基于profibus-dp的自动化网络测量系统分析

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1、江苏大学硕士学位论文第一章绪论1．1仪器仪表和测量技术的发展众所周知，当今世界已经进入信息时代，信息技术成为推动科学技术高速发展的关键技术。著名科学家钱学森明确指出，“信息技术包括测量技术、计算机技术和通信技术，测量技术是基础【lp。王大珩院士也一再强调，“测量技术是信息技术的源头"。信息技术的快速发展，产生了新兴的庞大的信息产业，信息产业已经成为带动世界经济发展的龙头产业。美国商业部1999年度报告在关于新兴数字经济部分提出，信息产业包括计算机软硬件行业、通信设备制造及服务行业、仪器仪表行业。这就是说，测量技术是信息技术的基础和源头，仪器仪表行业是信息

2、产业的重要组成部分。不言而喻，仪器仪表与测量控制在当今信息时代推动科学技术和国民经济的发展具有何等重要的地位。作为测量系统的前置部件的传感器的发展更是日新月异，可以说测量系统的发展离不开传感器技术的发展。1．1．1传感器技术的发展最广义地说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件【21。目前最常见的传感器定义为【3】：传感器是能感受被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，是实现传感功能的基本部件，而传感器技术的共性，就是利用物理定律和物质的物理、化学或生物特性，将非电量如温度、盐度、溶解氧等转换成电量：电压、电流、电容、电

3、阻等。传感技术的发展大体可分3代【4】：第l代是结构型传感器。它利用结构参量变化来感受和转化信号。例如：电阻应变式传感器，它是利用金属材料发生弹性形变时电阻的变化来转化电信号的。第2代传感器是70年代丌始发展起来的固体传感器，这种传感器由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，是利用材料某些特性制成的。如：利用热电效应、霍尔效应、光敏效应，分别制成热电偶传感器、霍尔传感器、光敏传第一章绪论感器等。70年代后期，随着集成技术、分子合成技术、微电子技术及计算机技术的发展，出现集成传感器。集成传感器包括2种类型【5】：传感器本身的集成化和传感器与后续电路的集成

4、化。例如：电荷耦合器件(CCD)，集成温度传感器AD590，集成霍尔传感器UGN3501等。这类传感器主要具有成本低、可靠性高、性能好、接口灵活等特点。集成传感器发展非常迅速，现已占传感器市场的2／3左右，它正向着低价格、多功能和系列化方向发展【6】。第3代传感器是80年代刚刚发展起来的智能传感器。所谓智能传感器是指其对外界信息具有一定检测、自诊断、数据处理以及自适应能力，是微型计算机技术与检测技术相结合的产物[71。80年代智能化测量主要以微处理器为核心，把传感器信号调节电路、微计算机、存贮器及接口集成到一块芯片上。使传感器具有一定的人工智能。90年代

5、智能化测量技术有了进一步的提高，在传感器一级水平实现智能化，使其具有自诊断功能、记忆功能、多参量测量功能以及联网通信功能等【引。传感器按照不同的标准又可以分为不同的类别。比如按照检测对象的不同可以分为液体传感器和气体传感器等【91，按照工作机理可以分为光电传感器技术，多传感器技术以及生物传感器技术等【10】。按传感器输出信号分类有【4】：模拟传感器和数字传感器。目前模拟传感器种类远远超过数字传感器。数字传感器直接输出数字量，不需用转换器就可与计算机联机，提高了系统的可靠性和精确度，具有抗干扰能力强，适宜远距离传输等优点，是传感器发展方向之一。随着科学技术

6、的发展，各国对传感器技术在信息社会的作用有了新的认识，认为传感器技术是信息技术的关键之一。传感器技术发展趋势之一是开发新材料、新工艺和开发新型传感器；其二是实现传感器的多功能、高精度、集成化和智能化【¨】。集成化是指传感器同一功能的多元件并列以及功能上的一体化。前一种集成化使传感器的检测参数由单参数检测变为多参数检测；后一种集成化使传感器由单一的信号转换功能，扩展为兼有放大运算补偿等多功能的传感器。运用集成化多功能理论研制出的传感器可以应用到更广泛的领域并发挥出更加强大的功能效用。2江苏大学硕士学位论文在智能化传感技术方面，以微处理器为核心单元，具有检测

7、判断和信息处理等功能；硬件上由微处理器系统对整个传感器电路接口信号转换进行处理调整：软件上进行非线性特性校正，误差的自动校准和数字滤波处理，从而形成传感技术的智能化系统。1．1．2测量系统的发展传统测量仪表是由传感器组成的测量系统，采用点到点传输的接口规范，比如二线制4---20mA电流和1～5V电压标准。这种系统曾经一度在测控领域广为应用，但由于其布线复杂、成本昂贵、抗干扰能力差，已逐渐淡出市场。随着数字通信标准RS232、RS422、RS485等的推出与广泛应用以及微控制器的流行，测量仪表也发生了重大变化，产生了基于智能传感器的测量系统。这类测量系统

8、发展的一个关键因素是Intel公司1983年推出的位总线技术(BITBUS)和8