基于S7-300的PROFINET IO通讯

基于S7-300的PROFINET IO通讯

1 PROFINET IO概述

PROFINET是一种用于工业自动化领域的创新、开放式以太网标准(IEC 61158)。使用PROFINET,设备可以从现场级连接到管理级。

? PROFINET用于自动化的开放式工业以太网标准。

? PROFINET基于工业以太网。

? PROFINET采用TCP/IP和IT标准。

? PROFINET是一种实时以太网。

? PROFINET实现现场总线系统的无缝集成。

通过PROFINET,分布式现场设备(如现场IO设备,例如信号模板)可直接连接到工业以太网,与PLC等设备通讯。并且可以达到与现场总线相同或更优越的响应时间,其典型的响应时间在10ms的数量级,完全满足现场级的使用。

在使用Step7 进行组态的过程中,这些现场设备(IO device, IO设备)制定由一个中央控制器(IO controller, IO控制器)。借助于具有PROFINET的能力接口或代理服务器,现有的模板或设备仍可以继续使用,从而保护PROFIBUS用户的投资。

IO Supervisor(IO 监视设备)用于HMI和诊断。

在PROFINET的结构中,PROFINET IO是一个执行模块化,分布式应用的通讯概念。 PROFINET IO能让您从您所熟悉的PROFIBUS一样,创造出自动化的解决方案。所以不管您组态PROFINET IO或PROFIBUS,在STEP7中有着相同的应用程序外观。

2 PROFINET IO现场设备简介

以下SIMATIC产品用于PROFINET分布式设备:

? IM151-3 PN

作为IO设备直接连接ET200S的接口模块。

? CPU317-2DP/PN或CPU315-2DP/PN

作为IO控制器的CPU模块,用于处理过程信号和直接将现场设备连接到工业以太网。 ? IE/PB LINK PN IO

将现有的PROFIBUS设备透明的连接到PROFINET的代理设备。

? IWLAN/PB LINK PN IO

将PROFIBUS设备通过无线的方式透明的连接到PROFINET的代理设备。

? CP343-1

智能仪器的发展趋势与前景之欧阳学文创作

西安理工大学 欧阳学文 研究生课程论文/研究报告 课程名称:智能仪器 课程代号:030416 任课教师:赵怀军 论文/研究报告题目:智能仪器的研究现状与发展趋势 完成日期:2016年7 月19日 学科:仪器仪表工程 学号: 姓名: 成绩: 目录 1.研究现状2 1.1智能仪器的历史沿革4 2.发展趋势5

2.1智能仪器的组成5 2.2智能仪器的发展趋势6 (1)微型化7 (2)多功能化7 (3)人工智能化8 (4)融合ISP和EMIT技术8 (5)网络化9 (6)虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段9 2.3智能仪器与数据采集系统的发展趋势10 (1)独立式智能仪器及自动测试系统10 (2)个人仪器与VXI仪器系统11 3.总结12 4.主要参考文献13 1.研究现状

测试仪器是实现测试的基本工具。测试仪器发展至今,主要经历了四个阶段: (1)模拟仪器 早期的模拟仪器是基于物理定律产生的,如安培表、伏特表等。这种仪器的共同特征是带有表盘和机械表针,靠人读取被测量,因而误差大,精度低。到20世纪50年代,随着电子技术的兴起,出现了电子仪器仪表,如电子示波器、信号发生器等。 (2)数字仪器 数字仪器是将对模拟信号的测量转化为对数字信号的测量,并以数字形式显示和输出测量结果,如数字电压表、数字电流表等。 (3)智能仪器 智能仪器是将微处理器置入数字仪器中,实现数据存储、数据处理、逻辑判断、仪器自检等功能。[10]含有微计算机或微处理器的测量仪器,由于拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动操作等功能,有着一定的智能作用,因而被称为智能仪器。智能仪器是计算机技术向测量仪器移植的产物。近年来,随着迅猛发展的微计算机和微电子等技术渗透到测量和仪器领域,智能仪器已开始从数据处理向知识处理发展,其概念内涵日益延拓。 (4)虚拟仪器 现代科学技术的飞速发展,高度自动化的工业化大生产迫切需要功能更强大、成本更低廉、系统更灵活的新一代测试仪器。计算机总线技术、软件技术及相关技术的发展,使

智能仪器仪表的发展与前景

智能仪表及其技术发展历程与优势特点 智能仪表建立在微电子技术发展的基础上,超大规模集成电路的嵌入,将CPU、存储器、A/D转换、输入/输出等功能集成在一块芯片上,甚至将PID控制组件也置入其中。加之现场总线的应用,智能仪表与控制系统之间的数字通讯将替代以往的模拟传递,大大提高了精度和可靠性,避免了模拟信号在传输过程中的衰减,长期难以解决的干扰问题得到解决。由于数字通讯,节省了大量电缆、安装材料和安装费用。 智能仪表及其技术的发展历程 历经以模拟技术为特征的电动单元组合仪表、以数模混合技术为特征的DDZ-S 系列仪表的开发后,1983年,美国霍尼韦尔公司向制造工业率先推出了新一代智能型压力变送器,这标志着模拟仪表向数字化智能仪表的转变。当时的这种智能变送器已具有高精度、远距离校验和灵活组态的特点,并告知用户:尽管初期购置费用较高,但会被较低的运行和维护费用所补偿。紧随其后的十年里,国外其他公司的智能压力变送器也陆续在一些生产线上被采用,它们包括:Rosemount、Foxboro、YOKOGAWA、Siemens、E&H、Bailey、Fuji和ABB等。但由于缺少高速的智能通讯标准、用户对于高精度监控要求并不突出、培训等服务机制相对薄弱,当时的智能应用并不乐观,只占到了约20%的市场。 随着微电子、计算机、网络和通讯技术的飞速发展以及综合自动化程度的不断提高,目前广泛应用于工业自动化领域的智能仪表,其技术也同样在过去的二十多年

里得到了迅猛的发展。目前国外智能仪表占据了国际应用市场的绝大比重,如何结合目前智能仪表的工业应用经验并快速跟踪国际智能前沿技术应用于我国智能仪表的开发研究成为振兴民族智能仪器仪表的一大突出问题。 智能仪表在工业自动化领域的广泛应用得益于其突出的技术优势和特点,诸如其高稳定性、高可靠性、高精度、易维护性。以智能变送器为例,智能仪表具备如下优点: (1)精度高智能变送器具有较高的精度。利用内装的微处理器,能够实时测量出静压、温度变化对检测元件的影响,通过数据处理,对非线性进行校正,对滞后及复现性进行补偿,使得输出信号更精确。一般情况,精度为最大量程的±0.1%,数字信号可达±0.075%。 (2)功能强 智能变送器具有多种复杂的运算功能,依赖内部微处理器和存储器,可以执行开方、温度压力补偿及各种复杂的运算。 (3)测量范围宽 普通变送器的量程比最大为10:1,而智能变送器可达40:1或100:1,迁移量可达1900%和-200%,减少变送器的规格,增强通用性和互换性,给用户带来诸多方便。 (4)通信功能强 智能变送器均可实现手操器进行操作,既可在现场将手操器插到变送器的相应插孔,也可以在控制室将手操器连接到变送器的信号线上,进行零点及量程的调校及

单片机在智能仪器仪表中的应用与研究

单片机在智能仪器仪表中的应用与研究 作者:康之讷 来源:《时代汽车》2019年第16期 摘要:随着我国社会经济的不断发展和进步,如今各行各业的运作模式与过去相比也都有了非常大的变化,其中的智能仪器领域也不例外。单片机属于是一种结构简单、技术先进且功能多元化的“微型计算机”,其当前也被广泛的应用到各行各业中,整体的应用效果也非常理想。本文主要针对单片机在智能仪表中的应用来展开分析,然后结合各方面因素来提出相应的解决对策,希望能够为單片机的应用提供一定帮助。 关键词:单片机;仪表;应用;智能 1 前言 一直以来,我国所使用的单片机都具有系统结构简单、集成度高、体积小、处理功能强等优势,当然在产品自动化、智能化仪器仪表中的应用也变得越来越广泛。可以看到,如今使用单片机来改造原有的测量、控制仪器仪表等工作已经变得越来越常见,这不仅能解决传统仪器在应用时出现的各种问题,而且还能保证仪器仪表的智能化、数字化和综合化,解决仪器仪表中出现的各种误差问题。从另一个方面来看,由单片机构成的智能仪表集测量、控制、功能为一体,这也可以直接实现测量仪器的创新,且智能仪表也会比传统仪器更完善、更先进一些,即通过对比发现,传统仪表都是以动圈式仪表或电子电位差来作为主要的输出单元,且整体的方式也非常单一不容易改变。 2 单片机在智能仪器表中的应用分析 2.1 智能仪器仪表的功能 可以看到,智能化仪表的重点就在于其自身的智能,其自身也具有输出方式的多样化,应用过程非常灵活等特点,甚至仪表外也能直接连接各种各样的设备,记录仪器等,即可以实现多元化的传输方式。从另一个方面来看,智能化仪表不但具备测量功能,而且还能很好的对各种信息进行智能化处理,并实现处理、控制、测量的高效运作[1]。通过与传统的仪表进行对比发现,智能化仪表不仅能实现信号的复杂处理,同时也能实现对故障的自动诊断和检测,从而降低测量数据之间的误差,提高参数检测的准确性。 2.2 常见的智能仪器仪表 第一,智能毫伏表。智能毫伏表与传统毫伏表之间只有很大区别的,在于在毫伏表中添加了单片机,这就能进行更高频路的电压测试,甚至还能实现自动归零、故障诊断,自动报警、

智能仪表的发展趋势

智能仪表的发展趋势 智能仪表的出现,极大地扩充了传统仪表的应用范围。智能仪表凭借其体积小、功能强、功耗低等优势,迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。在新的技术革命的推动下,尤其是微电子技术和微型计算机技术的快速发展,使电子仪器的整体水平发生很大变化,出现了独立式智能仪器,GPIB自动测试系统,插卡式智能仪器(个人仪器),VXI总线仪器系统和虚拟仪器。智能仪表朝着智能化、自动化、小型化、模块化和开放式系统的方向发展。 独立式智能仪表(简称智能仪表)即自身带有微处理器和GPIB接口的能独立进行测试工作的电子仪表,独立式智能仪表在结构上自成一体,因而使用灵活方便,并且仪器的技术性能可以做得很高。个人仪器系统则是由不同功能的个人仪器和PC机有机结合而构成的自动测试系统。 由于个人仪表和个人仪表系统充分利用PC机的软硬件资源,因而相对传统智能仪器和由智能仪器构成的GPIB总线仪器系统来说,极大地降低了成本,大幅度地缩短了研制周期,有广阔的发展前景。 VAX总线是一个开放式结构,它对所有仪表生产厂家和用户是公开的,即不同生产厂家生产的卡式仪器可以在同一机箱中工作,从而使VAX总线很快成为测试系统的主导结构。 测量仪器的主要功能都是由数据采集、数据分析和数据显示等三大部分组成的。在虚拟现实系统中,数据分析和显示完全用PC机的软件来完成。因此,只要额外提供一定的数据采集硬件,就可以与PC机组成测量仪器。这种基于PC机的测量仪器称为虚拟仪器。在虚拟仪器中,使用同一个硬件系统,只要应用不同的软件编程,就可得到功能完全不同的测量仪器。可见,软件系统是虚拟仪器的核心,“软件就是仪器”。 传统的智能仪器主要在仪器技术中用了某种计算机技术,而虚拟仪器则强调在通用的计算机技术中吸收仪器技术。作为虚拟仪器核心的软件系统具有通用性、通俗性、可视性、可扩展性和升级性,能为用户带来极大的利益,因此,具有传统的智能仪器所无法比拟的应用前景和市场。 智能化是计算机应用的一个崭新领域,利用计算机模拟人的智能,用于机器人、医疗诊断、专家系统、推理证明等各方面。 自动化是指计算机作为系统的控制者,通过执行测试软件,实现对测量全过程的控制及处理,各程控仪器设备完成采集,测量,处理等任务。 小型化智能仪器指微电子技术、微机械技术、信息技术等综合应用于仪器的生产中,从而使仪器成为体积小、功能齐全的智能仪器。它能够完成信号的采集、线性化处理、数字信号处理,控制信号的输出、放大、与其他仪器的接口、与人的交互等功能。微型智能仪器随着微电子机械技术的不断发展,其技术不断成熟,价格不断降低,因此其应用领域也将不断扩大。 智能仪表是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合。随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展,智能仪表将会得到更加广泛的应用。

智能仪器的应用及其发展趋势

摘要:简要介绍智能仪器的基本组成、特点和原理,对智能仪器的应用领域作简要概括,并对其今后的发展趋势作简要探讨。 关键字:智能仪器、自动控制系统 随着电子技术、半导体技术和计算机技术的不断发展和成熟,尤其是嵌入式处理器的应用,使测试过程中的每一个环节都可能用到各种现代化的新技术,使仪器科学与技术领域出现了完全突破传统概念的新一代仪器——智能仪器,从而开创了仪器、仪表的一个崭新的时代。智能仪器凭借其高性能、多功能、体积小、功耗低等优势,迅速地在家用电器、工业控制中得到了广泛的应用。 一、智能仪器的基本组成 智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路。主机电路用来存储程序、数据并进行一系列的运算和处理,它通常由微处理器、程序存储器、数据存储器及输入/输出接口电路等组成,或者它本身就是一个单片微型计算机;模拟量输入/输出通道用来输入/输出模拟信号,主要由A/D转换器、D/A转换器和有关的模拟信号处理电路等组成;人机接口电路的作用是沟通操作者和仪器之间的联系,主要由仪器面板中的键盘和显示器组成;通信接口电路用于实现仪器与计算机的联系,以便使仪器可以接受计算机的程控命令,目前生产的智能仪器一般都配有GP–IB等通信接口。软件分为监控程序和接口管理程序两部分。监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序;接口管理程序是面向通信接口的管理程序,接收并分析来自通信接口总线的远控命令。监控程序是面向仪器面板键盘和显示器的管理程序,其内容包括:通过键盘输入命令和数据,以对仪器的功能、操作方式与工作参数进行设置;根据仪器设置的功能和工作方式,控制I/O接口电路进行数据采集、存储;按照仪器设置的参数,对采集的数据进行相关的处理;以数字、字符、图形等形式显示测量结果、数据处理的结果及仪器的状态信息。 接口管理程序是面向通信接口的管理程序,其内容是接收并分析来自通信

智能仪器的工作原理、特点及发展趋势

智能仪器的工作原理、特点及发展趋势 智能仪器的出现,极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势,迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。 1.智能仪器的工作原理传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号,经滤波去除干扰后送入多路模拟开关;由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器,放大后的信号经A/D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中;单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等);运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印;同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM(闪速存储器)或 E 2PROM(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后,根据运算结果和控制要求,输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。此外,智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统,由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据,通过串行通信将信息传输给上位机——PC机,由PC机进行全局管理。 2.智能仪器的功能特点随着微电子技术的不断发展,集成了CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至 A/D、D/A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片(即单片机)出现了。以单片机为主体,将计算机技术与测量控制技术结合在一起,又组成了所谓的“智能化测量控制系统”,也就是智能仪器。与传统仪器仪表相比,智能仪器具有以下功能特点:①操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作,实现测量过程的全部自动化。②具有自测功能,包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启

智能仪器仪表及其发展趋势

智能仪器仪表及其发展趋势 随着社会科技的不断发展,计算机网络技术迅速发展,从而带动了仪器仪表技术的发展,使仪器仪表设备逐渐的趋近智能化,以计算机技术为主体,将计算机技术与相应的检测技术相互结合,以此来组成智能仪器仪表。智能仪器仪表具有很强的优点,有效的解决了传统仪器仪表所不能够解决的问题,并且这种智能仪表在一定程度上简化了电路,提高了仪表的可靠性,使其能够更加的精确,并且性能也有所提高,从而达到了多功能的目标。在很多的领域中都得到了广泛的应用。 1 智能仪器仪表的工作原理 智能仪器仪表的工作原理主要是,传感器将收集到的测量信息经过处理之后,转化为相应的电信号,并且经过过滤将干扰消除,再送入多路模拟开关。并且由单片机选通相应的模拟开关,将其送入相应的输入通道,并且送入了程控增益放大器,在进行放大之后,经过转化器,转换成相应的脉冲信号,将其送入到单片机中。单片机根据相应设定的数值,对数据进行吸纳供应的处理,并且将运算的结果转化为相应的数据进行显示打印。另外单片机将运算的结果存储在闪速存储器中,利用相应的设定的参数进行运算,并且根据相应的运算的结果以及要求,来输出控制信号。 2 智能仪器的功能特点 随着社会信息技术的发展,集合了多种功能的单片机也随之出现,将单片机作为主体,与计算机技术结合在一起,因此来组成了智能化的控制系统,被称为智能仪器,智能仪器的特点主要有:(1)操作自动化,对于智能仪器仪表来说,在整个操作的过程,都是实行自动化操作管理,比如在测试过程中的键盘扫描、量程选择以及开关的启动闭合等,都是利用计算机来实现测量过程中的自动化管理;(2)智能仪器仪表设备具有自测功能,可以进行故障的自动检测、自动校准以

智能仪表在线监控系统的设计

智能仪表在线监控系统的设计 随着过程控制技术和智能仪表的发展,DCS已经在石油、化工、钢铁、冶金和电力等领域得到广泛的应用,实现了企业生产操作的高度自动化。智能传感器技术的发展和微电子技术的成熟,也为充分发挥DCS的优越性提供了可靠的保证。 基于HART协议的智能仪表已经在DCS中得到广泛应用。如何最大限度地利用先期制造生产的自动化系统的昂贵投资,在已有智能仪表设备和DCS的基础上,在不影响原有DCS 正常工作的情况下,构成企业智能仪表的在线诊断和管理系统,并向局域网发布实时智能仪表信息,让实时过程管理扩展到现场信息系统的每个领域,已经成为自动化领域有待解决的技术课题。针对企业现场生产的实际,能满足上述需要的在线诊断和管理系统显得尤为必要。本文将探讨一种在线诊断管理系统的设计和实现方法。 系统体系结构 该系统主要由智能仪表、HART协议通讯装置、HART服务器通讯软件(包括COM 服务器软件和OPC服务器软件)、数据库、上位机管理软件(包括应用服务器和客户端)组成。智能仪表主要是指基于HART协议的仪表,常见类型有差压变送器、压力变送器、阀门定位器、流量计等。HART协议通讯装置负责采集和传输智能仪表的数字信号,通过亚当模块传送给上位机的RS一232串口,由COM 服务器软件对该数据进行解析,并通过sQL Server数据库对采集数据进行实时存储,其他自动化系统可以通过OPC通讯服务器软件对现场仪表的数据进行远程访问。应用服务器主要功能是对现场智能仪表进行组态与监控,提供可视化用户界面,方便用户操作。客户端负责在网络上发布现场智能仪表的监控信息,连接情况等。系统体系结构如图1所示。

浅谈智能仪表在工业自动化控制中的应用

浅谈智能仪表在工业自动化控制中的应用 发表时间:2018-09-18T19:38:37.057Z 来源:《基层建设》2018年第27期作者:闫佰鸿臧明远 [导读] 摘要:随着全球经济一体化的发展,各国之间竞争越来越激烈。 中电华元核电工程技术有限公司烟台分公司山东海阳 265100 摘要:随着全球经济一体化的发展,各国之间竞争越来越激烈。在这一形势下,众多企业为了争取自身利益的最大化,纷纷开始改进生产工艺和技术,扩大生产规模,提高生产效率,以使自己能够在激烈的经济竞争中占有一席之位。而他们进行改革的重点就在于能否充分利用科学技术促进生产的智能化控制,实现工业的自动化。由此可见,智能技术在工业自动化控制中的作用十分重要,新时期我们必须进一步加强对智能控制技术的研究。 关键词:智能仪表;工业自动化控制;应用 一、智能仪表数据的来源 在Web网页中进行仪表的自动生成需要三种数据:智能仪表信息、数据检索信息以及表格中显示的数据信息。本文所研究的智能仪表数据都是来自于工业自动化的监控系统中,并且在此基础之上进行开发。 工业自动化中的下位机单元通过数据端口输送到Web服务器生成其表格中的数据,各单元中都存在着不同的数据种类,要先将这些数据存储在相应的数据库中。而后通过工业自动化系统对这些数据进行采集在之后再上传到服务器中,并且也需存储到表格中。智能仪表中的数据需要根据工业自动化系统检索出的数据信息进行图形软件处理。网页中的所有数据都需要通过图形软件的处理,而后才能上传到服务器,并且能够确定表格的显示和格式,在处理完成之后才会在网页中显示最终的表格形式。但是这些显示出来的数据信息最后又会被传送并且存储到数据库中,此举是为了日后对数据进行对比以及帮助找出故障所在。 二、智能仪表在工业自动化控制中的运用 1、获取信息 当前我国工业控制发展相对来说比较缓慢,主要表现为目前我国工业信息化程度比较低。同时经济社会的飞速发展又迫切要求工业控制能够有所提高,这使得现实与需求激烈碰撞,两者之间的矛盾愈演愈烈。而后来随着科学技术的发展,工业自动化程度的不断提高,智能仪表的出现,使得控制人员可以及时获取信息,并在很大程度上减少了工业劳动人员的数量,有效提高了工业生产的效率。 2、系统建模 智能仪表的运用,另一个重要表现是它具有系统建模的作用。何为系统建模?系统建模其实主要就是指数据采集和监控的过程,采集数据可以记录脉冲数,并且可以定时将数据转存到数据寄存器中,监控数据的作用则主要是指对各个生产过程的监控,一旦发生异常情况,它可以及时地察觉并发出警报,通知到工作人员,并且它还可以进行故障的自我分析,进而找出原因,并采取相应的措施,例如自动中断生产、减慢仪器工作速率等等。通过智能仪表的系统建模,工作人员可以及时发现问题、解决问题,从而有利于保障生产的安全性。 3、动态控制 随着科学技术的发展,人工智能的概念越来越频繁的出现在人们的生活中,使得人们对智能控制的了解逐渐深入,并且努力将其应用于工业自动化生产。但是,有些工业虽然应用了智能控制技术,可是由于其缺乏适当的技术管理或是其他原因,智能控制技术的运用并未给工业生产带来实际可观的收益,导致目前我国的智能控制技术并没有得到广泛的应用。且从目前工业自动化生产的现状来看,大部分的智能控制只是应用于了动态的加工过程,工业生产的其他环节主要还是靠人工来完成。而智能控制理应是充分结合工作人员经验和工业生产发展规律,实现加工与控制系统全部联合的一种控制手段。所以只有真正做到智能控制的联合应用,才能充分发挥出其作用,实现工业生产的动态化控制。 三、智能化技术在工业自动化控制中的未来发展方向 1、智能化程度有待进一步提高 智能仪表智能化程度的高低将决定了设备应用的广度与深度,而当前普遍使用的智能仪表尚处于一个比较低级的阶段。但是随着一些特殊工艺和使用场景对智能设备要求的提高,在科技发展的支持作用下,相继衍生出了一些比较高级智能算法,例如:神经网络、蚁群算法、模拟退火等已经具备了较高的应用基础,因此这也就意味着当今我们有义务并且也有能力加大投入研究出更为智能的仪表技术。 2、智能仪表的稳定性、可靠性值得关注 对于一个设备,其能否安全、稳定、可靠的运行是用户选择使用之前考虑的首要问题,当然对于智能仪表来说也不例外。随着智能仪表技术的不断发展,智能仪表陆续投入市场使用。而在其投入使用的过程中中,我们必须把握这样一个基本的原则,即对于任何一个新技术来讲,其优势和风险并存,这就要看一个企业是否具有使用新技术的魄力。同时针对于使用过程中潜在的风险,我们也要积极进行开发测试,尽可能地将损害降至最小。 3、智能仪表的潜在功能应用有待最大化 从目前社会中智能仪表使用的整体情况来看,其功能尚未发挥到最大化,并且通过理论基础和现场使用对比可以发现其功能的应用仅仅达到半数左右。究其原因,则主要是由于智能仪表的安装使用过程中有关人员在控制系统构建时没有其考虑到现场总线的技术优势等。因此,为了发挥出智能仪表的最大功能,仪表厂商和用户应该积极建立友好的合作伙伴关系,继而通过加强两者之间的长期合作,来达到短期投资促长期效益。 4、加大国内智能仪表的开发投入 当今时期,对于智能仪表技术的开发和应用来说,其还需要经历一个相当漫长的成熟发展期,并且在这个发展过程中智能仪表开发还面临着一个非常严峻的考验。所以在此形势下,为了更好地实现智能仪表的发展和应用,就需要仪表研究人员齐聚共同探讨当今仪表发展所的有关问题,并且能够在政府的帮扶下,坚持产、学、研的密切结合的原则,切实加大智能仪表研发的投入。 结束语 智能仪表技术的应用使得我国工业更加的智能,大大的提高了我国工业的智能化程度。随着我国工业自动化的不断发展,对于自动化程度的要求已经越来的越高,虽然当前在我国工业自动化中运用智能仪表技术已经趋于成熟,但是智能仪表技术在某些细微的功能和层面中还并未十分完善。因为工业自动化系统需要监控和管理的数据庞大,因此当前智能仪表技术的格式也较为繁多,并且每个设备和客户端

《智能仪器技术及应用》A卷答案资料

《智能仪器技术及应用》A卷答案 一、简答题(每题4分,共20分) 1、叙述智能仪器的基本组成、工作原理及发展趋势? 答:智能仪器由硬件和软件两大部分组成。硬件部分主要包括主机电路、模拟量输入/输出通道、人机接口电路、通信接口电路。软件分为监控程序和接口管理程序两部分。 如图为典型智能仪表结构,由三个层次构成 …………1’智能仪器的工作原理:传感器获取被测量的信息并转换成电信号,经滤波去除干扰后送入多路模拟开关;由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器,放大后的信号经a/d转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中;单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理(如非线性校正等);运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印;同时单片机把运算结果与存储于片内flashrom(闪速存储器)或e2prom(电可擦除存贮器)内的设定参数进行运算比较后,根据运算结果和控制要求,输出相应的控制信号(如报警装置触发、继电器触点等)。此外,智能仪器还可以与pc机组成分布式测控系统,由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据,通过串行通信将信息传输给上位机——pc机,由pc机进行全局管理。…………2’智能仪器是计算机科学、电子学、数字信号处理、人工智能等新兴技术与传统的仪器仪表技术的结合,逐步实现微型化,多功能化,人工智能化,随着专用集成电路、个人仪器等相关技术的发展,智能仪器将会得到更加广泛的应用。可以预料,各种功能的智能仪器在不远的将来会广泛地使用在社会的各个领域。 …………1’

2、影响测试精度的因素有哪些? 答:(1)算法的精度。…………2’ (2)程序本身的精度。…………2’ 3、提高智能仪器可靠性的方法有哪些? 答:提高硬件可靠性:设计可靠的系统方案;元器件的合理选择;筛选;降额使用;可靠电路的设计;冗余设计;环境设计;人为因素设计;仪器可靠性实验。………2’提高软件可靠性:认真地进行规范设计;可靠的程序设计方法;程序验证技术;提高软件设计人员的素质;消除干扰;增加试运行时间。…………2’ 4、常用的数字滤波算法有哪几种?各有什么特点和应用场合? (1)算术平均滤波。算术平均值法适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波,这种信号的特点是有一个平均值,信号在某一数值范围附近作上下波动,此时仅取一个采样值作依据显然是不准确的,如压力、流量、液平面等信号的测量。…………1’(2)中值滤波。中值滤波对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉冲干扰比较有效。…………1’ (3)加权平均滤波。加权平均值法适用于系统纯滞后时间常数τ较大、采样周期较短的过程,他给不同的相对采样时间得到的采样值以不同的权系数,以便能迅速反应系统当前所受干扰的严重程度。…………1’ (4)程序判断滤波。当采样信号由于随机干扰,如大功率用电设备的启动或停止,造成电流的尖峰干扰或误检测,以及变送器不稳定而引起的严重失真等,可采用程序判断法进行滤波。…………1’ 5、什么是专家系统,它有哪些类型?具有什么样的结构? 答:专家系统是一个具有大量的专门知识与经验的程序系统,它应用人工智能技术和计算机技术,根据某一个或多个专家提供的知识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,以便解决需要人类专家处理的复杂问题。简而言之,专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。 根据专家系统所面对的不同任务(领域),可将其划分为下面几大类:(1)解释类;(2)诊断类;(3)监控类;(4)预测类;(5)规划类;(6)设计类。 …………3’第二代专家系统结构:

智能仪器功能原理及其发展趋势

智能仪器功能原理及其发展趋势 1 工作原理 信息由传感器感受后将这些被测参量进行电信号的转换,后传递进入模拟开关,但是,在进入模拟开关前需要对干扰进行滤波去除;由单片机再对进入通道的信号进行选通并将信号传递给增益放大器,被放大的信号还需要进行脉冲信号的转换,通过转换器转换后再次送入单片机;单片机在初始设定值的基础上对这些数据进行相应的处理以及计算;最后所显示和打印出的数据就是运算后的结果;在仪器内的E2PROM以及FlashROM内都有着设定好的参数,单片机会将计算后的值同这些参数进行比较,根据事先的设定对在比较结果的基础上发出控制信号。正式由于智能仪器的这种工作原理,因此其和PC 机相互配合还能够成为分布式的测控系统,由PC机作为上位机用以接收各个下位机所采集以及测量的数据或者是信号,并进行统一的管理。 2 功能特点 集成电路的出现是现代电子技术发展的结果,比之微电子仪器,集成电路更是将各种微型电路集中到一块芯片上,超大规模的集成电路就是这项技术发展的结果。集成了各个电路的芯片就是单片机,并在此基础上结合了测量控制以及计算机等技术,智能化控制测量系统就诞生了,智能化仪器就是在此基础上产生。 较之传统的仪器以及仪表设备,智能仪器有着其独特的方面: ①自动化的操控手段。整个系统在控制上都是由单片机或者是微控设备进行操作和控制的,诸如:量程的选择以及开关的控制,采集数据以及扫描,数据的处理传输和打印显示等动作,都可以通过智能仪器实现自动化。操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作,实现测量过程的全部自动化。

智能仪器仪表发展的主要技术与展望

智能仪器仪表发展的主要技术与展望 Abstract:The rapid development of high technology provides a new way for scientific research and application,and the requirements for instrumentation are getting higher and higher,and the technological development of the instrumentation industry is continuously promoted. Intelligent instrumentation is widely used in various industries such as environmental protection,transportation,medicine,and communication. This paper analyzes the main technologies that promote the development of smart meters,and looks forward to the future development trend and application prospects of instrumentation. Keywords:instrumentation; intelligent; basic technology 在“模拟仪器”,“分离仪器”和“数字仪器”之后,仪器技术进入了“智能仪器”和“虚拟仪器”阶段。仪器不再是简单的硬件实体,而是仪器和微处理器的结合,结合了硬件和软件。智能仪器仪表的发展,使得仪器仪表在测量参数的同时,还能对数据进行一些简单的分析与控制,获得实时最优控制,自适应功能,网络智能电表,以及网络资源的优势,为测控网络的普遍建立和广泛应用铺平了道路。仪器的虚拟化使得具有相同结构的仪器更加灵活和可重新配置。同时提高了性能、减少了成本。学习仪器仪表的相关知识,就能更好的帮助我们了解测量与控制的过程。 1 智能仪器仪表技术的构成 1.1 传感器技术 仪器的基本功能是收集数据,处理数据并对数据执行初步处理。其技术的关键是与数据输入密不可分,因此传感器技术是仪器技术的基础。随着仪器技术的发展,要求具有小尺寸,低成本,高可靠性,同时满足低功耗特性。这更多地取决于MEMS技术的发展。以提高系

智能仪表的研究现状与发展趋势综述

智能仪表的研究现状与发展趋势综述 智能仪器的出现,极大地扩充了传统仪器的应用范围。智能仪器凭借其体积小、功能强、功耗低等优势,迅速地在家用电器、科研单位和工业企业中得到了广泛的应用。 1. 智能仪器的工作原理 传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号,经滤波去除干扰后送入多路模拟开关;由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器,放大后的信号经A/D转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中;单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理如非线性校正等;运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印;同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM 闪速存储器或E 2PROM电可擦除存贮器内的设定参数进行运算比较后,根据运算结果和控制要求,输出相应的控制信号如报警装置触发、继电器触点等。此外,智能仪器还可以与PC机组成分布式测控系统,由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据,通过串行通信将信息传输给上位机——PC机,由PC机进行全局管理。 2. 智能仪器的功能特点 随着微电子技术的不断发展,集成了CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A/D、D/A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片即单片机出现了。以单片机为主体,将计算机技术与测量控制技术结合在一起,又组成了所谓的“智能化测量控制系统”,也就是智能仪器。

与传统仪器仪表相比,智能仪器具有以下功能特点: ①操作自动化。仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作,实现测量过程的全部自动化。 ②具有自测功能,包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。智能仪表能自动检测出故障的部位甚至故障的原因。这种自测试可以在仪器启动时运行,同时也可在仪器工作中运行,极大地方便了仪器的维护。 ③具有数据处理功能,这是智能仪器的主要优点之一。智能仪器由于采用了单片机或微控制器,使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题,现在可以用软件非常灵活地加以解决。例如,传统的数字万用表只能测量电阻、交直流电压、电流等,而智能型的数字万用表不仅能进行上述测量,而且还具有对测量结果进行诸如零点平移、取平均值、求极值、统计分析等复杂的数据处理功能,不仅使用户从繁重的数据处理中解放出来,也有效地提高了仪器的测量精度。 ④具有友好的人机对话能力。智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关,操作人员只需通过键盘输入命令,就能实现某种测量功能。与此同时,智能仪器还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员,使仪器的操作更加方便直观。

智能仪器的发展趋势与前景

西安理工大学 研究生课程论文/研究报告 课程名称:智能仪器 课程代号:030416 任课教师:赵怀军 论文/研究报告题目:智能仪器的研究现状与发展趋势完成日期:2016 年7 月19 日 学科:仪器仪表工程 学号: 姓名: 成绩:

目录 1.研究现状 (3) 1.1智能仪器的历史沿革 (3) 2.发展趋势 (4) 2.1智能仪器的组成 (4) 2.2智能仪器的发展趋势 (5) (1)微型化 (5) (2)多功能化 (5) (3)人工智能化 (6) (4)融合ISP和EMIT技术 (6) (5)网络化 (6) (6)虚拟仪器是智能仪器发展的新阶段 (6) 2.3智能仪器与数据采集系统的发展趋势 (7) (1)独立式智能仪器及自动测试系统 (7) (2)个人仪器与VXI仪器系统 (8) 3.总结 (9) 4.主要参考文献 (9)

1.研究现状 测试仪器是实现测试的基本工具。测试仪器发展至今,主要经历了四个阶段: (1)模拟仪器 早期的模拟仪器是基于物理定律产生的,如安培表、伏特表等。这种仪器的共同特征是带有表盘和机械表针,靠人读取被测量,因而误差大,精度低。到20世纪50年代,随着电子技术的兴起,出现了电子仪器仪表,如电子示波器、信号发生器等。 (2)数字仪器 数字仪器是将对模拟信号的测量转化为对数字信号的测量,并以数字形式显示和输出测量结果,如数字电压表、数字电流表等。 (3)智能仪器 智能仪器是将微处理器置入数字仪器中,实现数据存储、数据处理、逻辑判断、仪器自检等功能。[10]含有微计算机或微处理器的测量仪器,由于拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动操作等功能,有着一定的智能作用,因而被称为智能仪器。智能仪器是计算机技术向测量仪器移植的产物。近年来,随着迅猛发展的微计算机和微电子等技术渗透到测量和仪器领域,智能仪器已开始从数据处理向知识处理发展,其概念内涵日益延拓。 (4)虚拟仪器 现代科学技术的飞速发展,高度自动化的工业化大生产迫切需要功能更强大、成本更低廉、系统更灵活的新一代测试仪器。计算机总线技术、软件技术及相关技术的发展,使计算机的作用超出了原有的范围,实现了许多原本由硬件完成的或者硬件不能胜任的功能,这标志着“软件即仪器”时代的到来。作为一种以计算机软件为核心的新型仪器系统,虚拟仪器功能强、测试精度高、测试速度快、自动化程度高、人机界面优异、灵活性强[11]。 1.1智能仪器的历史沿革 20世纪70年代,出现了基于大规模集成电路的微处理器,人们在其小体型、高效率、自动化等特点驱使下,开始对仪器仪表进行智能化改造。1973 年,出现了内含微处理器的商品化测量仪器。到1975年,世界上约有近百种这类新型测量仪器仪表问世。内含微处理器的新型仪器集合了计算机技术和测控技术,具有了一定的人的智能特性,诸如数据记忆及处理、逻辑判断、自检验、自校正、灵活反应等功能,因此被人们称为智

智能仪器仪表技术的运用及发展

工艺与设备 化 工 设 计 通 讯 Technology and Equipment Chemical Engineering Design Communications ·78· 第45卷第10期 2019年10月 作过程中也要对多项影响因素进行把握,包括最为基础的行业工作人员和设备的性能控制等,最为重要的还是要结合烟道内流场变化情况,实现技术设备的优化。2 完善燃煤电厂脱硫废水处理工艺的策略 综合多种因素来看,在燃煤电厂的脱硫废水处理工作中,可以采用的具体工艺较为多样,但是在技术层面和管理层面上还存在很多有待完善的地方,主要还是因为该种工业在我国相关行业中的应用周期比较短,因此制定相关的完善策略显得尤为重要,主要可以分为以下几点。 2.1 完善基础设施建设 在脱硫废水工艺的应用过程中,基础设施建设的重要性不言而喻,可以说是后期相关工作的重要物质基础,但是结合我国相关行业基础设施建设的实际情况来看不容乐观,一方面是因为企业没有意识到技术创新的必要性,另一方面也是因为企业深受传统脱硫废水处理思想的影响,可见完善基础设施建设的必要性。基础设施的完善是一个较为长期的过程,需要行业工作人员的群策群力,同时也需要相关部门充分发挥自身的监管作用。 2.2 提高工作人员素质 无论是哪种处理工艺,工作人员都是相关工作中的核心, 但是在我国燃煤电场中,大部分工作人员受传统思想影响较为严重,同时年纪也比较大,很难接受新的专业知识和专业技能,因此也成为行业发展过程中的一大阻碍,主要有以下几项措施有待推进:首先可以提高行业的入职门槛,从根本上提高行业工作人员的素质;其次要充分发挥后期培训工作的作用, 培训工作的内容不能仅限于专业技能和知识,同时也包括工作人员综合素质,譬如计算机水平,工作人员素质的提高需要企业监管部门监管职能的发挥。 2.3 转变处理工艺理念 正确的处理工艺理念能为后期的工作起到重要的导向作用,但是在我国的燃煤电厂中,处理理念也存在较大的漏洞,处理工艺理念的转变有两项侧重点:首先要立足于行业和企业的实际情况,包括企业的经济实力等多种影响因素;其次要顺应时代和行业的发展潮流,为企业和行业的发展注入持续动力。3 结束语 燃煤电厂的脱硫废水处理是一个较为复杂的过程,需要对多种影响因素进行把握,对于行业既是挑战,也是一个新的发展契机有以下工作有待推进:从国家层面来说,要发挥宏观调控的作用,不仅要加大扶持力度,也要加大监管力度,为企业发展营造一个较为稳定的外部环境;从行业自身来说,要发挥自身的主观能动性,在处理工作的推进过程中选用较为合理的处理工艺。 参考文献 [1] 黄奕军,傅美强,汪晓江,等.燃煤电厂脱硫废水零排放工艺的预处理技术研究[C].2017中国环境科学学会科学与技术年会,2017.[2] 陈玉强,孙晨皓,王美琪,等.燃煤电厂湿法脱硫废水中砷的脱除技术研究进展[J].现代化工,2017(1):75-80. 智能仪器仪表技术是集合多种专业学科为一体的技术,目前智能仪器仪表技术在科学技术的支撑下,已经实现了由 传统仪器仪表升级为智能仪器仪表的转变。智能仪器仪表不仅体型微小、携带方便,而且能耗低,功能更加齐全,在我国各领域具有广阔的应用前景。并且根据市场对智能仪器仪表的运用和需求方向来看,智能仪器仪表在未来应通过优化仪表结构、提高仪器仪表运行效率、满足远程测控需求等方面发展,促使智能仪器仪表拥有更佳的高性能、多功能。 摘 要:互联网技术的普及应用为智能仪器仪表技术的发展创新提供了助力,在互联网技术渗透社会各行业的大形势下,智能仪器仪表技术需要借助多种高科技手段进行优化升级,如智能通信、微电子、微机械等研究成果在智能仪器仪表中的应用,使其朝着智能化、网络化、可重构化发展方向迈进,在医药、交通、教育、环保等各行业得到广泛应用,发挥了强大优势。智能仪器仪表在各行业的普及,改变了人们传统落后的生产方式,促进了社会发展步伐。 关键词:智能仪器仪表技术;运用;发展中图分类号:TP216 文献标志码:A 文章编号:1003–6490(2019)10–0078–02 Application and Development of Intelligent Instrumentation Technology Hang Ling Abstract :The popularization and application of Internet technology has provided assistance for the development and innovation of intelligent instrumentation technology.Under the general situation that Internet technology penetrates into various industries ,intelligent instrumentation technology needs to be optimized and upgraded by means of various high-tech means ,such as intelligent communication.The application of research results such as microelectronics and micro-mechanics in intelligent instrumentation has made it move towards the development of intelligence ,network and recon ?gurability ,and has been widely used in various industries such as medicine ,transportation ,education and environmental protection.Played a strong advantage.The popularity of intelligent instrumentation in various industries has changed people's traditional backward production methods and promoted the pace of social development. Key words :intelligent instrumentation technology ;application ;development 智能仪器仪表技术的运用及发展 黄?领 (哈密广汇环保科技有限公司,新疆哈密?839303) 收稿日期:2019–09–18作者简介: 黄领(1975—),男,河南新乡人,工程师,主要从事仪 表自动化工作。

相关文档
最新文档