测控系统网络化技术及应用于洋第1章节.ppt

第1章 绪论 1.1测控系统的概念与类型 1.2 工业过程控制系统概述 1.3 仪器仪表与自动测试系统 1.4 测控系统网络化发展概述 1.1测控系统的概念与类型 本节主要内容 1.1.1 测控系统的概念 　　　　 1.1.2 测控系统的类型 1.1.1 测控系统的概念 就技术而言： 测控系统是传感器技术、通信技术、计算机技术、控制技术、计算机网络技术等信息技术的综合； 就组成形式而言： 测控系统的构成通常是分布式计算机管理系统； 1.1.1 测控系统的概念 就其应用而言： 广泛应用于国民经济的各个领域，如化工、冶金、纺织、能源、交通、电力，城市公共事业的自来水、供热、排水、医疗，在科学研究、国防建设和空间技术中的应用更是屡见不鲜。 就其理论基础而言： 自动控制理论、信息论和系统论是测控系统的重要理论支撑。 1.1.2测控系统的类型 从功能上可分为三种类型进行介绍： 1.检测系统 单纯以“检测”为目的的系统，一般用来对被测对象中的一些物理量进行测量并获得相应的测量数据。 图1-1为检测系统原理结构图，它由下列功能环节组成。 1.1.2测控系统的类型 (1)敏感元件 (2)变量转换环节 (3)变量控制环节 (4)数据传输环节 (5)数据显示环节 (6)数据处理环节 1.1.2测控系统的类型 2.控制系统 单纯以程序控制为目的的系统，其组成框图如图1-2所示。这是一种开环控制系统。 1.1.2测控系统的类型 3.测控系统 指既“测”又“控”的系统。依据被控对象被控参数的检测结果，按照人们预期的目标对被控对象实施控制，这里的控制除了指系统开关量的控制外，更主要指的是被控对象参数变量的控制。 1.2 工业过程控制系统概述 本节主要内容 1.2.1 工业过程控制系统的发展 1.2.2 工业过程控制系统实例 1.2.3 过程计算机控制系统组成 1.2.4 过程计算机控制系统的分类 1.2.1 工业过程控制系统的发展 纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段： 20世纪40年代，大多数手工操作，只有少量的检测仪表用于生产过程。 20世纪40年代末至50年代，生产过程的控制有了长足的发展，部分生产过程实现了仪表化和局部自动化。 1.2.1 工业过程控制系统的发展 20世纪50年代末至60年代，相继出现了串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。 20世纪80年代初，计算机、微处理器和并行处理技术的发展，人们开始使用数字信号代替模拟信号，并研制直接数字控制系统，用数字计算机来代替控制室的所有仪表，于是出现了集中式数字控制系统。 1.2.1 工业过程控制系统的发展 20世纪末，信息技术飞速发展。现场总线控制系统的出现，引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革。它突破了DCS系统中通信由专用网络的封闭系统来实现所造成的缺陷，把基于封闭、专用的解决方案变成了基于公开化、标准化的解决方案，即可以将来自不同厂商而遵守同一协议规范的自动化设备通过现场总线网络连接成系统，实现自动化系统的各种功能。 1.2.1 工业过程控制系统的发展 过程控制系统与其他自动控制系统相比，有以下几个特点： (1)生产过程的连续性 (2)被控过程的复杂性 (3)控制方案的多样性 1.2.2 工业过程控制系统实例 在工业生产过程中，各类工艺参数必须在预先规定的工作条件下进行操作才能保证生产安全、高效地进行。如：贮罐和容器（包括油罐、水箱、锅炉汽包等）的液位要求维持在规定的范围；生化过程中发酵罐的温度、压力、PH值等要符合工艺要求。 下面通过两个实例来了解什么是过程控制系统。 1.2.2 工业过程控制系统实例 1．锅炉汽包水位控制 图a为锅炉汽包示意图。图b为锅炉汽包水位控制系统示意图。 1.2.2 工业过程控制系统实例 2．发酵罐温度控制 对于小型发酵罐，通常采用夹套式冷却形式，如图1-4a所示。 使用温度检测仪表（如热电偶、热电阻等）测量罐中的实际温度，将测得的数值送入控制器，改变冷却水的流量，从而达到控制发酵罐温度的目的。图1-4b为发酵罐温度控制系统示意图。 1.2.3 过程计算机控制系统组成 1．硬件部分 主机 接口电路 过程输入／输出通道 外部设备 操作台 2．软件部分 监控程序 中断处理 各种算法的功能模块。 1.2.4 过程计算机控制系统的分类  可将计算机控制系统大致分为6类 1．计算机巡回和操作指导系统 1.2.4 过程计算机控制系统的分类 2．计算机直接数字控制系统 1.2.4 过程计算