计算机测控技术.ppt
《传感器与测控技术》课件
06
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传感器与测控技术的应用实例
在工业自动化中的应用实例
要点一
总结词
要点二
详细描述
传感器在工业自动化中发挥着关键作用，能够提高生产效 率和产品质量。
传感器在工业自动化中的应用包括温度、压力、流量、物 位等参数的测量和控制，以及机器视觉和运动控制等方面 。通过使用传感器，可以实现精确的测量和自动控制，提 高生产效率和产品质量，降低能耗和减少人工干预。
信号调理电路
对传感器输出的信号进行放大 、滤波等处理，以适应后续电 路的需求。
微控制器或计算机
作为测控系统的核心，实现对 数据的处理和控制。
传感器
用于采集被测对象的物理量， 如温度、压力、位移等。
A/D转换器
将模拟信号转换为数字信号， 便于微控制器或计算机进行处 理。
执行机构
根据控制信号执行相应的动作 ，如驱动电机、控制阀门等。
《传感器与测控技术》 ppt课件
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目 录
• 传感器概述 • 传感器的工作原理 • 常用传感器介绍 • 测控技术基础 • 测控系统的设计与实现 • 传感器与测控技术的应用实例
01
CATALOGUE
传感器概述
传感器的定义与分类
总结词
了解传感器的定义和分类是掌握传感器技术的基础。
详细描述
在环境监测中的应用实例
总结词
传感器在环境监测中具有广泛的应用，能够实时监测环境质 量和预测污染趋势。
详细描述
传感器在环境监测中的应用包括空气质量、水质、噪声、土 壤等参数的监测。通过使用传感器，可以实时监测环境质量 和预测污染趋势，为环境保护和治理提供科学依据。
在医疗领域中的应用实例
计算机测控技术的现状及发展趋势
计算机测控技术的现状及发展趋势计算机测控技术的现状及发展趋势班级:2008级测控(1)班姓名:学号:课题:计算机测控技术的现状及发展趋势指导⽼师:《测控系统设计》课程设计任务书⼀、总要求能够独⽴进⾏系统⽅案的设计及论证，设计合理的接⼝电路、控制电路、主机电路等，以及合理选择有关元器件及正确使⽤相关⼯具与仪器设备，设计接⼝程序、控制算法程序以及主程序等，并且能结合实际调试与实验进⾏有关精度分析与讨论。
⼆、总任务针对总要求进⾏原理及⽅案论证、系统设计、接⼝电路设计、焊接或插接与调试、控制与系统程序设计、精度分析以及撰写报告等⼯作。
三、设计题⽬计算机测控技术的现状及发展趋势四、设计内容计算机技术对测控技术的推动，现阶段的计算机测控技术和未来计算机测控技术的发展趋势。
五、设计进度或计划1、准备及查阅资料⼀天2、⽅案设计及论证(总体⽅案、硬件及软件⽅案) ⼆天(11周三要查看各⼈设计⽅案或论⽂提纲)3、硬件电路设计、画图(PROTEL)及实验室调试四天(12周五要查看各⼈实物或论⽂初稿)4、软件设计、编程及调试三天5、系统联调及结果分析⼆天6、整理报告及准备答辩⼆天(13周五全天答辩)六、设计说明书包括的主要内容1、⽬录2、设计任务书3、设计题⽬4、序⾔可包括系统⼯作原理的介绍等。
5、⽅案设计及论证可先进⾏总体⽅案设计与论证;再分模块进⾏⽅案设计与论证;各模块设计中应包括适当的精度分析及选型等。
6、实验或系统调试可包括实验调试⼯具仪器、实验结果及适当的分析等。
7、⼼得体会8、主要参考⽂献另:撰写格式应符合⼀定的要求，请参照华东交通⼤学本科⽣毕业论⽂撰写规范进⾏。
可参看撰写要求。
七、考核⽅法考核根据学⽣平时学习态度(含出勤率)20%、设计完成情况(样机)50%、图纸及说明确定。
书质量(含答辩)30%等⼋、装定要求装⼊统⼀的资料袋中，报告装定好，顺序:封⾯，⽬录，设计任务书，正⽂，参考⽂献，附录等。
序⾔⼈类在认识世界和改造世界的过程中，⼀⽅⾯要采⽤各种各要⽅法获得客观事物的量值，这个任务称之为“测量” ;另⼀⽅⾯也要采⽤各种各样⽅法⽀配或约束某⼀客观事物的进程结果，这个任务称之为“控制” ;门捷列夫曾说过:“有测量才有科学” 。
计算机测控技术
1、异步串行通信接口通常指以下三类：RS-232(A、B、C)，20mA电流环和RS-422/RS485。
2、RS-232C：电气特性—采用负逻辑：-3v ~ -15v表示逻辑“1”，+3v ~ +15v表示逻辑“0”。
特征：由于RS-232C比较高电平输出，且正负输出，所以其驱动器需提供+10V以上的对称电源。
3、将TTL/CMOS信号直接连接：1米以内，最长不超过5米。
4、Page3（异步串行通信的直接连接、多机直接连接）。
5、MC1489是相应的4路RS-232C信号接收器，仅需5V供电。
6、MAX232A功能框图（P4图1.7）。
其功能是：将TTL的异步通信逻辑转换为RS-232C 逻辑电平。
（为什么要有转换部件?）7、上位机与多个串口设备通信时，每个串口必须使用1个独立的RS232C串口，可使用多串口卡，或多路串口接口芯片。
8、使用多串口卡连接多个串口设备的系统。
（P5图1.9）9、MAX488/490与RS422连线图（P6图1-10）。
为防止高频信号在连线中的反射影响通信质量，在接受端加接负载电阻式必要的。
10、总线方式的RS－422组网。
（P8图1-14）11、USB总线特点，以及其级联扩展。
（P17）12、长距离通信解决的问题以及解决方法（P18）。
13、长距离通信分为哪三种方法，各自的距离是多少？-用电流环实现隔离的长线通信，其距离见P18。
-使用RS-422/485的长线通信，通信距离可达1200米，更长的距离可通过中继器实现。
-使用光纤传输RS-422/485信号，通信距离可达20千米。
14、LED显示驱动方式，各自优缺点？1）静态显示：同时点亮，硬件较多，软件设计简单。
2）动态显示：轮流点亮，节省硬件，软件相对复杂，数码管较多，或为点阵显示屏时，常采用矩阵扫描方式。
15、LED为何要限流？由于LED的电流特性为近似的恒压器件，导通电流I在其导通阈值附近快速增大，所以必须加限流电阻控制电流值。
《计算机测控技术》课件
航天航空
利用计算机测控技术，可以实时监测和控制飞 行器的参数，确保飞行安全和任务顺利完成。
计算机测控系统的构成和工作原理
构成
工作原理
计算机测控系统由传感器、数据 采集卡、计算机和执行器等组成， 通过软硬件的协同工作实现测量 和控制功能。
控制器接收传感器采集的数据， 经过处理和分析后，输出控制信 号给执行器，实现对被控对象的 控制。
3 智能农业
利用计算机测控技术，实现农田的自动化浇灌和监测，提高农作物的产量和质量。
总结与展望
总结
计算机测控技术是一种结合计算机科学和测量控制 技术的应用技术，广泛应用于各个领域，提高了测 量和控制的准确性和效率。
展望
随着科技的不断发展，计算机测控技术将继续创新， 实现更高水平的测量和控制，为人类的生活和工作 带来更多便利。
计算机测控技术的应用领域
工业自动化
计算机测控技术广泛应用于工业自动化领域， 用于监测和控制工业术，可以实时监测环境参数 如温度、湿度、气压等，用于环境保护和资源 管理。
医学仪器
计算机测控技术在医学仪器中的应用使得医学 诊断和治疗更加准确和可靠，提高了医疗水平。
3
未来
未来计算机测控技术将更加智能化和自动化，结合人工智能和大数据分析等技术， 实现更高水平的测量和控制。
案例分析：计算机测控技术在实际项 目中的应用
1 智能家居
计算机测控技术与物联网技术结合，实现智能家居的自动化控制，提高生活品质。
2 智能交通
通过计算机测控技术，实现交通信号灯的智能控制，优化交通流量和减少交通拥堵。
数据处理
数据处理是计算机测控系统的核 心环节，包括数据采集、数据转 换、数据存储和数据分析等。
液压测试及计算机测控技术
随着环保意识的不断提高，液压测试技术 将更加注重环保和节能，减少对环境的负 面影响。
计算机测控技术的发展趋势
云计算 云计算技术的应用将使得计算机 测控技术实现远程监控和数据共 享，提高数据处理效率和可扩展 性。
人工智能和机器学习 人工智能和机器学习技术的应用 将使得计算机测控技术更加智能 化，能够实现自动化控制和智能 决策。
液压测试与计算机测控技术结合的应用案例
航空发动机液压测试
在航空发动机液压测试中，通过计算 机测控技术实现对发动机油路压力、 温度等参数的实时监测和记录，确保 发动机性能符合要求。
高压柱塞泵性能测试
在高压柱塞泵性能测试中，利用计算 机测控技术对泵的进出口压力、流量 等参数进行精确测量和记录，为泵的 性能评估和优化提供依据。
液压测试与计算机测控技术结合的实现方式
硬件接口连接
通过计算机与液压测试设备的硬件接口连接，实 现数据传输和控制信号的交互。
软件开发与调试
根据测试需求，开发相应的计算机测控软件，并 进行调试和优化，确保软件性能稳定可靠。
数据处理与分析
利用计算机测控软件对采集到的液压测试数据进 行处理、分析和可视化展示。
大数据分析
通过大数据分析技术，能够实现 对海量数据的处理、分析和挖掘， 为测控技术提供更准确、全面的 数据支持。
物联网技术
物联网技术的应用将使得测控技 术能够实现设备间的互联互通和 协同工作，提高生产效率和设备 利用率。
液压测试与计算机测控技术的未来发展方向
交叉融合
液压测试与计算机测控技术将进一步交叉融合，形成更加智能、 高效、环保的测试与控制系统。
现代阶段
随着计算机技术和传感器技术的发展，液压测试技术逐渐与计算机测控 技术相结合，实现了自动化、智能化的测试和监测。
计算机测控技术
一、填空题 (96分)1、现场总线的核心为（______）。
现场总线通讯协议模型为（______），分为（______）、（______）、（______）、（______）四层。
学生答案：总线协议##协议模型##物理层##数据链路层##应用层##应用层2、计算机系统的硬件组成有（______）、（______）、（______）、（______）、（______）五部分。
学生答案：控制对象（生产过程）##执行器##测量变送环节##输入/输出通道##数字调节器3、数据采集系统中常用的数字滤波有:（______）、（______）、（______）、（______）、（______）。
学生答案：中值滤波##算术平均值滤波##限幅滤波##限速滤波##一阶滞后滤波4、开关量输出信号驱动电路的构成方式有:（______）、（______）、（______）、（______）。
学生答案：大/中/小功率晶体管##可控硅##达林阵列驱动器##固态继电器5、开关量输入/输出通道由（______）、（______）、（______）三部分组成。
学生答案：接口逻辑##输入缓冲器和输出锁存器##I/O电气接口6、计算机控制系统控制过程的主要步骤有（______）、（______）、（______）三部分组成。
学生答案：实时数据处理##实时控制决策##实时控制及输出7、数据采集系统的三种工作方式为（______）、（______）和（______）。
学生答案：查询法##中断法##DMA法8、现场总线协议应用层又分为（______）、（______）两个子层。
FF总线中现场访问子层的三种虚拟关系为:（______）、（______）、（______）。
学生答案：现场总线访问子层##现场总线报文子层##发布者/接收者##客户/服务器##报告分发9、构成干扰的三个要素:（______）、（______）、（______）。
学生答案：干扰源##传输途径##干扰对象DCS的结构是一个分布式系统，从整体逻辑结构上讲，是一个分支树结构。
计算机测控系统概述课件
测 控 非电量 对 象
传感器
输入信号 调理器
执行机构
输出信号 调理器
计算机测控系统概述课件
计算机
显示器
电厂生产车间
计算机测控系统概述课件
计算机集中监控室
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统概述课件
计算机测控系统硬件各部分功能描述
测控系统的演变
计算机测控系统概述课件
1、传统测控时代
被测参数
显示仪表
传统检测系统
计算机测控系统概述课件
被测控参数 执行机构
显示器
传统手动控制系统
计算机测控系统概述课件
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
计算机测控系统概述课件
被
测
控 参
传感器
数
调理电路 模块
执行机构
计算机测控系统概述课件
1、被测控对象及其参数
1）环境特征； 2）参数类型； 3）测控要求
被
测 控 参
传感器
调理电路 模块
输入通道
数
计
算
机
执行机构
控制电路 模块
输出通道
计算机测控系统概述课件
2、传感器
1）选型；2）信号；3）量程；4）精度；5）环境
被
测 控 参
传感器
调理电路 模块
输入通道
数
计算机Fra bibliotek执行机构
计算机测控系统概述课件
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。
040129计算机测控技术
《计算机测控技术》课程综合复习资料一、填空题1.若连续信号的最高频率为ωmax ，按采样定理要求采样频率ωs应大于（）。
答案：2ωmax2.采样定理的描述为：若信号的最高频率为fmax，只要采样频率f大于最高频率的（）倍，采样信号就能唯一复现原信号。
实际应用中，一般取f>5～10fmax。
答案：23.若系统欲将一个D/A转换器输出的模拟量参数分配至几个执行机构，需要接入（）器件完成控制量的切换工作。
答案:反多路开关4.DAC的分辨率指（）电压与最大输出电压之比答案：最小输出5.在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，试写出模拟量为0V时，所对应的数字量为（）H。
答案:2006.在10位A/D转换器中，设满量程为±5V，试写出模拟量为-2.5V时，所对应的数字量为（）H。
答案:1007.由于计算机只能接收数字量，所以在模拟量输入时需经（）转换。
答案:D/A转换器8.ADC0809是一种带有8通道模拟开关的8位（）式A/D转换器。
答案：逐次逼近9.8位的A/D转换器分辨率为（）。
答案：1/(28-1)10.变送器输出的信号为（）或4～20mA的统一信号。
答案：0～10mA11.步进电机的（）指的是完成一个磁场周期性变化所需脉冲数。
答案：拍数12.步进电机的相数指的是（）。
答案：线圈组数13.按动力区分，执行机构最常用的类型是（）。
答案：气动型14.按动力区分，（）型的执行机构相对价格昂贵，体积较大。
答案：液动型15.DAC0832的工作方式有（）、单缓冲方式、双缓冲方式。
答案：直通方式16.微机的三总线是（）、地址总线、控制总线。
答案：数据总线17.计算机控制系统的监控过程包括三个步骤：（）、实时决策、实时控制。
答案：实时数据采集18.采样保持器可实现以下功能：在采样时，其输出（）输入；而在保持状态时，输出值不变。
答案：等于19.控制系统的（）指的是响应的最大偏移量与终值的差，与终值比的百分数。
计算机测控技术知识点
第一章计算机控制系统概述1. 什么是计算机控制系统? 其工作原理是怎样的？2. 画图说明计算机控制系统的硬件由哪几部分组成？各部分的作用是什么？3. 计算机控制系统的软件起什么作用？4. 计算机控制系统中的实时性、在线方式和离线方式的含义是什么？实时、在线方式和离线方式的含义是什么?5. 计算机控制系统的典型形式有哪些?各有什么优缺点?6. 计算机控制装置可以分成哪几种类型?7. 简述计算机控制系统的发展概况。
8. 讨论计算机控制系统的发展趋势。
1.画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。
2.D/A转换器的性能指标有哪些？3.用8位DAC芯片组成双极性电压输出电路，输出电压范围为-5V--+5V，求对应下列偏移量的输出电压：（1）80H；（2）01H；（3）7FH；（4）40H；（5）FFH；（6）FEH4.请分别画出D/A转换器的单极性和双极性电压输出电路，并分别推导出输出电压与输入数字量之间的关系式5.试用DAC0832芯片设计一个能够输出频率为50Hz的方波电路和程序。
6.DAC0832与CPU有哪几种连接方式？他们在硬件接口及软件程序设计上有何不同？7.为什么高于8位的D/A转换器与8位危机接口连接时必须采用双缓冲方式？这种双缓冲方式与DAC0832的双缓冲方式在接口上有什么不同？8.试用8255A与DAC1210设计一个12位的D/A转换接口电路，并编写出程序（8255A的地址为8000H～8003H）1.画图说明模拟量输出通道的功能、各组成部分及其作用。
2.请分别画出一路有源I/V 变换电路和一路无源I/V 变换电路图，并分别说明各元器件的作用。
3.试用CD4051设计一个32路模拟多路开关，要求画出电路图并说明其工作原理。
4.采样有几种方法？采样周期越小越好吗？为什么？5.采样保持器的作用是什么？是否所有的模拟量输入通道中都需要采样保持器?为什么？6.简述逐次逼近式、双积分式和电压/频率式的A/D转换原理。
计算机测控技术与系统第5章 计算机测控系统的软件技术
（2）避免使用容易混淆的字符，尤其是和助记符相近的字 符尽量避免使用。
（3）程序模块不宜过大，以方便于系统调试。尽量做到每 一功能对应一个功能模块，在系统调试时可分模块调试软件和 硬件。
（4）程序模块尽量通用，这样程序的可移植性强。 （5）重视程序的易读性，尽量多加注释语句，这样的程序 易读性好可维护性强，同时给后续程序编制带来方便。
（2）实时性。实时性是工业生产过程的主要特性之一。测 控系统要求软件应具有较强的实时性。
（3）多任务性。现代测控软件所面临的应用对象是较复杂 的多任务系统，有效地控制和管理测控系统是工控软件主要的 研究内容之一。
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（4）功能多样性。测控软件具有很强的数据采集与控制功 能，不仅支持各种传统的模拟量、数字量的输入和输出，而且 支持各类现场总线协议的智能传感器和仪表以及各种虚拟仪器， 能够完成实时数据库、历史数据库、参数分析处理、数据挖掘、 测控过程仿真、配方设计、系统运行优化和故障诊断等内容。
（5）智能化。测控软件智能化既为测控软件提供了智能决 策，又为管理软件提供了有价值的数据。智能化是计算机工业 的发展趋势。
（6）人机界面更加友好化。人机界面包括设计和应用两个 方面，有丰富的画面和报表形式，操作指导信息丰富。友好的 人机界面方便操作使用。
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（7）网络化集成化。测控软件系统建立在实时数据库和关 系数据库之上，其基本内容是分布式数据库系统，网络技术的 引入增强系统的可靠性，实现系统管控一体化。
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1. 应用程序设计的步骤与方法
测控技术与仪器(课程介绍)PPT课件
一. 测控专业简介 二. 专业教学内容和知识体系 三. 主要课程简介 四. 课程与就业的关系 五. 考研的相关学校简介
1
一、测控专业简介
测控技术与仪器隶属于仪器科学与技术一级学科。
1998年教育部颁布新的本科专业目录，把仪器仪表 类11个专业（精密仪器、光学技术与光电仪器、检测 技术与仪器仪表、电子仪器及测量技术、几何量计量 测试、热工计量测试、力学计量测量、光学计量测量、 无线电计量测试、检测技术与精密仪器、测控技术与 仪器）归并为一个大专业——测控技术及仪器。
嵌入式系统设计
8/2/2024
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实践环节
智能仪器课程设计 电气控制综合实验 嵌入式系统设计实验 控制系统仿真实验
凌阳及PIC单片机应用 Proteus 软件及应用
必修 选修
8/2/2024
金工实习
计算机技能培训 计算机组装
英语翻译与写作 电工电子设计
认识实习 传感器课程设计 单片机课程设计
生产实习 控制原理仿真实验 单片机应用电路设计 测控专业综合实验
8/2/2024
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本专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架
C语言、Matlab 语言、数据库技 术、计算机文化 基础等课程
计算机技术类课程
电工电子技术类课程
电路、模电、 数电、电子 EDA、测控电 路等课程
信息流
获取
处理
传输
控制
学科公共 基础课
传感器技术 电子测量技术
等课程
数字信号处理 信号与系统、
文献检索
8/2/2024
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知识体系
工程技术 基础
主干 非主干
课程体系
画法几何与工程制图 电路
第6章自动化监测技术ppt课件
（3）自检、自诊断功能。即对仪器自身的工作性态进行检 查，对发生故障的仪器应自动报警。
• 目前国内传输距离一般在1000m～2000m内，模 拟量传输距离一般不能大于2000m，与分布式比 较，造价可省约1/3左右。
• 由于转换箱结构简单，维修方便，在恶劣气候条 件下，比MCU产生的故障路率低，所以此种方式 适应于大规模、测点数量多，相对集中的监控系 统。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
分布式
• 分布式数据采集系统通常由监测计算机、 测控单元和传感器组成；
• 根据不同监测任务需要而埋设的各类传 感器通过一定的通信介质（一般为屏蔽 电缆）接入布置其附近的测控单元；
• 由测控单元按照采集程序的控制将监测 数据转换、存储并通过数据通信网络发 送至远方的监测计算机做深入分析和处 理。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
严格执行突发事件上报制度、校外活 动报批 制度等 相关规 章制度 。做到 及时发 现、制 止、汇 报并处 理各类 违纪行 为或突 发事件 。
• 分布式系统是把数据采集工作分散到靠近 较多传感器的采集站(测控单元)来完成，然 后将所测数据传送到主机。这种系统要求 每个观测现场的测控单元应是多功能智能 型仪器，能对各种类型的传感器进行控制 测量。
测控技术与仪器专业方向介绍ppt课件
飞机清洗机器人
微型机器人
各种类型的机器人
7
一、专业概述 二、专业内涵 三、他山之石
8
专业内涵——传感器定义
物理信息 化学信息
敏感元件
生物信息
转换电路
电信号 光信号
传感器
传感器的基本组成
传感器（Transducer/Sensor）的定义是：“能够感受 规定的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”。
中国？？？
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专业内涵——光电测试概述
光电测试技术的发展是随着其他相 关技术的发展而发展的。自20世纪开 始，由于激光技术、光波导技术、光 电子技术、光纤技术、计算机技术的 发展，及傅里叶光学、现代光学、二 元光学和微光学的出现和发展，光电 测试技术在测试原理、测试手段、准 确度、效率、应用领域等方面都获得 了巨大发展，取得了突出的成绩。
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专业内涵——关键技术举例
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，采用可剪裁软 硬件，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专 用计算机系统，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。
内置 DVB-H 移动电视手机 数字电视
多媒体终端 仪器仪表
马桶组合笔记本/ipod/冰箱/健身
欧盟已经把传感器技术作为带动各领域技术水平提升 的关键性技术，代表欧洲国家在高新技术领域的整体 研究趋向的计划有29个项目直接与传感技术相关。
日本把开发和利用传感器技术列为国家重点发展6大 核心技术之一。日本文部科学省制定的20世纪90年代 重点科研项目中有70个重点课题，其中有18项与传感 器技术密切相关。
1971年11月，Intel公司推出了第一片微处理器Intel4004
测控技术简介PPT课件
• 引言 • 测控技术的发展历程 • 测控系统的基本组成 • 测控技术的应用实例 • 测控技术的未来展望
01
引言
什么是测控技术
测控技术定义
测控技术是一种综合性的应用技术， 涉及测量、控制和信息技术等多个领 域，主要用于实现各类工程和生产过 程的智能化、自动化和信息化。
测控技术重要性
空间内进行测量和控制。
03
测控系统的基本组成
传感器
传感器概述
传感器是测控系统中的前端装置，能 够感知被测量的变化，并将其转换为 可处理和传输的电信号。
传感器分类
按照工作原理，传感器可分为电阻式、 电容式、电感式、压电式、光电式等 多种类型。
传感器特性
传感器的特性包括线性度、灵敏度、 迟滞、重复性、漂移等，这些特性直 接影响测量精度和稳定性。
04
测控技术的应用实例
工业自动化生产中的测控技术
总结词
实现生产过程的自动化和智能化
详细描述
测控技术在工业自动化生产中发挥着关键作用，通过传感 器、控制器等设备，实现对生产过程的实时监测和控制， 提高生产效率、降低能耗，并确保产品质量。
总结词
提高生产过程的可靠性和安全性
详细描述
测控技术能够及时发现生产过程中的异常情况，如设备故 障、温度异常等，并采取相应的措施进行预警或自动处理 ，有效提高生产过程的可靠性和安全性。
随着工业4.0和智能制造的快速发展， 测控技术在提高生产效率、产品质量 和降低能耗等方面发挥着越来越重要 的作用。
测控技术的应用领域
工业自动化
测控技术在工业自动化领域的 应用广泛，如智能制造、机器
人、自动化生产线等。
航空航天
在航空航天领域，测控技术用于 精确测量和控制飞行器的各种参 数，保障安全和稳定运行。
计算机测控技术与系统第1章计算机测控系统概述课件
图1.9 分布式控制系统结构图
在分布式控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装 置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能 相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性。
2024/8/6
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5.现场总线控制系统（FCS）
图1.10 现场总线控制系统结构图
从控制的角度看，FCS具有两个显著特点：（1）信号传输实 现了全数字化。（2）实现了控制的彻底分散。
A／D转换及采样程序 数字滤波程序
线性化处理程序
巡回检测程序
数据采集程序 越限报警程序
2024/8/6
数据管理程序
事故预告程序 画面显示程序
13
1.4计算机测控系统的发展趋势
1.数字化 数字化主要是指计算机技术的应用，特别是单片机
的高速发展，为测控系统的数字化提供了强有力的手 段，从传感器到远程终端设备很多都实现了数字化控 制。 2.智能化
1.1 测控系统的基本概念
1.现代测量技术
测量是采用各种方法获得反映客观事物或对象的运动属性 的各种数据。
根据系统中被测量信号类型的不同，可以分为模拟式和数 字式测量系统。
图1.1 模拟式测量系统
图1.2 数字测量系统
2024/8/6
1
2.现代控制技术
由经典控制系统可知，控制系统可以分为开环控制和闭环 控制。开环控制是指控制装置与被控对象之间只有顺向作用 而没有反向联系的控制过程，不具备自动修正的能力。
4.虚拟化 虚拟仪器是随着计算机技术和现代测量技术的发展
而产生的一种新型虚拟化技术，代表着当今测控技术 发展方向。
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本章内容结束
2024/8/6
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《计算机控制技术》PPT课件：课程分析
二、课程内容与重点、难点
二、课程内容与重点、难点
本课程所用辅助参考教材包括： 1) 孙增圻．计算机控制理论及应用．北京：清华大学出版社，
1989 2) 谢剑英. 微型计算机控制技术. 北京：国防工业出版社，
二、课程内容与重点、难点
（二）理论课程的重点、难点及解决办法
2. 解决办法 1）抓住计算机控制系统的核心内容进行深入讲授，讲授过程强调深入 浅出和理论联系实际，注重基本概念和基本分析方法。 2）针对不同内容，合理利用多种媒体的优势，如实物展示、软件仿真、 现场实验等手段，加深学生的感性认识，帮助学生更深入地理解工程控制 系统的分析、控制与实现，提高课堂教学质量。 3）理论课讲授紧密联系工程实际，如适时介绍工程案例，结合教师科 研介绍最新成果，介绍主流技术等。这些教学法的使用使得学生对课程的 理解更加深刻、全面。 4）合理分配理论课和实验课的学时，精心选择典型例题，及时巩固理 论课所学知识点，进一步加深对基本概念、控制算法与设计原理的理解。
后续任务：课程设计、综合自动化技术。
一、课程性质、定位与教学目标
教学目标
知识目标： 了解计算机控制系统及其组成，计算机控制系统的典型型
式、发展概况和趋势；掌握计算机控制系统的硬件设计技术； 掌握数字程序控制的基本原理和程序编制；掌握常规及复杂 控制策略、应用程序设计与实现技术；了解现代控制技术和 先进控制技术；学会计算机控制系统的软件设计技术与研制 方法；了解分布式测控网络技术；了解计算机控制系统设计 与实现。
2.基本任务：通过本课程的学习，使学生掌握基本的计 算机控制系统分析方法、软硬件的设计、工程实现技术。通 过本课程的学习，使学生掌握计算机控制系统的理论与技术， 受到较好的工程实践基本训练，具有分析、设计、开发和研 究计算机控制系统的基本能力。
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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。
计算机测控技术
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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。
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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。
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) 。
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。
设定值 计
接口
输入通道
检测
生
显示 打印
算 机
接口
输出通道
A/D
多路开关
D/A
多路开关
数字量输入
数字量输出
I/O通道
传感器及 变送器
执行机构
工
业
对
象
信号检测 及变送
被控对象
典型计算机控制系统组成框图
(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)。
SCC计算机
设定值
测量值
模拟 调节器
A/D 多路开关
传感器
SCC计算机
设定值
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
+ 设定值 反-
馈 量
计算机
A/D
控制规律 计算程序
D/A
执
检测装置
计算机控制系统基本框图
1.1.2 计算机控制系统的组成
操作台
打印 机
I/O 接 口
显示 终端
I/O 接 口
通用外 围设备
I/O 接口
计
I/O
算
接口
机
主
I/O
机
接口
I/O 接口
主机及操 I/O接 作台 口电路
(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 接口传送给生产机械中的各个电子开关 或电磁开关 。
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。
操作指导计算机 操作指导参考数据 测量值
人
A/D
控制量 设定值 控制器
多路开关
传感器
… …
生产过程 图3-1 计算机操作指导控制系统示意图
二、直接数字控制系统(见图1-4)
直接数字控制DDC(Direct Digital Contro1)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。
执行
产 过 程
图1-4 直接数字控制系统
三、监督计算机控制系统
监督计算机控制 (SupervisoryComputerContro1)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 一种是SCC+DDC控制系统。监督计算 机控制系统构成示意图如图1-5所示。
(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。