计算机测控技术.ppt

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1、退出授课教师：XXX计算机测控技术第1章绪论本章主要介绍计算机测控制的一般概念，计算机测控系统的组成、分类、特点及其典型应用和发展。退出1.1计算机测控系统的组成及特点1.1.1一般概念模拟式自动控制系统也已达到相当完善的程度。但它的进一步发展受到了限制，在复杂控制规律的实现系统的最优化、可靠性等方面已不能满足更高的要求。现代控制理论的发展给自动控制系统增添了理论工具，而计算机技术的发展为新型控制规律的实现、构造高性能的控制系统提供了物质基础，两者的结合极大地推动了自动控制技术的发展。将模拟式自动控制系统中的控制器的功能用计算机

2、来实现，就组成了一个典型的计算机控制系统，如图1-1所示。因此，计算机控制系统，简单地说，就是采用计算机来实现的工业自动控制(含管理)系统。在系统中，计算机只能处理数字信号，因而给定值和反馈量要先经过A/D。当计算机接收了测量信号后，根据需要作分析处理；控制中，依给定量和反馈量的偏差值，按某种控制规律进行运算(如PID运算)，计算结果(数字信号)再经过D/A转换器，将数字信号转换成模拟控制信号输出到执行机构，完成对系统的控制作用。1.1.2计算机控制系统的组成(1)传感器和变送器：传感器的主要功能是将被检测的非电量参数转变成电学

3、量，如热电偶把温度变成电压信号，压力传感器把压力变成电信号等等。变送器的作用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机接口使用的标准的电信号(如0-5V，0-10mA)。(2)输入通道：模拟量I：将经由传感器得到的工业对象的生产过程参数变换成二进制代码传送给计算机(A/D)数字量I通道：除完成编码数字输入输出外，还可将各种继电器、限位开关等的状态通过输入接口传送给计算机。(3)输出通道：将计算机输出的数字控制量变换为控制操作拉行机构的模拟信号，以实现对生产过程的控制(D/A)。或将计算机发出的开关动作逻辑信号经由输出接口传送给生产

4、机械中的各个电子开关或电磁开关。(4)执行机构：为了控制生产过程，还需有执行机构。常用的执行机构有各种电动、液动、气动开关，电液伺服阀，交、直流电动机，步进电动机等等。(5)主机及操作台：主机由中央处理器、时钟电路、内存储器构成的计算机主机是组成计算机控制系统的核心部件，主要进行数据采集、数据处理、逻辑判断、控制量计算、越限报警等，通过接口电路向系统发出各种控制命令，指挥全系统有条不紊地协调工作。操作台是人-机对话的联系纽带，操作人员可通过操作台向计算机输入和修改控制参数，发出各种操作命令，计算机可向操作人员显示系统运行状况，发

5、出报警信号。操作台一般包括各种控制开关、数字键、功能键、指示灯、声讯器、数字显示器或CRT显示器等。(6)通用外围设备：主要是为了扩大计算机主机的功能而配置的。它们用来显示、存储、打印、记录各种数据。常用的有打印机、记录仪、图形显示器(CRT)、软盘、硬盘及外存储器等。二、软件从功能区分，软件可分为系统软件和应用软件。(1)系统软件是由计算机的制造厂商提供的·．用来管理计算机本身的资源、方便用户使用计算机的软件。常用的有操作系统、开发系统等，它们一般不需用户自行设计编程，只需掌握使用方法或根据实际需要加以适当改造即可。(2)应用

6、软件是用户根据要解决的控制问题而编写的各种程序，比如各种数据采集、滤波程序、信号分析、控制量计算程序、生产过程监控程序等。1.2计算机在控制中的典型应用方式一、操作指导控制系统(见图1-3)在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接用来控制生产对象。计算机只是对生产过程的参数进行采集，然后根据一定的控制算法计算出供操作人员参考、选择的操作方案、最佳设定值等，操作人员根据计算机的输出信息去改变调节器的设定值，或者根据计算机输出的控制量执行相应的操作(如直接改变阀门开度)。二、直接数字控制系统(见图1-4)直接数字控制DDC(Dire

7、ctDigitalContro1)系统是计算机用于工业过程控制最普遍的—种方式。计算机通过输入通道对一个或多个物理量进行巡回检测，并根据规定的控制规律进行运算，然后发出控制信号，通过输出通道直接控制调节阀等执行机构。在DDC系统中的计算机参加闭环控制过程，它不仅能完全取代模拟调节器，实现多回路的PID(比例、积分、微分)调节，而且不需改变硬件，只需通过改变程序就能实现多种较复杂的控制规律，如串级控制、前馈控制、非线性控制、自适应控制、最优控制等。三、监督计算机控制系统监督计算机控制(SupervisoryComputerCont

8、ro1)系统简称SCC系统。在SCC系统中计算机根据工艺参数和过程参量检测值，按照所设计的控制算法进行计算，计算出最佳设定值直接传送给常规模拟调节器或者DDC计算机，，最后由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程。SCC系统有两种类型，一种是SCC+模拟调节器，另