智能仪表设计实例 ppt
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智能仪表还应有很好的可维护性， 为此，仪表结构要规范化、模块化，并 配有现场故障诊断程序，一旦发生故障， 能保证有效地对故障进行定位，以便更 换相应的模块，使仪表尽快地恢复正常 运行。
故障诊断、可测试性
4．仪表工艺结构与造型设计要求
仪表结构工艺:是影响可靠性的重要因素， 首先要依据仪表工作环境条件，是否需要 防水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、 抗振动、抗腐蚀等要求，设计工艺结构； 仪表的造型设计:总体结构的安排、部件间 的连接关系、面板的美化等都必须认真考 虑，最好由结构专业人员设计，使产品造 型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。
方案
三
个
阶
硬件和软件研制
段
软硬件综合调试 整机性能测试和评估
1.确定设计任务、拟定设计方案
项目调研,了解现状和动向， 明确任务、确定指标功能
写出设计任务书
拟定设计方案
《仪表设计任务书》
●主要作用： a.研制单位设计仪表的立项基础 ； b.反映仪表的结构、规定仪表的功能指
标，明确研制人员的设计目标； c.作为研制完毕进行项目验收的依据。
组合化设计的基础是模块化(又称积木化)，硬、 软件功能模块化是实现最佳系统设计的关键。
组合化设计方法的优点
现成的功能模块，简化设计并缩短设计周期。 结构灵活，便于扩充和更新，使系统的适应性
强。 维修方便快捷。 功能模板可以组织批量生产，使质量稳定并降
低成本。
三、智能仪表的研制步骤
确定设计任务并拟定设计
分解成可独立表征的 一批子任务：单独的实体进行设计和调试
子任务分解： 足够简单容易实现
低级子任务：
➢采用通用模块 ➢最低的难度 ➢最高的可靠性
2.较高的性能价格比原则
仪表的造价：研制成本、生产成本、使 用成本。
设计时不盲目追求复杂、高级的方案。 在满足性能指标的前提下，应尽可能采 用简单成熟的方案，意味着元器件少， 开发、调试、生产方便，可靠性高。
《仪表设计任务书》
主要内容 a.仪表名称、用途； b.特点及简要设计思想; c.主要技术指标; d.仪表应具备的功能； e.仪表的设备规模； f.系统的操作规范。
拟定设计方案
《仪表设计任务书》
确定仪表系统的构成
硬件与软件的划分、折衷
硬件设计方案 软件设计方案
2．硬件、软件研制阶段
硬件研制：
➢ 采用功能强的芯片以简化电路 ➢ 修改和扩展，硬件资源需留有足够的余地 ➢ 自诊断功能，需附加设计有关的监测报警电路 ➢ 硬件抗于扰措施 ➢ 线路板注意与机箱、面板的配合，接插件安排
➢ 样机研制成本：系统设计、调试和软件开发， 硬件成本不是考虑的主要因素。
➢ 生产成本：生产数量越大，每台产品的平均 研制费就越低，仪表硬件成本对产品的生产成 本有很大影响。
➢ 使用成本：维护费、备件费、运转费、管理 费、培训费等。
必须综合分析后做出选用方案的正确决策。
3．组合源自文库集成)化与开放式设计原则
应具备的功能：
输出、人机对话、通信、报警提示、 仪表状态的自动调整等。
2．可靠性要求
仪表可靠性是最突出也是最重要的性能。 • 直接影响测量结果的正确与否 • 将影响工作效率 • 仪表信誉 • 在线检测与控制类仪表更是如此，由于仪
器的故障造成整个生产过程的混乱，甚至引 起严重后果。
应采取各种措施提高仪表的可靠性， 从而保证仪表能长时间稳定工作。
智能仪表设计实例
第一节 智能仪表的设计原则及研制 第二节 固体密度测试仪的研制
第一节 智能仪表的设计原则及研制步骤
智能仪表的研制开发是一个较为复 杂的过程。为完成仪表的功能，实现 仪表的指标，提高研制效率，并能取 得一定的研制效益，应遵循正确的设 计原则、按照科学的研制步骤来开发 智能仪表。
智能仪表设计
等问题，必须考虑到安装、调试和维修的方便
二、智能仪表设计3原则
1.从整体到局部(自顶向下)的设计原则 2.较高的性能价格比原则 3.组合(集成)化与开放式设计原则
1.从整体到局部设计原则
在硬件或软件设计时，把复杂的、难处理 的问题，分为若干个较简单的、容易处理 的问题，然后再一个个地加以解决。
仪表功能和要求
提出总任务 绘制硬件和软件总功能框图
一、基本要求 二、设计原则 三、研制步骤
一、智能仪表设计的基本要求
无论仪表的规模多大，其基本设计 要求大体上是相同的，在设计和研制 智能仪表时必须予以认真考虑。
1. 技术(经济)指标及功能 2. 可靠性 3. 便于操作和维护 4. 工艺结构与造型设计
1.技术指标及功能应满足要求 主要技术指标：
精度、分辨能力、测量范围、 工作环境条件、稳定性。 经济指标:研制投入\市场价格\需求量\利 税\节能\
可靠性设计与实验：
• 硬件可靠性设计
• 软件可靠性设计
• EMC设计
3．便于操作和维护
在仪表设计过程中，应考虑操作方 便，尽量降低对操作人员的专业知识 的要求，以便产品的推广应用。
仪表的控制开关或按钮不能太多、 太复杂，操作程序应简单明了，从而 使操作者无需专门训练，便能掌握仪 表的使用方法。
可维护性
向系统的不同配套档次开放，兼顾设计周 期和产品设计，并着眼于社会的公共参与， 为发挥各方面厂商的积极性创造条件；
向用户不断变化的特殊要求开放，兼顾通 用的基本设计和用户的专用要求。
开放式系统设计的具体方法
基于国际上流行的工业标准微机总线结构， 针对不同的用户系统要求，选用相应的有关 功能模块组合成最终用户的应用系统。
系统设计者将主要精力放在分析设计目标， 确定总体结构，选择系统配件等方面，而不 是放在部件模块设计及用于解决通用软件的 开发设计上。
组合化（集成化）设计方法
开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了 工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即 针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬 件模板和软件进行组合。
设计智能仪表系统面临三个突出的问题： ★ 产品更新换代太快； ★ 市场竞争日趋激烈； ★ 满足用户不同层次和不断变化的要求。
在电子工业和计算机工业中推行一种不同于 传统设计思想的所谓“开放系统”的设计思想。
“开放系统”的设计思想
在技术上兼顾今天和明天，既从当前实际 可能出发，又留下容纳未来新技术机会的 余地；
故障诊断、可测试性
4．仪表工艺结构与造型设计要求
仪表结构工艺:是影响可靠性的重要因素， 首先要依据仪表工作环境条件，是否需要 防水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、 抗振动、抗腐蚀等要求，设计工艺结构； 仪表的造型设计:总体结构的安排、部件间 的连接关系、面板的美化等都必须认真考 虑，最好由结构专业人员设计，使产品造 型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。
方案
三
个
阶
硬件和软件研制
段
软硬件综合调试 整机性能测试和评估
1.确定设计任务、拟定设计方案
项目调研,了解现状和动向， 明确任务、确定指标功能
写出设计任务书
拟定设计方案
《仪表设计任务书》
●主要作用： a.研制单位设计仪表的立项基础 ； b.反映仪表的结构、规定仪表的功能指
标，明确研制人员的设计目标； c.作为研制完毕进行项目验收的依据。
组合化设计的基础是模块化(又称积木化)，硬、 软件功能模块化是实现最佳系统设计的关键。
组合化设计方法的优点
现成的功能模块，简化设计并缩短设计周期。 结构灵活，便于扩充和更新，使系统的适应性
强。 维修方便快捷。 功能模板可以组织批量生产，使质量稳定并降
低成本。
三、智能仪表的研制步骤
确定设计任务并拟定设计
分解成可独立表征的 一批子任务：单独的实体进行设计和调试
子任务分解： 足够简单容易实现
低级子任务：
➢采用通用模块 ➢最低的难度 ➢最高的可靠性
2.较高的性能价格比原则
仪表的造价：研制成本、生产成本、使 用成本。
设计时不盲目追求复杂、高级的方案。 在满足性能指标的前提下，应尽可能采 用简单成熟的方案，意味着元器件少， 开发、调试、生产方便，可靠性高。
《仪表设计任务书》
主要内容 a.仪表名称、用途； b.特点及简要设计思想; c.主要技术指标; d.仪表应具备的功能； e.仪表的设备规模； f.系统的操作规范。
拟定设计方案
《仪表设计任务书》
确定仪表系统的构成
硬件与软件的划分、折衷
硬件设计方案 软件设计方案
2．硬件、软件研制阶段
硬件研制：
➢ 采用功能强的芯片以简化电路 ➢ 修改和扩展，硬件资源需留有足够的余地 ➢ 自诊断功能，需附加设计有关的监测报警电路 ➢ 硬件抗于扰措施 ➢ 线路板注意与机箱、面板的配合，接插件安排
➢ 样机研制成本：系统设计、调试和软件开发， 硬件成本不是考虑的主要因素。
➢ 生产成本：生产数量越大，每台产品的平均 研制费就越低，仪表硬件成本对产品的生产成 本有很大影响。
➢ 使用成本：维护费、备件费、运转费、管理 费、培训费等。
必须综合分析后做出选用方案的正确决策。
3．组合源自文库集成)化与开放式设计原则
应具备的功能：
输出、人机对话、通信、报警提示、 仪表状态的自动调整等。
2．可靠性要求
仪表可靠性是最突出也是最重要的性能。 • 直接影响测量结果的正确与否 • 将影响工作效率 • 仪表信誉 • 在线检测与控制类仪表更是如此，由于仪
器的故障造成整个生产过程的混乱，甚至引 起严重后果。
应采取各种措施提高仪表的可靠性， 从而保证仪表能长时间稳定工作。
智能仪表设计实例
第一节 智能仪表的设计原则及研制 第二节 固体密度测试仪的研制
第一节 智能仪表的设计原则及研制步骤
智能仪表的研制开发是一个较为复 杂的过程。为完成仪表的功能，实现 仪表的指标，提高研制效率，并能取 得一定的研制效益，应遵循正确的设 计原则、按照科学的研制步骤来开发 智能仪表。
智能仪表设计
等问题，必须考虑到安装、调试和维修的方便
二、智能仪表设计3原则
1.从整体到局部(自顶向下)的设计原则 2.较高的性能价格比原则 3.组合(集成)化与开放式设计原则
1.从整体到局部设计原则
在硬件或软件设计时，把复杂的、难处理 的问题，分为若干个较简单的、容易处理 的问题，然后再一个个地加以解决。
仪表功能和要求
提出总任务 绘制硬件和软件总功能框图
一、基本要求 二、设计原则 三、研制步骤
一、智能仪表设计的基本要求
无论仪表的规模多大，其基本设计 要求大体上是相同的，在设计和研制 智能仪表时必须予以认真考虑。
1. 技术(经济)指标及功能 2. 可靠性 3. 便于操作和维护 4. 工艺结构与造型设计
1.技术指标及功能应满足要求 主要技术指标：
精度、分辨能力、测量范围、 工作环境条件、稳定性。 经济指标:研制投入\市场价格\需求量\利 税\节能\
可靠性设计与实验：
• 硬件可靠性设计
• 软件可靠性设计
• EMC设计
3．便于操作和维护
在仪表设计过程中，应考虑操作方 便，尽量降低对操作人员的专业知识 的要求，以便产品的推广应用。
仪表的控制开关或按钮不能太多、 太复杂，操作程序应简单明了，从而 使操作者无需专门训练，便能掌握仪 表的使用方法。
可维护性
向系统的不同配套档次开放，兼顾设计周 期和产品设计，并着眼于社会的公共参与， 为发挥各方面厂商的积极性创造条件；
向用户不断变化的特殊要求开放，兼顾通 用的基本设计和用户的专用要求。
开放式系统设计的具体方法
基于国际上流行的工业标准微机总线结构， 针对不同的用户系统要求，选用相应的有关 功能模块组合成最终用户的应用系统。
系统设计者将主要精力放在分析设计目标， 确定总体结构，选择系统配件等方面，而不 是放在部件模块设计及用于解决通用软件的 开发设计上。
组合化（集成化）设计方法
开放式体系结构和总线系统技术发展，导致了 工业测控系统采用组合化设计方法的流行，即 针对不同的应用系统要求，选用成熟的现成硬 件模板和软件进行组合。
设计智能仪表系统面临三个突出的问题： ★ 产品更新换代太快； ★ 市场竞争日趋激烈； ★ 满足用户不同层次和不断变化的要求。
在电子工业和计算机工业中推行一种不同于 传统设计思想的所谓“开放系统”的设计思想。
“开放系统”的设计思想
在技术上兼顾今天和明天，既从当前实际 可能出发，又留下容纳未来新技术机会的 余地；