1第一章检测技术与数字控制.PPT

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第一章 检测技术与数字控制 仪器科学与工程系专业选修课 主讲: 宋开臣 教授 kcsong@zju.edu.cn一. 检测技术概述 1、检测的基本概念 2、检测系统构成 3、检测方法及其分类 1. 检测的基本概念 2、检测系统的构成 3. 检测方法及其分类 (1). 直接测量与间接测量 (2). 绝对测量与相对测量 (3). 开环测量与闭环测量 (4). 偏差法、零位法、微差法 (1)直接测量与间接测量 (2)绝对测量与相对测量 (3)开环测量与闭环测量 (4)偏差法、零位法、微差法 二. 传感器的作用和分类 1、传感器概述 2、典型传感器介绍 3、各种新型传感器 1、传感器概述 传感器的构成型式 1、传感器概述 传感器的分类: 1、传感器概述 传感器的分类: 1、传感器概述 传感器的分类: 2、典型传感器介绍 电感式位移传感器原理 2、典型传感器介绍 电感式位移传感器 2、典型传感器介绍 2、典型传感器介绍 (2) 光栅传感器特点 ①精度高:测长±(0.2+2×10-6L)μm,测角±0.1″ ②量程大:透射式---光栅尺长(1米),反射式---几十米 ③响应快:可用于动态测量 ④增量式:增量码测量 → 计数 断电→数据消失 ⑤要求高:对环境要求高→温度、湿度、灰尘、振动 ⑥成本高:电路复杂 2、典型传感器介绍 2、典型传感器介绍 2、典型传感器介绍 绝对码光电编码器 2、典型传感器介绍 增量码光电编码器 2、典型传感器介绍 2、典型传感器介绍 2、典型传感器介绍 热电偶 2、典型传感器介绍 热敏晶体管与集成温度传感器 2、典型传感器介绍 3、各种新型传感器 三. 数字控制系统的概念 数字控制系统就是利用计算机来实现生产过程自动控制的系统。 三. 数字控制系统的概念 下图给出了开环控制系统框图。它与闭环控制系统不同,它的控制器直接根据给定信号去控制被控对象工作。被控制量在整个控制过程中对控制量不产生影响。与闭环控制系统相比,它的控制性能较差。 三. 数字控制系统的概念 如果把上图中的控制器用微型计算机来代替,就可以构成微型计算机控制系统,其基本框图如下图所示。在微型计算机控制系统中,只要运用各种指令,就能编出符合某种控制规律的程序。微处理器执行这样的程序,就能实现对被控参数的控制。 数字控制系统的几个概念 在线方式和离线方式 实时控制 四. 数字控制系统的组成 微型计算机控制系统是由计算机(工业控制计算机)和工业对象两大部分组成。下图给出了按偏差进行控制的闭环控制系统框图。 数字控制系统的典型形式 操作指导控制系统 直接数字控制系统 监督控制系统 分散型控制系统 现场总线控制系统 3.计算机监督系统(SCC) 计算机监督系统(Supervisory Computer Control)简称SCC系统。 SCC系统有两种不同的结构形式。一种是SCC+模拟调节器,另一种是SCC+DDC控制系统。 (1)SCC+模拟调节器控制系统 (2)SCC+DDC控制系统 4.集散计算机控制系统(DCS) 集散数字控制系统是一个四级系统。 装置控制级(DDC级) 车间监督级(SCC级) 工厂集中控制级(MIS) 企业管理级(MIS) 5.现场总线控制系统(FCS) 多节点现场总线互联网络。特点: 开放的互联网络 分散的功能模块 设备的互操作性 现场环境适应性强 功能强大,节约资金 设计简单,容易维修 系统可靠性高 开环控制系统框图 数字控制系统基本框图 模拟控制器 执行机构 测量变送 给定量 r + - e 模拟控制机 生产过程 被控对象 被控量 v 模拟控制系统的工作原理 控制器 D/A 执行机构 测量变送 A/D 给定量 r + - e 工业控制机 生产过程 被控对象 被控量 v 数字控制系统的工作原理 闭环控制系统框图 CPU/MEM 人-机接口 系统支持板 磁盘适配器 被 控 对 象 内 部 总 线 模拟量输入(AI)通道 模拟量输出(AO)通道 数字量输入(DI)通道 数字量输出(DO)通道 测量变送 执行机构 电器开关 电器开关 工业控制机 生产过程 四. 数字控制系统的组成 计 算 机 模拟量输入(AI)通道 数字量输入(DI)通道 CRT 打印机 操作 人员 调节器 生 产 过 程 1.操作指导控制系统 CRT 打印机 报警 操作台 计 算 机 输入通道 (AI,DI) 输出通道 (AO,DO) 生 产 过 程 2.直接数字控制系统(DDC) 生 产 过

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