计算机测控系统概述
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
计算机测控系统
— 概述
李江全
石河子大学机电学院电气工程系
编辑ppt
1
测控系统的演变
编辑ppt
2
1、传统测控时代
被测参数
显示仪表
传统检测系统
编辑ppt
3
被测控参数 执行机构
显示器
传统手动控制系统
编辑ppt
4
2、电气测控时代
被
测
参
传感器
数
调理电路 模块
显示仪表
传感器检测系统
编辑ppt
5
被
测
控 参
❖ 控制：采用各种方法支配或约束某一客观 事物的进程结果，称之为“控制”
编辑ppt
14
测控系统的分类
按照仪器和系统担负的任务不同，测控系统可分为 三大类： ❖ 单纯以测量和检测为目的的“测试（检测）系统”
❖ 单纯以控制为目的的“控制系统”
❖ 测控一体的“测控系统”或“监控系统”
编辑ppt
15
按信号传递路径分类：开环控制系统和闭环控制系统
（1） 开环（前馈）控制系统 系统的被控制量（输出量）对系统的控制量（输入量）
没有影响，即被控制量只受控于控制量，而对控制量无反作 用，这类系统称为开环系统，或前馈控制系统。
炉子
电热丝
调压变压器
~220V
扰动
输入量 控制器 控制量 被控对象 输出量
编辑ppt
16
开环控制系统工作原理：根据给定的信号去控制被控对象， 不能自动消除被控参数偏离给定值所带来的误差。
编辑ppt
25
计算机测试系统
利用传感装置将被监控对象中的物理参量 （如温度、压力、流量、液位、速度）转换为电 量（如电压、电流），再将这些代表实际物理参 量的电量送人输人装置中转换为计算机可识别的 数字量，并且在计算机的显示装置中以数字、图 形或曲线的方式显示出来，从而使得操作人员能 够直观而迅速地了解被监控对象的变化过程。
特点： 1) 控制量与输出量之间仅有前向通路，没有反馈通路，输
出量只被检测，无直接控制作用； 2) 外部条件和系统内部参数保持不变时，对于一个确定的
输入量，总存在一个与之对应的输出量； 3) 控制精度取决于控制器各被控对象的参数稳定性，易受
干扰影响（抗干扰能力差），缺乏精确性和适应性。
编辑ppt
17
编辑ppt
18
扰动
输入量 + -
控制器 控制量 被控对象 输出量 反馈元件
特点：
1) 由负反馈构成闭环，利用误差信号进行控制；
2) 对于外界扰动和系统内部参数的变化等引起的误差能够自 动纠正；
3) 系统元件参数配合不当，容易产生振荡，使系统不能正常 工作，因而存在稳定性问题。
闭环控制系统与开环控制系统的主要区别在于闭环控制 系统有一条从系统输出端经过编测辑pp量t 元件到输入端的反馈通路19
（2） 闭环（反馈）控制系统
系统的被控量对控制作用有直接影响的系统称为闭环控 制系统。
反馈：指输出量通过适当的装置将测量信号的全部或一部分 返回输入端，使之与输入量进行比较的过程。
如果输出量和反馈量相减则称为负反馈，反之，若二者 相加，则称为正反馈。输入量和反馈量之差称为偏差信号。
反馈控制系统是指在负反馈的基础上，用“检测误差用 以纠正误差”这一原理组成的系统。由于此类系统信息的传 递途径有一个自己闭合的环路，所以称为闭环控制系统。
编辑ppt
23
实时系统强调的是实时性和可靠性。
这除了与计算机硬件有关外，还与 实时系统的软件密切相关。实时系统的 软件是实时应用软件和实时操作系统 RTOS（Real-Time Operating System）
一个在线系统不一定是一个实时系统，但一个
实时系统必定是在线系统。
编辑ppt
24
计算机测控系统同样分为三类: 计算机测试系统 计算机控制系统 计算机测控系统
传感器
数
调理电路 模块
执行机构
显示仪表
现代手动控制系统
编辑ppt
6
被
测
控
参
传感器
数
调理电路 模块
执行机构
控制电路 模块
电气控制系统
编辑pptBiblioteka Baidu
显示器
7
3、智能测控时代
被测控参数
传感器
智能仪表
执行机构
智能检测控制系统
编辑ppt
8
4、计算机测控时代
被
测 控
传感器
调理电路 模块
输入通道
参
数
计
算
机
执行机构
比较 热电偶
电热器
给定电压
u
前 置 放 大
执行机构
功
率 放
M
大
减速器
调压变压器
炉子
编辑ppt
~2 20V 20
输 期望温度 入 +
变 换
电 压 放 大
功 率 放 大
执 行 机 构
减 速 器
调 压 器
电 热 器
炉 实际温度 子
热电偶
编辑ppt
21
在线方式和离线方式
❖ 在线方式或联机方式：在计算机控制系统中， 生产过程与计算机相连，并受计算机控制的方 式称在线方式。
随着科学技术的迅速发展，计算机控制技术的应 用领域日益广泛，在冶金、化工、电力、自动化机床、 工业机器人控制、柔性制造系统和计算机集成制造系 统等工业控制方面已取得了令人瞩目的研究与应用成 果，在国民经济中发挥着越来越大的作用。
编辑ppt
13
基本概念
❖ 测量：采用各种方法获得客观事物的量值， 称之为“测量”
除此之外，计算机还可以将采集到的数据存储起来，随
时进行分析、统计和显示并制作各种报表。
编辑ppt
26
计算机测试系统是以微机为核心，单纯以 “监测”为目的的系统
测
量 对
非电量
传感器
象
输入信号 调理器
计算机 显示器
编辑ppt
27
计算机控制系统
如果需要对被监控的对象进行控制，则由 计算机中的应用软件根据采集到的物理参量的 大小和变化情况以及按照工艺所要求该物理量 的设定值进行判断；然后在输出装置中输出相 应的电信号，并且推动执行装置（如调节阀、 电动机）动作从而完成相应的控制任务。
控制电路 模块
输出通道
计算机测控系统
编辑ppt
9
编辑ppt
10
计算机测控系统的含义与类别
编辑ppt
11
计算机测控技术是一门综合性的技术。
它是自动检测和传感技术、自动控制技术、 计算机技术（包括软件技术、接口技术、通信技 术、网络技术、显示技术）的综合应用。
编辑ppt
12
计算机控制系统作为当今工业控制的主流系统，已取 代常规的模拟检测、调节、显示、记录等仪器设备和 很大部分操作管理的人工职能，并具有较高级复杂的 计算方法和处理方法，以完成各种过程控制、操作管 理等任务。
❖ 离线方式或脱机方式：在计算机控制系统中， 生产过程与计算机不相连，且不受计算机控制， 而是靠人进行联系并做相应操作的方式称离线 方式。
编辑ppt
22
实时系统
❖ 实时系统是对外来事件在限定时间内能 做出反应的系统。
❖ 实时控制系统和实时信息处理系统统称 为实时系统。
需要注意的是：实时并不等于快！它是一个相对 的概念，确切定义应该是“及时”，即在系统允 许的时间范围内完成任务。
— 概述
李江全
石河子大学机电学院电气工程系
编辑ppt
1
测控系统的演变
编辑ppt
2
1、传统测控时代
被测参数
显示仪表
传统检测系统
编辑ppt
3
被测控参数 执行机构
显示器
传统手动控制系统
编辑ppt
4
2、电气测控时代
被
测
参
传感器
数
调理电路 模块
显示仪表
传感器检测系统
编辑ppt
5
被
测
控 参
❖ 控制：采用各种方法支配或约束某一客观 事物的进程结果，称之为“控制”
编辑ppt
14
测控系统的分类
按照仪器和系统担负的任务不同，测控系统可分为 三大类： ❖ 单纯以测量和检测为目的的“测试（检测）系统”
❖ 单纯以控制为目的的“控制系统”
❖ 测控一体的“测控系统”或“监控系统”
编辑ppt
15
按信号传递路径分类：开环控制系统和闭环控制系统
（1） 开环（前馈）控制系统 系统的被控制量（输出量）对系统的控制量（输入量）
没有影响，即被控制量只受控于控制量，而对控制量无反作 用，这类系统称为开环系统，或前馈控制系统。
炉子
电热丝
调压变压器
~220V
扰动
输入量 控制器 控制量 被控对象 输出量
编辑ppt
16
开环控制系统工作原理：根据给定的信号去控制被控对象， 不能自动消除被控参数偏离给定值所带来的误差。
编辑ppt
25
计算机测试系统
利用传感装置将被监控对象中的物理参量 （如温度、压力、流量、液位、速度）转换为电 量（如电压、电流），再将这些代表实际物理参 量的电量送人输人装置中转换为计算机可识别的 数字量，并且在计算机的显示装置中以数字、图 形或曲线的方式显示出来，从而使得操作人员能 够直观而迅速地了解被监控对象的变化过程。
特点： 1) 控制量与输出量之间仅有前向通路，没有反馈通路，输
出量只被检测，无直接控制作用； 2) 外部条件和系统内部参数保持不变时，对于一个确定的
输入量，总存在一个与之对应的输出量； 3) 控制精度取决于控制器各被控对象的参数稳定性，易受
干扰影响（抗干扰能力差），缺乏精确性和适应性。
编辑ppt
17
编辑ppt
18
扰动
输入量 + -
控制器 控制量 被控对象 输出量 反馈元件
特点：
1) 由负反馈构成闭环，利用误差信号进行控制；
2) 对于外界扰动和系统内部参数的变化等引起的误差能够自 动纠正；
3) 系统元件参数配合不当，容易产生振荡，使系统不能正常 工作，因而存在稳定性问题。
闭环控制系统与开环控制系统的主要区别在于闭环控制 系统有一条从系统输出端经过编测辑pp量t 元件到输入端的反馈通路19
（2） 闭环（反馈）控制系统
系统的被控量对控制作用有直接影响的系统称为闭环控 制系统。
反馈：指输出量通过适当的装置将测量信号的全部或一部分 返回输入端，使之与输入量进行比较的过程。
如果输出量和反馈量相减则称为负反馈，反之，若二者 相加，则称为正反馈。输入量和反馈量之差称为偏差信号。
反馈控制系统是指在负反馈的基础上，用“检测误差用 以纠正误差”这一原理组成的系统。由于此类系统信息的传 递途径有一个自己闭合的环路，所以称为闭环控制系统。
编辑ppt
23
实时系统强调的是实时性和可靠性。
这除了与计算机硬件有关外，还与 实时系统的软件密切相关。实时系统的 软件是实时应用软件和实时操作系统 RTOS（Real-Time Operating System）
一个在线系统不一定是一个实时系统，但一个
实时系统必定是在线系统。
编辑ppt
24
计算机测控系统同样分为三类: 计算机测试系统 计算机控制系统 计算机测控系统
传感器
数
调理电路 模块
执行机构
显示仪表
现代手动控制系统
编辑ppt
6
被
测
控
参
传感器
数
调理电路 模块
执行机构
控制电路 模块
电气控制系统
编辑pptBiblioteka Baidu
显示器
7
3、智能测控时代
被测控参数
传感器
智能仪表
执行机构
智能检测控制系统
编辑ppt
8
4、计算机测控时代
被
测 控
传感器
调理电路 模块
输入通道
参
数
计
算
机
执行机构
比较 热电偶
电热器
给定电压
u
前 置 放 大
执行机构
功
率 放
M
大
减速器
调压变压器
炉子
编辑ppt
~2 20V 20
输 期望温度 入 +
变 换
电 压 放 大
功 率 放 大
执 行 机 构
减 速 器
调 压 器
电 热 器
炉 实际温度 子
热电偶
编辑ppt
21
在线方式和离线方式
❖ 在线方式或联机方式：在计算机控制系统中， 生产过程与计算机相连，并受计算机控制的方 式称在线方式。
随着科学技术的迅速发展，计算机控制技术的应 用领域日益广泛，在冶金、化工、电力、自动化机床、 工业机器人控制、柔性制造系统和计算机集成制造系 统等工业控制方面已取得了令人瞩目的研究与应用成 果，在国民经济中发挥着越来越大的作用。
编辑ppt
13
基本概念
❖ 测量：采用各种方法获得客观事物的量值， 称之为“测量”
除此之外，计算机还可以将采集到的数据存储起来，随
时进行分析、统计和显示并制作各种报表。
编辑ppt
26
计算机测试系统是以微机为核心，单纯以 “监测”为目的的系统
测
量 对
非电量
传感器
象
输入信号 调理器
计算机 显示器
编辑ppt
27
计算机控制系统
如果需要对被监控的对象进行控制，则由 计算机中的应用软件根据采集到的物理参量的 大小和变化情况以及按照工艺所要求该物理量 的设定值进行判断；然后在输出装置中输出相 应的电信号，并且推动执行装置（如调节阀、 电动机）动作从而完成相应的控制任务。
控制电路 模块
输出通道
计算机测控系统
编辑ppt
9
编辑ppt
10
计算机测控系统的含义与类别
编辑ppt
11
计算机测控技术是一门综合性的技术。
它是自动检测和传感技术、自动控制技术、 计算机技术（包括软件技术、接口技术、通信技 术、网络技术、显示技术）的综合应用。
编辑ppt
12
计算机控制系统作为当今工业控制的主流系统，已取 代常规的模拟检测、调节、显示、记录等仪器设备和 很大部分操作管理的人工职能，并具有较高级复杂的 计算方法和处理方法，以完成各种过程控制、操作管 理等任务。
❖ 离线方式或脱机方式：在计算机控制系统中， 生产过程与计算机不相连，且不受计算机控制， 而是靠人进行联系并做相应操作的方式称离线 方式。
编辑ppt
22
实时系统
❖ 实时系统是对外来事件在限定时间内能 做出反应的系统。
❖ 实时控制系统和实时信息处理系统统称 为实时系统。
需要注意的是：实时并不等于快！它是一个相对 的概念，确切定义应该是“及时”，即在系统允 许的时间范围内完成任务。