6-智能电器-4.1-4.3-091026-09
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6
思 考 题 P83 3.4 开关量的检测主要有哪些方法?其工作原理有何不同? 3.5 信号输入通道的基本结构是什么?信号调理电路主要有哪些? 3.6 简述V／F方式信号调制与解调原理。 3.7 现场监控单元的隔离措施主要有哪些? 3.8 什么是数字滤波器?叙述其基本设计方法 3.9 非线性传感器测量结果的线性化处理有哪些方法?它们之间有 什么区别? 3.10 智能电器信号检测系统误差主要有哪些来源?可采取哪些相 应措施来解决?
36
4.4.1、中央控制器（5）
ATMEL 公司单片机性能 –简介
37
4.4.1、中央控制器（6） ATMEL 公司单片机性能 –简介
AT91M 是基于ARM7TDMI 嵌入式处理器的ATMEL 16 32 微处理器系列中 的一个新成员 A T 9 1 M 系列产品
38
4.4.1、中央控制器（7）
31
4.3 控制器的系统设计 4.3.2 控制器系统设计的主要步骤 1、制定系统目标 2、制定总体方案 3、制定性能规范 4、进行具体设计
32
4.4 智能电器控制器的硬件系统
4.4.1、中央控制器(1)
1、8位处理器 2、16位处理器 3、32位处理器 4、数字DSP技术
33
4.4.1、中央控制器(2)
监测控制计算机（9）
22
4.2 控制器的基本功能与特点 4.2.1 控制监控单元功能
监测控制计算机硬件： （1）数字控制器：单片机，DSP，厂家自行开发，通用PLC （2）工业控制计算机 STD 总线工控机 （3）嵌入式PC，PC104
23
4.2 控制器的基本功能与特点 4.2.1 控制监控单元功能
5ห้องสมุดไป่ตู้
3.5
信号检测系统误差
测量误差分类： （1）系统误差 具有不变特性，且与测量系统有关：放大器失调电压，传感器非线性， 通过调零和校准来消除 （2）条件误差 来自外部影响：电磁干扰 通过隔离、保护、补偿来消除 （3）随机误差 来自外部噪声，外部气压，材料温度，具有随机性 通过降噪技术来消除 测量系统误差 （1）传感器误差-硬件 选高性能传感器-性价比要好 （2）信号调理电路误差-硬件选高性能器件 （3）模/数转换误差-硬件， 提高位数，注意速度 （4）计算误差-如截断误差-软件 采用新方法，注意计算时间
11
4.1 控制器的基本结构与组成(3)
12
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
13
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机 (1)
14
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（2）
15
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（3）
16
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（4）
17
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（5）
18
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（6）
19
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（7）
20
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（8）
21
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
飞思卡尔（摩托罗拉）单片机 –结构
39
4.4.1、中央控制器（8）
性能-飞思卡尔（摩托罗拉）单片机性能
1、MC9S12DP512（256）高性能16位单片机 2、49个数字I/O通道、 3、两路SCI通道、 4、8路16位定时器及 5、两个8通道10位的A/D转换器等， 6、总线频率高达25MHz， 7、单片机内部有4K字节的EEPROM、 8、512K字节的FLASH和12K字节的RAM 9、普林斯顿总线结构
45
人机交互模块
１、 拨码开关(1)
46
人机交互模块 1、拨码开关(2)
47
人机交互模块
２、 光电数码管显示
48
人机交互模块 ３、 液晶显示 （１）
49
人机交互模 块 ３、 液晶显 示（２）
50
P126 思考题
4.1 智能电器控制系统基本结构有哪些?其基本功能与特点是什么？ 4.2 智能电器控制器的硬件系统主要包括那几部分?其外围接口有 那些部分？ 4.4 专家系统主要包括那几部分？
51
7
第4章 、智能电器监的控制系统
4.1 控制器的基本结构与组成
8
教材 邹积岩，智能电器，机械工业出版社，2006-1
第4章 智能电器监的控制系统
参考书：
1、王汝文，电器智能化原理及应用，电子工业出 版社，2003-4
9
第4章 、智能电器监的控制系统
4.1 控制器的基本结构与组成(1)
10
4.1 控制器的基本结构与组成(2)
3.4.2 非线性传感器数字化处理 1、模拟线性化 （2）闭环补偿法
3
3 .4 现场参量的信号分析与处理
3.4.2 非线性传感器数字化处理 2、数字线性化 （1） 直接计算 （2） 查表法 （3） 分段补偿法-插值法
4
3.4.3 常用电参量的计算
有功功率P
相电压有效值
相电流有效值
三相总有功功率 视在功率 功率因数
42
4.4.1、中央控制器（11）
TI 公司 DSP性能-结构图
43
4.4 智能电器控制器的硬件系统
4.4.2、译码与存储器系统
1、译码集成电路 2、可编程逻辑器件 3、存储器
44
4.4 智能电器控制器的硬件系统
4.4.3、基本输入输出系统
1、I/O接口电路的扩展方法：74HC273，74HC244 2、可编程并行接口：8255A3、存储器 3、可编程计数器/定时器：8253 4、数字量与脉冲接口技术：光电耦合器 5、键盘和打印机接口技术-人机交互模块 6、显示接口技术-------------人机交互模块
40
4.4.1、中央控制器（9）
（摩托罗拉）单片机性能 –管脚
41
4.4.1、中央控制器（10） DSP -性能
1、采用高性能的静态CMOS技术，主频150 Mips； ２、C2812 器件代码向下兼容，系统指令和'F240x兼容； ３、片内128 Kx16 bitsFlash和18 Kx16 bit数据/程序存储器； 高速外设接口，最多可扩展1.5 Mx 16 bit存储器； ４、3个32-bit CPU定时器及一个看门狗定时器； ５、两个事件管理器；两个通用目的16-bit定时器 ６、8个16-bit PWM通道,PWM死区配置 ７、外部可屏蔽保护中断，3个比较单元和个事件捕捉单元； ８、双编码器脉冲接口,异步模数转换单元。 ９、12-bit ADC。2 x 8通道，两个采样保持电路；变换时间最 小 60 ns，单变换200 ns； １０、可选择两个时间管理器触发功能； １１、改进的eCAN 2.0B接口模块；多种串行通信接口（2个UART、 1个SPI及1个MCBSP（多通道缓冲串口））； １２、低功耗，采用1.8V内核电压和3.3V外围接口电压； 13、采用哈佛结构
34
4.4.1、中央控制器（3）
Intel 公司 MCS-51 单片机性能 –结构
35
4.4.1、中央控制器(4)
ATMEL 公司的90 系列单片机 性能 –简介
ATMEL 公司的90 系列单片机是增强 RISC 内载 Flash 的单片机通常简称为 AV R 单片机。 90 系列单片机是基于新的精简指令 RISC 结构的这种 结构是在90 年代开发出来的综合了半导体集成技术和 软件性能的新结构这种结构使得在8 位微处理器市场上 AVR 单片机具有最高 MIPS mw 能力。 AT90 系列单片机目前有 AT90S1200 AT90S2313 AT90S4414 AT90S8515 AT90S2323 AT90S2343 AT90SMEG403 AT90SMEG103 AT90S4434 AT90S8535 等多种型号。 采用哈佛总线结构
24
4.2 控制器的基本功能与特点 4.2.1 控制监控单元功能
1、采集与预处理功能 2、监督功能 3、控制功能
25
4.2.2 控制器的基本特点
1.1、实时性
（1）及时响应事件，如短路，过流故障，上级 发出的跳闸命令 （2）在规定时间内完成任务 如：每周期采样12个点，在单个周期内要完成 采样、计算及逻辑判断 （3）在多个任务中 划分不同优先级，先执行高优先级任务，再执 行低优先级任务，采用OC /μS系统：软件优化， 时钟频率提高
26
4.2.2 控制器的基本特点
1.2、可靠性
2.3、可维护性
27
3、可维护性(1)
28
3、可维护性(2)
29
4.2.2 控制器的基本特点
1.4、过程量采集及输出
2.5、人机交互 3.6、通信功能
7、信息处理和控制算法
30
4.3 控制器的系统设计 4.3.1控制器系统设计的基本要求
1、运行可靠 2、技术先进 3、使用方便 4、应用灵活 5、经济合理
智能电器
武建文 2009年10月26日 上课时间地点：周一晚7：00，新主楼B104
办公室新主楼：E810，电话：82339117 实验室新主楼：E206，电话：82338384
1
3 .4 现场参量的信号分析与处理
3.4.2 非线性传感器数字化处理 1、模拟线性化 （1）开环补偿法
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3 .4 现场参量的信号分析与处理
思 考 题 P83 3.4 开关量的检测主要有哪些方法?其工作原理有何不同? 3.5 信号输入通道的基本结构是什么?信号调理电路主要有哪些? 3.6 简述V／F方式信号调制与解调原理。 3.7 现场监控单元的隔离措施主要有哪些? 3.8 什么是数字滤波器?叙述其基本设计方法 3.9 非线性传感器测量结果的线性化处理有哪些方法?它们之间有 什么区别? 3.10 智能电器信号检测系统误差主要有哪些来源?可采取哪些相 应措施来解决?
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4.4.1、中央控制器（5）
ATMEL 公司单片机性能 –简介
37
4.4.1、中央控制器（6） ATMEL 公司单片机性能 –简介
AT91M 是基于ARM7TDMI 嵌入式处理器的ATMEL 16 32 微处理器系列中 的一个新成员 A T 9 1 M 系列产品
38
4.4.1、中央控制器（7）
31
4.3 控制器的系统设计 4.3.2 控制器系统设计的主要步骤 1、制定系统目标 2、制定总体方案 3、制定性能规范 4、进行具体设计
32
4.4 智能电器控制器的硬件系统
4.4.1、中央控制器(1)
1、8位处理器 2、16位处理器 3、32位处理器 4、数字DSP技术
33
4.4.1、中央控制器(2)
监测控制计算机（9）
22
4.2 控制器的基本功能与特点 4.2.1 控制监控单元功能
监测控制计算机硬件： （1）数字控制器：单片机，DSP，厂家自行开发，通用PLC （2）工业控制计算机 STD 总线工控机 （3）嵌入式PC，PC104
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4.2 控制器的基本功能与特点 4.2.1 控制监控单元功能
5ห้องสมุดไป่ตู้
3.5
信号检测系统误差
测量误差分类： （1）系统误差 具有不变特性，且与测量系统有关：放大器失调电压，传感器非线性， 通过调零和校准来消除 （2）条件误差 来自外部影响：电磁干扰 通过隔离、保护、补偿来消除 （3）随机误差 来自外部噪声，外部气压，材料温度，具有随机性 通过降噪技术来消除 测量系统误差 （1）传感器误差-硬件 选高性能传感器-性价比要好 （2）信号调理电路误差-硬件选高性能器件 （3）模/数转换误差-硬件， 提高位数，注意速度 （4）计算误差-如截断误差-软件 采用新方法，注意计算时间
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4.1 控制器的基本结构与组成(3)
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机 (1)
14
4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（2）
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（3）
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（4）
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（5）
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（6）
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（7）
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
监测控制计算机（8）
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4.1 控制器的基本结构与组成(4)
飞思卡尔（摩托罗拉）单片机 –结构
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4.4.1、中央控制器（8）
性能-飞思卡尔（摩托罗拉）单片机性能
1、MC9S12DP512（256）高性能16位单片机 2、49个数字I/O通道、 3、两路SCI通道、 4、8路16位定时器及 5、两个8通道10位的A/D转换器等， 6、总线频率高达25MHz， 7、单片机内部有4K字节的EEPROM、 8、512K字节的FLASH和12K字节的RAM 9、普林斯顿总线结构
45
人机交互模块
１、 拨码开关(1)
46
人机交互模块 1、拨码开关(2)
47
人机交互模块
２、 光电数码管显示
48
人机交互模块 ３、 液晶显示 （１）
49
人机交互模 块 ３、 液晶显 示（２）
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P126 思考题
4.1 智能电器控制系统基本结构有哪些?其基本功能与特点是什么？ 4.2 智能电器控制器的硬件系统主要包括那几部分?其外围接口有 那些部分？ 4.4 专家系统主要包括那几部分？
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第4章 、智能电器监的控制系统
4.1 控制器的基本结构与组成
8
教材 邹积岩，智能电器，机械工业出版社，2006-1
第4章 智能电器监的控制系统
参考书：
1、王汝文，电器智能化原理及应用，电子工业出 版社，2003-4
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第4章 、智能电器监的控制系统
4.1 控制器的基本结构与组成(1)
10
4.1 控制器的基本结构与组成(2)
3.4.2 非线性传感器数字化处理 1、模拟线性化 （2）闭环补偿法
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3 .4 现场参量的信号分析与处理
3.4.2 非线性传感器数字化处理 2、数字线性化 （1） 直接计算 （2） 查表法 （3） 分段补偿法-插值法
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3.4.3 常用电参量的计算
有功功率P
相电压有效值
相电流有效值
三相总有功功率 视在功率 功率因数
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4.4.1、中央控制器（11）
TI 公司 DSP性能-结构图
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4.4 智能电器控制器的硬件系统
4.4.2、译码与存储器系统
1、译码集成电路 2、可编程逻辑器件 3、存储器
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4.4 智能电器控制器的硬件系统
4.4.3、基本输入输出系统
1、I/O接口电路的扩展方法：74HC273，74HC244 2、可编程并行接口：8255A3、存储器 3、可编程计数器/定时器：8253 4、数字量与脉冲接口技术：光电耦合器 5、键盘和打印机接口技术-人机交互模块 6、显示接口技术-------------人机交互模块
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4.4.1、中央控制器（9）
（摩托罗拉）单片机性能 –管脚
41
4.4.1、中央控制器（10） DSP -性能
1、采用高性能的静态CMOS技术，主频150 Mips； ２、C2812 器件代码向下兼容，系统指令和'F240x兼容； ３、片内128 Kx16 bitsFlash和18 Kx16 bit数据/程序存储器； 高速外设接口，最多可扩展1.5 Mx 16 bit存储器； ４、3个32-bit CPU定时器及一个看门狗定时器； ５、两个事件管理器；两个通用目的16-bit定时器 ６、8个16-bit PWM通道,PWM死区配置 ７、外部可屏蔽保护中断，3个比较单元和个事件捕捉单元； ８、双编码器脉冲接口,异步模数转换单元。 ９、12-bit ADC。2 x 8通道，两个采样保持电路；变换时间最 小 60 ns，单变换200 ns； １０、可选择两个时间管理器触发功能； １１、改进的eCAN 2.0B接口模块；多种串行通信接口（2个UART、 1个SPI及1个MCBSP（多通道缓冲串口））； １２、低功耗，采用1.8V内核电压和3.3V外围接口电压； 13、采用哈佛结构
34
4.4.1、中央控制器（3）
Intel 公司 MCS-51 单片机性能 –结构
35
4.4.1、中央控制器(4)
ATMEL 公司的90 系列单片机 性能 –简介
ATMEL 公司的90 系列单片机是增强 RISC 内载 Flash 的单片机通常简称为 AV R 单片机。 90 系列单片机是基于新的精简指令 RISC 结构的这种 结构是在90 年代开发出来的综合了半导体集成技术和 软件性能的新结构这种结构使得在8 位微处理器市场上 AVR 单片机具有最高 MIPS mw 能力。 AT90 系列单片机目前有 AT90S1200 AT90S2313 AT90S4414 AT90S8515 AT90S2323 AT90S2343 AT90SMEG403 AT90SMEG103 AT90S4434 AT90S8535 等多种型号。 采用哈佛总线结构
24
4.2 控制器的基本功能与特点 4.2.1 控制监控单元功能
1、采集与预处理功能 2、监督功能 3、控制功能
25
4.2.2 控制器的基本特点
1.1、实时性
（1）及时响应事件，如短路，过流故障，上级 发出的跳闸命令 （2）在规定时间内完成任务 如：每周期采样12个点，在单个周期内要完成 采样、计算及逻辑判断 （3）在多个任务中 划分不同优先级，先执行高优先级任务，再执 行低优先级任务，采用OC /μS系统：软件优化， 时钟频率提高
26
4.2.2 控制器的基本特点
1.2、可靠性
2.3、可维护性
27
3、可维护性(1)
28
3、可维护性(2)
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4.2.2 控制器的基本特点
1.4、过程量采集及输出
2.5、人机交互 3.6、通信功能
7、信息处理和控制算法
30
4.3 控制器的系统设计 4.3.1控制器系统设计的基本要求
1、运行可靠 2、技术先进 3、使用方便 4、应用灵活 5、经济合理
智能电器
武建文 2009年10月26日 上课时间地点：周一晚7：00，新主楼B104
办公室新主楼：E810，电话：82339117 实验室新主楼：E206，电话：82338384
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3 .4 现场参量的信号分析与处理
3.4.2 非线性传感器数字化处理 1、模拟线性化 （1）开环补偿法
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3 .4 现场参量的信号分析与处理