微机化测控系统第一章..

§1-４本课程的内容和性质
对微机化测控仪器和系统的基本原理和总体设 计思想的介绍。 它是计算机技术与测控技术、电子技术相结合 的产物。 是测控技术与仪器专业学生开设的一门综合性 课程，需要掌握的前期专业课程有：模拟电路、 数字电路、传感器原理、测控电路、信号与系 统、微机原理及接口技术等。 课程特点：硬件、软件相互结合，研究接口、 算法、整机监控软件、干扰的技术，以及虚拟 仪器、现场总线、测控网络等测控新技术 通过本课程的学习，掌握怎样利用计算机、传 感器、测量电路和控制电路来搭建测控系统
电工仪器仪表：
重点发展长寿命电能表、电子式电能表、特种专用 电测仪表和电网计量自动管理系统。到2010年，高中档 电工仪器仪表国内市场占有率达到80%。
我国未来仪器仪表发展重点
科学测试仪器： 重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、 工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽 车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大 地测量仪、电子速测仪、测量型全球定位系统以及 其他实验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含 量较高的中档产品为主。 环保仪器仪表： 重点发展大气环境、水环境的环保监测自动化 控制系统产品，到2010年国内市场占有率达到70% 以上。
３、微机化测控系统
以微机为核心，测控一体化的系统。以被控对象的测量 结果来控制被控对象。它实质是一种闭环控制系统。
控制模拟执行机构或设备
控制继电器、步进电机等
上图中左侧的输入、输出通道，称为过程通道，它 是微机与测控对象的联结渠道，因此，我们称之为“测 控通道”。 测控通道又可分为模拟量输入通道、模拟量输出通 道、开关量输入通道和开关量输出通道。模拟量输出通 道带有数/模转换器，使计算机能对模拟形式的执行机构 或输出设备进行控制。 图中 “人—机接口”是微机与操作员的联结渠道， 称为“人—机通道”，最常用的有键盘和显示器、打印 机以及各种记录器等。 图中“通信接口”是图中的微机与其它微机的联系 渠道，称为“相互通道”。多微机测控系统的各个微机 之间通过“通信接口”传送指令或数据。
§1-３微机化测控系统的类型和组成
１、微机化检测系统
微机化检测系统是以微机为核心，单纯以“检测”为目的的系统。 一般用来对被测过程中的一些物理量进行测量并获得相应的精确 测量数据，又常称为数据采集系统，其框图如上图。被测参数经 传感器转换成模拟信号，再由模拟输入通道进行信号调理和数据 采集，转换成微机要求的数字形式送入微机进行处理，再送到磁 带机、打印机等数据记录器记录，来获得测量数据。为对测量过 程实时监视，模拟输出通道将微机处理后的测量数据转换成模拟 信号在示波器等模拟显示器上显示,并超值报警
测控技术应用范围
测控技术广泛应用于炼油、化工、冶金、 电力、机械、电子、轻工和纺织等许多行 业。
§1-２测控系统微机化的重要意义
测控系统的发展： 时间
20世纪50年 代前 20世纪60年 代
仪表类型 使用方法
局限性
基于气动信号 专门工人到现 信号不能传递 的简单测控仪 场巡视记录 表 基于气动、电 无需现场巡视 合成测控系统 动信号的组合 记录，有统一 时结构复杂， 式测控仪表 测控室，仪表 更新慢、成本 高 将标准工业信 号传至此处 微机＋电动测 控仪表
我国未来仪器仪表发展重点
仪器仪表元器件： 2010年以前，尽快开发出一批适销对路、市场 效果好的产品，品种占有率达到70%～80%，高档产 品市场占有率达到60%以上。通过科技公关、新品 开发，使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水 平，部分产品接近国外同类产品先进水平。 信息技术电测仪器： 主要发展电测仪器软件化智能化技术、总线式 自动测试技术、综合自动化测试系统、新型元器件 测量技术及测试仪器、在线测试技术、信息产业产 品测试技术、多媒体测量技术以及相应测试仪器、 用电监控管理技术等。
我国未来仪器仪表发展重点
工业自动化仪表：
重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能 化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域， 推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自 动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪 表比例达到60%以上；加速具有自主知识产权的自动化 软件的商品化。
测控与系统
《测控系统原理与设计》
孙传友等主编
课程安排
课 时: 共计64学时（其中含10学时实验） 理论课:讲述基本原理和设计方法，共54学时 实验课:根据实验指导书的要求完成；10学时 教材: 《测控系统原理与设计》 考核方式：闭卷考试，平时成绩可占20% 参考书:
– 微型计算机控制技术 业出版社 –测控技术与系统 械工业出版社 潘新民 等编著 机械工
２、微机化控制系统
以微机为核心，单纯以控制为目的的系统。
属于开环系统，程序控制的基本思想是将被控 对象的动作次序和各类参数输入微机，微机执行 固定的程序，一步一步地控制被控对象的动作， 以达到预期的目的。例如数控机床的计算机控制， 预先输入切削量、裕量、进给量、工件尺寸和加 工步骤等参数，运行时由计算机控制刀具的动作， 最后加工出成品。
测控仪器在信息时代作用： 信息获取→处理→传输的链条中的源头技术
①现代化宝钢的技术装备投资，1/3经费用于购置仪器 和自控系统。 ②据美国国家标准技术研究院(NIST)的统计，美国为 了质量认证和控制、自动化及流程分析，每天完成2.5 亿个检测。 ③美国商业部国家标准局(NBS)，20世纪90年代初评估 仪器仪表工业对美国国民经济总产值的影响作用称： 仪器仪表工业总产值只占工业总产值的4%，但它对国 民经济的影响达到66% 。 ④诺贝尔物理和化学奖中约四分之一属于测试方法和 仪器创新；如近日美国新发明的人体断面扫描仪器， 可立刻发现人体任何部位的细胞癌变。
20世纪70年 代
§1-２测控系统微机化的重要意义
自动对零功能：降低零点漂移误差； 量程自动切换功能：提高分辨率； 多点快速测控：对不同参数快速测量； 数字滤波功能：抑制各种干扰和脉冲信号； 自动修正误差：用软件实现在线或离线修正； 数字处理功能：用计算机实现复杂计算等，如统计、 检索 复杂控制规律：实现PID控制，模糊、自适应控制等； 多媒体功能：具有声、光和语音等功能； 通信或网络功能：增强数据传输； 自我诊断功能：自我监测。
第一测控仪器和系统的地位与作用 •测控系统微机化的重要意义 •微机化测控系统的类型和组成
• •微机化检测系统 • •微机化控制系统 • •微机化测控系统
•本课程的内容与性质
第一章 绪论
§1-1 测控仪器和系统的作用与地位
测量和控制是人类认识世界和改造世界的两项基本任 务。 测控仪器和系统是人类实现这两项任务的工具和手段。 测控仪器在科学研究中具有重要作用 测控仪器或系统在工业生产中起着把关和指导者的作 用。 国民经济的倍增器，技术监督的物质法官（蔬菜监测， 与食品安全等，月饼抽查93%合格）。 仪器是信息工具，是信息工业的重要组成部分。
黄唯一等编著 机
各章内容（2-9章）
测控通道 12学时 主机与接口 8学时 测量数据处理 10学时 PID控制算法 6学时 监控程序设计 6学时 抗干扰技术 6学时 微机化测控系统设计实例 4学时 测控系统新技术－虚拟仪器与测控网络
课程要求
本课程是专业综合课程，把前面学过的知识 进行综合应用。 通过课程的学习，掌握测控系统原理和关键 技术。 能够进行应用系统的硬件设计、调试工作。 了解抗干扰的几种方法。 掌握一些基本的控制算法、数据处理方法、 监控程序等软件设计。 了解有关虚拟仪器与测控网络等先进测控系 统。