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第8章计算机测控系统的设计

习题与思考题

1．设计一套计算机测控系统需要具备哪几方面的知识？

2．设计一套计算机测控系统一般可以采取哪几种途径？

3．计算机测控系统有哪些常用的设计方法？

4．何谓计算机测控系统的规范化设计？其具体内容是什么？

5．设计一套计算机测控系统，如何选用合适的传感器？如何正确使用传感器？

6．计算机测控应用软件有哪些种类和功能？

7．控制一个炉子的温度可以采用通断控制也可以采用连续控制，请问这两种控制方式有

何不同？

8．请用假期调研你熟悉的工业或民用企业中哪些使用了计算机测控技术？若使用，请画

出测控系统框图，描述控制过程；对未使用的，是否有可能使用？进行工艺调研，尝试为其

设计合适的计算机测控系统。

解答（部分）

1．设计一套计算机测控系统需要具备哪几方面的知识？

微型机测控系统的设计既是一个理论问题，又是一个工程实际问题。它包括自动控制理论、计算技术、

计算方法，也包括自动检测技术与数字电路，是一个多学科的应用。

设计微型机测控系统要具备以下几方面的知识和能力。

首先必须具有一定的硬件基础知识。这些部件不仅包括各种微型机、单片机、存储器及I／O接口，

而且还包括对仪器或装置进行信息设定的键盘及开关、检测各种输入量的传感器、控制用的执行装置、与

微型机及各种仪器进行通信的接口，以及打印和显示设备等。

其次，需要具备一定的软件设计能力。能够根据系统的要求，灵活地设计出所需要的程序，主要有数

据采样程序、A／D、D／A转换程序、数码转换程序、数字滤波程序、标度变换程序、键盘处理程序、显

示及打印程序、通信程序以及各种控制算法及非线性补偿程序等等。

第三，具有综合运用知识的能力。必须善于将一台微型计算机化仪器或装置的复杂设计任务划分成许

多便于实现的组成部分。特别是对软件、硬件折中问题能够恰当地运用。设计微型机控制系统的一般原理

是先选择和组织硬件，构成最小系统。其次是当硬件、软件之间需要折中协调时，通常解决的办法是尽量

减少硬件(以便使系统的价格降到最低)，接着应满足设计中各方面对软件的要求。因此，就一台智能化仪

器而言，衡量其设计水平时，往往看它在“软硬兼施”方面的运用能力。通常情况下，硬件实时性强，但

将使系统增加投资，且结构复杂；软件可避免上述缺点，但是实时性比较差。·

最后，还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法，以及被控对象动态、静态特性，有时

甚至要求出被控对象的数学模型。

微型机控制系统设计主要包括下面几方面内容：

(1)控制系统总体方案设计。包括系统的要求、控制方案的选择，以及工艺参数的测量范围等。

(2)选择各参数检测元件及变送器；

(3)建立数学模型及确定控制算法；

(4)选择微型机，并决定是自行设计还是购买成套设备；

(5)系统硬件设计，包括接口电路、逻辑电路及操作面板；

(6)系统软件设计，包括管理、监控程序以及应用程序的设计；

(7)系统的调试及实验。

2．设计一套工业测控计算机系统一般可以采取哪几种途径？

设计一套工业控制计算机系统一般可以采取委托设计、自行设计以及委托设计和自行设计相结合等设

计途径。

1）自行设计

自行设计或开发一套工控机系统对设计者或设计单位的要求较高，具有设计能力的公司、科研院、科

研所一般采取这一方式。这些设计单位往往根据市场的需要或用户的委托，设计出通用的工控机系统或针

对某一应用领域的工控机系统。自行开发的周期相对较长，但设计费用最低。

2）委托设计

不具备工控机系统设计、开发能力的公司、工厂用户一般采取这种途径设计工控机系统。用户只需向

设计方提出自己的要求和工艺需求，具体的设计工作则由设计单位去完成。这种途径的开发周期较短，但

设计费用较高。

3）委托设计和自行设计相结合

有些用户自身具有一定的设计能力，他们所需的只是某一方面的技术支持。例如某块有特殊要求的通

道板卡不能自行设计，或者只能做硬件设备成套，却不能开发相应的控制软件等。有些具有工控机系统设

计能力的单位，为了开发针对某个领域的工控机系统或产品，则需要行业技术的支持，这时候，设计