仪器智能化技术ppt课件

1.1 智能仪器的组成 ：
• 一.硬件 • 1.主机电路（CPU 程序存储器 数据存储器） • 2.模拟量输入输出通道（A/D、D/A转换、模拟 信号处理电路） • 3.人机联系部件与接口电路（键盘、显示器） • 4.标准通讯接口（RS-232C）GP-IB • 二.软件 • 1.监控程序（系统软件）键盘分配、操作方式、 工作参数设置等 • 2.接口管理程序（用户程序、应用程序）
• 3.确定仪器工作总框图： • 总体方案和微处理器确定之后，采用自上而 下的方法，将仪器划分成若干个便于实现的功能模 块，并分别绘制出相应的硬件和软件工作框图。 • 4.硬件与软件的设计、调试： • 一旦仪器工作总框图确定以后，硬件电路和 软件电路的设计工作就可以齐头并进。 • 硬件设计：按模块分别对各单元电路进行电 路设计，然后再进行硬件合成，绘制印刷电路板， 装配与调试。 • 软件设计：先分析仪器系统对软件的要求， 然后在此基础上进行软件总体设计、模块化设计、 流程图及编程语言的选择，最后是软件的分模块调 试、整体调试以及与硬件联调。 • 5.整机联调： • 当软、硬件分别调试合格后，再对硬件和软 件进行联调，不断地对软件、硬件进行合理的修改， 直至合格。
液位自动控制系统方块图
第一讲：智能仪器的典型结构
• 【教学目标和要求】 • 本课程是测控专业类等专业的主要专业课之 一、选修课。通过这门课程的学习，使学生 进一步掌握仪器智能化技术方面的基础知识 及相关电工、电子学的一些基础知识。 • 【重点与难点】 • 智能仪器的组成、特点、设计要点，智能仪 器的现状和发展。
测量元件与变送器 自动化装置 组 成 被控对象 自动控制器 执行器
四、自动控制系统的方块图
液位自动控制的方块图
• 方块图中， x 指设定值；z 指输出信 号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指 扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
图1-3 液位自动控制系统图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
二、自动化的主要内容
• 1. 自动检测系统
利用各种检测仪表对主要工艺参 当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前， 数进行测量、指示或记录的，称 自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生 信号系统就自动地发出声光信号，告诫操作人员注 为自动检测系统。它代替了操作 产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以 人员对工艺参数的不断观察与记 意，并及时采取措施。如工况已到达危险状态时， 按照预先规定好的步骤，将生产过程自动地投入运 录，起到人的眼睛的作用。 在受到外界干扰（扰动）的影响而偏离正常状态时， 联锁系统立即自动采取紧急措施，打开安全阀或切
1.2 智能仪器通用结构框图：图1-1
主 机 电 路 微处理器 MPU 程序存储器 ROM 数据存储器 RAM
内 部 总 线
I/O接口
键盘与显示接口
标准仪用 通信接口
A/D 转换器
D/A 转换器
键盘
显示 外部 仪用 标准 总线
被测量
输入 电路
模拟 执行器
模拟量输入输出
人机接口
通信接口
1.3 智能仪器的主要特点:
Biblioteka Baidu用教材：
• 赵茂泰编著.智能仪器原理及应用.电子工业出版 社.1999.3. • 主要参考书目： • [1]杨吉祥.智能仪器.南京工学院出版社，1986。 • [2]张乃国.新型电子示波器.中国计量出版社， 1990。 • [3]贾伯年，俞朴主.传感器技术.东南大学出版社， 1992.2。 • [4]谢剑英.微型计算机控制技术.国防工业出版社， 1992.3。
• 2. 自动信号报警和联 锁保护系统
• 3. 自动操纵及自动开 行或自动停车。 自动控制系统能自动地控制而回到规定的数值范围 断某些通路，必要时紧急停车，以防止事故的发生 图1-1 热交换器自动检测系统示意图 内。 停车系统 和扩大。它是生产过程中的一种安全装置。
三、 自动控制系统的基本组成
• 自动控制系统的组成
1.4 智能仪器的设计特点:
• 智能仪器是以微处理器为核心的电子仪器，因此要求 设计者不仅要熟悉电子仪器的工作原理，也就是要具备电 子、电路的基本知识，而且要掌握微型计算机硬件软件的 原理，因而其设计不能完全沿用传统电子仪器的设计方法 和手段。
• 设计、研制智能仪器的一般过程
• 1.确定设计任务： • 根据仪器最终要实现的设计目标，编写设计任务书、 明确仪器应具备的功能和应达到的技术指标； • 2.制定总体设计方案，选择微处理器芯片： • 该阶段，设计者应首先根据设计的要求和一些约束条 件，提出几种可能的方案，每个方案应包括仪器的工作原 理、采用的技术、关键元器件的性能等。同时要对各方案 进行可行性论证，最后确定总体设计方案。 • 注意：微处理器是核心部件，它的选择非常关键。
• 与传统的测控仪表相比较 • 1、智能仪器使用键盘代替传统仪器中的旋转 式开关对仪器实现控制，有利于面板布置的功 能部件的设置。 • 2、智能仪器采用微处理器进行运算和逻辑判 断，它按照一定的算法可以很方便地清除由于 漂移、增益的变化和干扰的因素所引起的误差 （如单片机温度、根数检测的信号误差），从 而可以大大地提高仪器的测量精度。 • 3、具有自诊断功能。 • 4、人-机对话功能强。 • 5、能方便地与其它仪器或计算机联用，构成 多功能测控系统。
一、自动化的概念
• 自动化就是在工业生产的设备上配备自 动化装置以代替工人的直接劳动，从而 使生产在不同程度上自动地进行。那么， 这些用自动化装置来管理和控制生产过 程的方法则称为自动化。而用相应的自 动化装置来管理和控制化工生产过程的 则称为化工自动化。
人工操作与自动控制比较图
图1-2 人工操作图
仪器智能化技术
本课程的性质、目的和任务：
• 随着微电子学和计算机的飞速发展，传 统的电子测量及仪器受到了巨大的冲击， 目前生产实际应用中，传统的仪表测控 已不多见，更多的是采用智能化仪表或 者大型的计算机控制系统来实现不同的 控制要求。 • 作为自动化仪表专业的本科学生，我们 不仅要将传统的仪表测控搞清，更要将 先进的微电子和计算机技术与传统仪表 测控融合起来，这样才能真正掌握现代 控制技术。