪器仪表,软件构成：虚拟仪器的软件平台包括仪器面板控制软件、数据分析处理软件和I/O接口仪器驱动。,2虚拟仪器仪表,与传统
5、仪器相比，虚拟仪器有以下几方面的特点： （1）高性能 （2）灵活性 （3）网络化与模块化,1.2 微机测控应用系统设计的主要内容的主要内容,1.2.1 微机测控系统的结构 1.2.2 微机测控系统的设计,1.2.1 微机测控系统的结构,微机测控系统的结构如1-2图所示。主要由控制器、应用软件、总线与接口、外围设备、被控对象5个部分构成。,1.2.1 微机测控系统的结构,1.2.2 微机测控系统的设计,1.PC机的总线扩展和硬件配置 2.PC机的软件配置 3.电源技术 4.单片机总线扩展技术 5.传感器技术,6.输出控制技术 7.输出控制技术 8人机界面设计 9.通讯技术 10.计算机控制网络
6、11.软件设计,1.3 微机测控系统的发展,由于微机使传统的检测手段、方法、仪器、设备发生了根本性的变化 ，形成了自动化、实时化、智能化的以微机为核心的测控系统。图1-3所示为测控系统的基本组成部分。测控系统的结构取决于硬件的配置、工作环境、系统对精度和实时性的要求等。,1.3 微机测控系统的发展,1.3 微机测控系统的发展,1.3.1 集中型测控系统 1.3.2 分布式测控系统（DMCS） 1.3.3 集散控制系统（DCS） 1.3.4 现场总线测控系统（FCS）,1.3.1 集中型测控系统,由一台计算机和单片机担当控制、检测、输出任务，如智能仪器、工业过程集中监视、用来对检测参数进行高效和
7、自动化测量，报警和闭环控制，大多是专用计算机系统。集中控制缺点：可靠性差，干扰大、开发复杂、周期长。,1.3.2 分布式测控系统（DMCS）,分布式测控系统成功地实现了信息集中管理、过程分散控制的有机结合,管理与控制相分离。上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式测量与控制，上下位机之间用控制网络互联以实现相互之间的信息传递。其结构如图1-4。其特点是：以测量为手段、网络为通信媒介、控制为目的。,1.3.2 分布式测控系统（DMCS）,1.3.3 集散控制系统（DCS）,集散控制系统（DCS）是以微处理机技术为基础的集中分散型综合控制系统的简称，它是在集中式控制系统的基
8、础上发展、演变而来的.综合了计算机(Computer)、数据通讯(Communication)、控制(Control)、模/数转换(Convert)、图形显示(CRT)的五“C”高新技术为一体的系统。,1.3.3 集散控制系统（DCS）,具有可靠性高、通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠的特点。,1.3.3 集散控制系统（DCS）,1.3.4 现场总线测控系统（FCS）,现场总线（Fieldbus）是指应用在生产现场的，测量设备之间实现双向、串行、多点通信的数字通信系统，基于现场总线的测控系统称为现场总线测控系统
9、（FCS）。 现场总线测控系统是一种开放式的、具有互操作性的、彻底分散的分布式测控系统。它利用现场总线这一开放的、具有互操作性的网络将现场各控制器及仪器仪表设备互连，构成现场总线测控系统，同时将控制功能彻底下放到现场，降低了设备的安装成本和维护费用。,1.3.4 现场总线测控系统（FCS）,下面以现场控制网络（LONWORKS）技术为例介绍现场总线测控系统。 LON网络系统是由智能节点组成，其技术的核心之一就是Neuron芯片，智能节点是基于Neuron芯片开发的，每个智能节点可具有多种型式的IO功能，节点之间可通过不同的传输媒介进行通信，并遵守ISOOSI的7层模型，采用LonWorks技术
10、的通信协议标准LonTalk。Lon 节点的构成如图1-6所示。,1.3.4 现场总线测控系统（FCS）,Lon 节点的构成,1.3.4 现场总线测控系统（FCS）,1.LONWORKS特点 （1） 无中心机控制的真正分散控制，使职能节点尽可能靠近对象； （2） 开放式系统结构，各传感器、变送器、执行器直接挂在总线上，组态灵活、增减容易； （3）节点之间通讯媒体有：双绞线、电源线、电话线、动力线、光纤、无线射频等； （4）可靠性高； （5）网络通讯协议固化在节点内部； （6）节点编程容易、简单、可用C语言编程。,1.3.4 现场总线测控系统（FCS）,2.Lonworks 网络组成 LonTalk协议支持各种规模的网络，每个域最多可连接3.2万个节点，可有3.2万个域节点可以组成总线型、环型、树型等多种拓扑网络结构，特别值得一提的是还可以组成自由拓扑结构，它是各种常规拓扑结构的组合其拓扑结构图如图1-7所示。,1.3.4 现场总线测控系统（FCS）,
