1、2022-8-61第第1 1章章 计算机测控系统概述计算机测控系统概述学习目标：学习目标：l掌握计算机测控系统的基本概念掌握计算机测控系统的基本概念l熟悉计算机测控系统的应用类型熟悉计算机测控系统的应用类型l掌握计算机测控系统的基本组成掌握计算机测控系统的基本组成l了解计算机测控系统的发展趋势了解计算机测控系统的发展趋势2022-8-621.1 1.1 测控系统的基本概念测控系统的基本概念1 1.现代测量技术现代测量技术 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。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
2、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。字式测量系统。图1.2 数字测量系统图1.1 模拟式测量系统2022-8-632.2.现代控制技术现代控制技术 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。用而没有反向联系的控制过程，不具备自动修正的能力。图1.4 闭环控制示意图图1.3 开环控制示意图 闭环控制是将输出量直接或间接反馈到输入端形成闭环、闭环控制是将输出量直接或
3、间接反馈到输入端形成闭环、参与控制的控制方式。闭环控制具有较强的抗干扰能力。参与控制的控制方式。闭环控制具有较强的抗干扰能力。2022-8-643.3.现代测控技术现代测控技术 将现代测量技术与现代控制技术相结合就形成了现代测将现代测量技术与现代控制技术相结合就形成了现代测控技术。可以说，现代测控技术就是以现代测量技术为基础，控技术。可以说，现代测控技术就是以现代测量技术为基础，以现代控制为目的，以实现复杂系统的控制要求，以现代控制为目的，以实现复杂系统的控制要求，图1.5 测控系统基本原理示意图测控系统具有的功能：测控系统具有的功能：测量功能测量功能执行机构的驱动功能执行机构的驱动功能控制功
4、能控制功能人机交互功能人机交互功能通信功能通信功能2022-8-654.4.测控系统微机化的重要测控系统微机化的重要意义意义 计算机技术的引入，使得测控系统具有以下新特点和新计算机技术的引入，使得测控系统具有以下新特点和新功能：功能：自动调零功能自动调零功能量程自动切换功能量程自动切换功能多点快速测控功能多点快速测控功能数字滤波功能数字滤波功能自动修正误差功能自动修正误差功能数据处理功能数据处理功能复杂控制规律复杂控制规律多媒体功能多媒体功能通信或网络功能通信或网络功能自诊断功能自诊断功能2022-8-661.2 1.2 计算机测控系统的分类计算机测控系统的分类1 1.数据采集系统（数据采集系
5、统（DASDAS）图1.6 数据采集系统结构图2022-8-672.2.直接数字控制系统（直接数字控制系统（DDCDDC）图1.7 直接数字控制系统结构图DDCDDC系统是一种单机控制系统，具有规模小，结构简单，系统是一种单机控制系统，具有规模小，结构简单，实用性强，价格低等优点，适合于比较简单的被控对象或实用性强，价格低等优点，适合于比较简单的被控对象或分布式控制系统的最小基本控制单元。缺点是可靠性差。分布式控制系统的最小基本控制单元。缺点是可靠性差。2022-8-683.3.监督控制系统（监督控制系统（SCCSCC）图1.8 监督控制系统结构图SCCSCC系统采用两级控制方式：（系统采用两
6、级控制方式：（a a）下一级为模拟调节器；）下一级为模拟调节器；（b b）当下一级采用）当下一级采用DDCDDC系统。当系统。当SCCSCC计算机出现故障时，可计算机出现故障时，可由由DDCDDC或模拟调节器独立完成操作。这显然提高了整个系统或模拟调节器独立完成操作。这显然提高了整个系统的可靠性。的可靠性。2022-8-694.4.分布式控制系统（分布式控制系统（DCSDCS）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，管理功能置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分
7、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。相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性。2022-8-6105.5.现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCSFCS）图1.10 现场总线控制系统结构图从控制的角度看，从控制的角度看，FCSFCS具有两个显著特点：（具有两个显著特点：（1 1）信号传输实）信号传输实现了全数字化。（现了全数字化。（2 2）实现了控制的彻底分散。）实现了控制的彻底分散。2022-8-6111.31.3计算机测控系统的组成计算机测控系统的组成1 1.计算机测控系统的典型计算机测控系统的典型结构结构图1.12 计算机测控系统典型结构计算机测控系统
8、的工作过程：计算机测控系统的工作过程：（1 1）实时数据采集）实时数据采集（2 2）实时控制计算）实时控制计算（3 3）实时控制输出）实时控制输出2022-8-6121 1.计算机测控系统的典型计算机测控系统的典型结构结构图1.13 计算机测控系统典型组成框图 整个系统可以分为硬件部分和软件部分。整个系统可以分为硬件部分和软件部分。硬件是看得见摸得着的各部分器件和部件的总称硬件是看得见摸得着的各部分器件和部件的总称 软件是指管理计算机的程序及系统控制程序等。软件是指管理计算机的程序及系统控制程序等。2022-8-6132.2.计算机测控系统的硬件组成计算机测控系统的硬件组成图1.14 计算机测
9、控系统硬件组成框图2022-8-6143.3.计算机测控系统的软件组成计算机测控系统的软件组成软件软件 操作系统操作系统语言加工系统语言加工系统诊断系统诊断系统控制程序控制程序数据采集及处理程序数据采集及处理程序巡回检测程序巡回检测程序数据管理程序数据管理程序编辑程序编辑程序编译程序编译程序连接、装配程序连接、装配程序调试程序调试程序子程序库子程序库数据可靠性检查程序数据可靠性检查程序A AD D转换及采样程序转换及采样程序 数字滤波程序数字滤波程序 线性化处理程序线性化处理程序 数据采集程序数据采集程序 越限报警程序越限报警程序 事故预告程序事故预告程序 画面显示程序画面显示程序 系统软件系
10、统软件 应用软件应用软件2022-8-6151.41.4计算机测控系统的发展趋势计算机测控系统的发展趋势1.1.数字化数字化 数字化主要是指计算机技术的应用，特别是单片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手段，从传感器到远程终端设备很多都实现了数字化控制。控制。2.2.智能化智能化 智能化是指能随外界条件的变化，具有确定正确智能化是指能随外界条件的变化，具有确定正确行动的能力，也即具有人的思维能力以及推理、做出行动的能力，也即具有人的思维能力以及推理、
11、做出决策的能力。决策的能力。2022-8-6163.3.网络化网络化 将计算机技术、传感器技术、网络技术与测控技将计算机技术、传感器技术、网络技术与测控技术相结合，可以组建网络化、分布式的测控系统，实术相结合，可以组建网络化、分布式的测控系统，实现远距离测控和资源共享。现远距离测控和资源共享。4.4.虚拟化虚拟化 虚拟仪器是随着计算机技术和现代测量技术的发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。术发展方向。5.5.多样化多样化 测控系统的组成形式也具有多样化，测控系统软测控系统的组成形式也
12、具有多样化，测控系统软件具有多样化，系统总线与测控网络具有多样性，测件具有多样化，系统总线与测控网络具有多样性，测控系统的应用形式也具有多样化。控系统的应用形式也具有多样化。2022-8-6171.41.4计算机测控系统的发展趋势计算机测控系统的发展趋势3.3.网络化网络化 将计算机技术、传感器技术、网络技术与测控技将计算机技术、传感器技术、网络技术与测控技术相结合，可以组建网络化、分布式的测控系统，实术相结合，可以组建网络化、分布式的测控系统，实现远距离测控和资源共享。现远距离测控和资源共享。4.4.虚拟化虚拟化 虚拟仪器是随着计算机技术和现代测量技术的发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。术发展方向。本章内容结束2022-8-618
