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<div id="pf1" class="pf w0 h0" data-page-no="1"><div class="pc pc1 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/6254141774bc5c0105131c2e/bg1.jpg"><div class="t m0 x1 h2 y1 ff1 fs0 fc0 sc0 ls0 ws0">第<span class="_ _0"> </span><span class="ff2 sc1">1<span class="_"> </span></span>章<span class="ff2 sc1 ls1"> </span><span class="ls2">计算机测控系统概述</span><span class="ff2 sc1"> </span></div><div class="t m0 x2 h3 y2 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">计算机测控技术是一门新兴的综合性技术。<span class="_ _1"></span>它是计算机技术<span class="_ _1"></span>（包括软件技术、<span class="_ _1"></span>接口技术、</div><div class="t m0 x3 h3 y3 ff1 fs1 fc0 sc1 ls3 ws0">通信技术、网络技术、显示技术）<span class="_ _2"></span>、自动控制技术、微电子技术、自动检测和传感<span class="_ _3"></span>技术有机</div><div class="t m0 x3 h3 y4 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">结合、<span class="_ _4"></span>综合发展的产物。<span class="_ _4"></span>计算机测控技术主要研究如何将检测与传感技术、<span class="_ _4"></span>计算机技术和自</div><div class="t m0 x3 h3 y5 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">动控制理论应用于工业生产过程并设计出所需要的计算机测控系统。<span class="_ _1"></span>计算机测控系统作为当</div><div class="t m0 x3 h3 y6 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">今工业测控的主流系统，<span class="_ _4"></span>正逐步取代常规的模拟检测、<span class="_ _5"></span>调节、<span class="_ _4"></span>显示、<span class="_ _5"></span>记录等仪器设备和很大</div><div class="t m0 x3 h3 y7 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">部分操作管理的人工职能，<span class="_ _6"></span>并具有较高级复杂的计算方法和处理方法，<span class="_ _6"></span>以完成各种过程测控、</div><div class="t m0 x3 h3 y8 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">操作管理等任务。<span class="_ _7"></span>随着科学技术的迅速发展，<span class="_ _7"></span>计算机测控技术的应用领域日益广泛，<span class="_ _7"></span>在冶金、</div><div class="t m0 x3 h3 y9 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">化工、<span class="_ _4"></span>电力、<span class="_ _5"></span>自动化机床、<span class="_ _5"></span>工业机器人控制、<span class="_ _4"></span>柔性制造系统和计算机集成制造系统等工业控</div><div class="t m0 x3 h3 ya ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">制方面已取得了令人瞩目的研究与应用成果，在国民经济中发挥着越来越大的作用。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x2 h4 yb ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x4 h5 yc ff2 fs2 fc0 sc1 ls4 ws1">1.1 <span class="ff1 sc0 ls5 ws0">计算机测控系统的含义与工作原理<span class="ff3 sc1 ls0"> </span></span></div><div class="t m0 x3 h6 yd ff2 fs3 fc0 sc1 ls0 ws2">1.1.1 <span class="ff1 sc0 ls6 ws0">计算机测控系统的含义</span><span class="ws0"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 ye ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">人类在工程实践过程中，<span class="_ _8"></span>需要采取各种方法获得反映客观事物的量值，<span class="_ _8"></span>这种操作称为测</div><div class="t m0 x3 h3 yf ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">量或检测；<span class="_ _4"></span>也需要采取各种方法支配或约束某一客观事物的进程结果，<span class="_ _4"></span>达到一定的目的，<span class="_ _4"></span>这</div><div class="t m0 x3 h3 y10 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">种操作称为控制。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y11 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">按照任务的不同，控制系统可以分为三大类，即检测系统、控制系统和测控系统。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y12 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">检测系统：单纯以检测为目的的系统。主要实现数据的采集，又称为数据采集系统。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y13 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">控制系统：单纯以控制为目的的系统。主要实现对生产过程的控制。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y14 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">测控系统：<span class="_ _5"></span>测控一体化的系统，<span class="_ _5"></span>即通过对大量数据进行采集、<span class="_ _5"></span>存储、<span class="_ _4"></span>处理和传输，<span class="_ _5"></span>使控</div><div class="t m0 x3 h3 y15 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">制对象实现预期要求的系统。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y16 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">工程上，大量的系统是测控系统，通常把测控系统也称为控制系统。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y17 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">所谓计算机测控，就是利用传感器将被监控对象中的物理参量（如温度、压力、液位、</div><div class="t m0 x3 h3 y18 ff1 fs1 fc0 sc1 ls3 ws0">速度等）转换为电量（如电压、电流）<span class="_ _2"></span>，再将这些代表实际物理参量的电量送入输<span class="_ _3"></span>入装置中</div><div class="t m0 x3 h3 y19 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">转换为计算机可识别的数字量，<span class="_ _8"></span>并且在计算机的显示器中以数字、<span class="_ _8"></span>图形或曲线的方式显示出</div><div class="t m0 x3 h3 y1a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">来，<span class="_ _4"></span>从而使操作人员能够直观而迅速地了解被监控对象的变化过程。<span class="_ _4"></span>除此之外，<span class="_ _4"></span>计算机还可</div><div class="t m0 x3 h3 y1b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">以将采集到的数据存储起来，<span class="_ _4"></span>随时进行分析、<span class="_ _4"></span>统计和显示并制作各种报表。<span class="_ _4"></span>如果还需要对被</div><div class="t m0 x3 h3 y1c ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">监控的对象进行控制，<span class="_ _1"></span>则由计算机中的应用软件根据采集到的物理参量的大小和变化情况与</div><div class="t m0 x3 h3 y1d ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">工艺要求的设定值进行比较判断，<span class="_ _4"></span>然后在输出装置中输出相应的电信号，<span class="_ _4"></span>推动执行装置<span class="_ _4"></span>（如</div><div class="t m0 x3 h3 y1e ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">调节阀、电动机）动作从而完成相应的控制任务。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y1f ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">计算机测控系统包含的内容十分广泛，<span class="_ _6"></span>它包括各种数据采集和处理系统、<span class="_ _6"></span>自动测量系统、</div><div class="t m0 x3 h3 y20 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">生产过程控制系统等，<span class="_ _5"></span>广泛用于航空、<span class="_ _5"></span>航天、<span class="_ _5"></span>核科学研究、<span class="_ _3"></span>工厂自动化、<span class="_ _5"></span>农业自动化、<span class="_ _5"></span>实验</div><div class="t m0 x3 h3 y21 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">室自动测量和控制以及办公自动化、<span class="_ _4"></span>商业自动化、<span class="_ _4"></span>楼宇自动化、<span class="_ _4"></span>家庭自动化等人类活动的各</div><div class="t m0 x3 h3 y22 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">个领域。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h7 y23 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x6 h7 y24 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0">1</div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.841248,0.000000,0.000000,1.841248,0.000000,0.000000]}'></div></div>
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<div id="pf2" class="pf w0 h0" data-page-no="2"><div class="pc pc2 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/6254141774bc5c0105131c2e/bg2.jpg"><div class="t m0 x7 h3 y25 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">以工厂自动化为例，<span class="_ _4"></span>计算机在工业生产过程中的应用最先始于<span class="_ _9"> </span><span class="ff3 ls7">20<span class="_"> </span></span>世纪<span class="_ _9"> </span><span class="ff3 ls8">60<span class="_"> </span></span>年代初期，<span class="_ _4"></span>首</div><div class="t m0 x3 h3 y26 ff1 fs1 fc0 sc1 ls9 ws0">先是用于化学工业生产过程的自动控制，但那<span class="_ _a"></span>时，只是用计算机实现简单的程序控制。<span class="ff3 ls8">20</span></div><div class="t m0 x3 h3 y27 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">世纪<span class="_ _b"> </span><span class="ff3 ls8">70<span class="_ _b"> </span></span>年代以后，随着微处理机的出现和大量应用，工业生产过程控制的概念已经发生了</div><div class="t m0 x3 h3 y28 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">很大的变化。<span class="_ _4"></span>今天，<span class="_ _5"></span>计算机已经大量进入各个工业部门，<span class="_ _5"></span>承担着生产过程的控制、<span class="_ _4"></span>监督和管</div><div class="t m0 x3 h3 y29 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">理等任务。<span class="_ _5"></span>如图<span class="_ _9"> </span><span class="ff3 lsa">1-1<span class="_"> </span></span>所示，<span class="_ _3"></span>在工厂的控制室里，<span class="_ _5"></span>操作员可以通过显示终端对生产过程进行监</div><div class="t m0 x3 h3 y2a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">督和操纵，<span class="_ _8"></span>键盘和显示屏幕替代了庞大的控制仪表盘以及大量的开关和按钮，<span class="_ _8"></span>控制室已变得</div><div class="t m0 x3 h3 y2b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">越来越小，只需很少几个人就能完成对生产过程进行监督和操纵的任务。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x8 h8 y2c ff1 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0">图<span class="_ _c"> </span><span class="ff3 lsb">1-1 <span class="_"> </span></span>某热电厂锅炉计算机控制室<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y2d ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">计算机在测控领域中的应用，<span class="_ _8"></span>有力地推动了自动控制技术的发展，<span class="_ _8"></span>扩大了控制技术在工</div><div class="t m0 x3 h3 y2e ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">业生产中的应用范围，使大规模的工业生产自动化系统发展到了崭新的阶段。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h6 y2f ff2 fs3 fc0 sc1 ls0 ws2">1.1.2 <span class="ff1 sc0 lsc ws0">计算机测控系统的工作原理</span><span class="ws0"> </span></div><div class="t m0 x7 h3 y30 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">下面以一个计算机温度测控系统来简要地说明计算机测控系统的工作原理，<span class="_ _5"></span>图<span class="_ _9"> </span><span class="ff3 ls8">1-2<span class="_"> </span></span>为系</div><div class="t m0 x3 h3 y31 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">统组成示意图。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x9 h8 y32 ff1 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0">图<span class="_ _c"> </span><span class="ff3 lsb ws3">1-2 </span>计算机温度测控系统<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 xa h9 y33 ff1 fs5 fc0 sc1 lsd ws0">温度变送</div><div class="t m0 xb h9 y34 ff1 fs5 fc0 sc1 lsd ws0">输入模块</div><div class="t m0 xb h9 y35 ff1 fs5 fc0 sc1 lsd ws0">输出模块</div><div class="t m0 xc h9 y36 ff1 fs5 fc0 sc1 lsd ws0">调节阀</div><div class="t m0 xd h9 y37 ff1 fs5 fc0 sc1 lsd ws0">燃料</div><div class="t m0 xe h9 y38 ff1 fs5 fc0 sc1 ls0 ws0">计</div><div class="t m0 xe h9 y39 ff1 fs5 fc0 sc1 ls0 ws0">算</div><div class="t m0 xe h9 y3a ff1 fs5 fc0 sc1 ls0 ws0">机</div><div class="t m0 xf h9 y3b ff1 fs5 fc0 sc1 lse ws0">热物料</div><div class="t m0 x10 h9 y3c ff1 fs5 fc0 sc1 lsd ws0">冷物料</div><div class="t m0 x11 h9 y3d ff1 fs5 fc0 sc1 lsd ws0">加热炉</div><div class="t m0 x12 ha y3e ff3 fs5 fc0 sc1 lsf ws0">TT</div><div class="t m0 x13 h9 y3f ff1 fs5 fc0 sc1 lsd ws0">热电偶</div><div class="t m0 x3 h7 y23 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x6 h7 y24 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0">2</div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.841248,0.000000,0.000000,1.841248,0.000000,0.000000]}'></div></div>
<div id="pf3" class="pf w0 h0" data-page-no="3"><div class="pc pc3 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/6254141774bc5c0105131c2e/bg3.jpg"><div class="t m0 x14 h3 y40 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">根据工艺要求，<span class="_ _6"></span>该系统要求加热炉的炉温控制在给定的范围内或者按照一定的时间曲线</div><div class="t m0 x3 h3 y41 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">变化。使用计算机进行控制，并在显示器上用数字或图形实时地显示温度值。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x14 h3 y42 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">假设加热炉使用的燃料为重油，<span class="_ _d"></span>并使用调节阀作为执行机构，<span class="_ _d"></span>使用热电偶来测量加热炉</div><div class="t m0 x3 h3 y43 ff1 fs1 fc0 sc1 ls3 ws0">炉内的温度。把热电偶的检测信号（电势信号<span class="_ _3"></span>）送入温度变送器，将其转换为电流信号（<span class="ff3 ls0">4</span></div><div class="t m0 x3 h3 y44 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">∽<span class="ff3 ls8">20mA</span>）<span class="_ _2"></span>，<span class="_ _4"></span>再将该电流信号送入输入装置。<span class="_ _4"></span>输入装置可以是一个模块也可以是一块板卡，<span class="_ _4"></span>它</div><div class="t m0 x3 h3 y45 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">将检测得到的信号转换为计算机可以识别的数字信号。<span class="_ _1"></span>计算机中的软件根据该数字信号按照</div><div class="t m0 x3 h3 y46 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">一定的控制算法<span class="_ _8"></span>（例如<span class="_ _9"> </span><span class="ff3 ls10">PID<span class="_"> </span></span>算法）<span class="_ _4"></span>进行计算，<span class="_ _8"></span>计算出来的结果通过输出模块转换为可以推动</div><div class="t m0 x3 h3 y47 ff1 fs1 fc0 sc1 ls3 ws0">调节阀动作的电流信号（<span class="ff3 ls0">4<span class="ff1">∽</span><span class="ls7">20mA</span><span class="ff1">）<span class="_ _e"></span><span class="ls3">。通过改变调节阀的阀门开度即可以改变燃料<span class="_ _3"></span>流量的大</span></span></span></div><div class="t m0 x3 h3 y48 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">小，<span class="_ _4"></span>从而达到控制加热炉炉温的目的。<span class="_ _4"></span>与此同时，<span class="_ _4"></span>计算机中的软件还可以将与炉温相对应的</div><div class="t m0 x3 h3 y49 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">数字信号以数值或图形的形式在计算机的显示器屏幕上显示出来。<span class="_ _1"></span>操作人员可以利用计算机</div><div class="t m0 x3 h3 y4a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的键盘和鼠标输入炉温的设定值，由此实现计算机监控的目的。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x14 h3 y4b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">上述计算机温度测控系统对生产过程实现自动控制可以分解为四个过程：<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 y4c ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> 1<span class="_ _7"></span><span class="ff1 ls3">）生产过程的被控参量（过程信号）通过测量环节转化为相应的电量或电参<span class="_ _3"></span>数，再由</span></div><div class="t m0 x3 h3 y4d ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">变送器或放大器变换成标准的电压信号或电流信号。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 y4e ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> 2<span class="_ _7"></span><span class="ff1 ls0">）电压信号或电流信号经过<span class="_ _9"> </span><span class="ff3">A/D<span class="_"> </span></span>转换后变成计算机可以识别的数字信号，并将其转换</span></div><div class="t m0 x3 h3 y4f ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">为人们易于理解的工程量（测量值）<span class="_ _2"></span>。<span class="ff3 ls11"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 y50 ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> 3<span class="_ _7"></span><span class="ff1 ls0">）计算机根据测量值与给定值的偏差，按一定的控制算法输出控制信号。<span class="ff3"> </span></span></div><div class="t m0 x14 h3 y51 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">4<span class="ff1 ls3">）控制信号作用于执行机构，<span class="_ _3"></span>通过调节物料流量或能<span class="_ _3"></span>量的大小来实现对生产<span class="_ _3"></span>过程的调</span></div><div class="t m0 x3 h3 y52 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">节。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y53 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">以上这四个过程是周期性的。<span class="_ _8"></span>输出控制信号的时间间隔则称为控制周期，<span class="_ _8"></span>采样过程信号</div><div class="t m0 x3 h3 y54 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的时间间隔则称为采样周期。<span class="_ _4"></span>采样周期和控制周期可以相同，<span class="_ _4"></span>也可以不同，<span class="_ _4"></span>但二者必须满足</div><div class="t m0 x3 h3 y55 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">生产过程的工艺需求。<span class="_ _4"></span>由此可知，<span class="_ _4"></span>工业计算机测控系统首先是一个实时计算机系统，<span class="_ _4"></span>这是工</div><div class="t m0 x3 h3 y56 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">业计算机测控系统的显著特点。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x15 h2 y57 ff2 fs2 fc0 sc1 ls4 ws1">1.2 <span class="ff1 sc0 ls5 ws0">计算机测控系统的任务和特点</span><span class="fs0 ls0 ws0"> </span></div><div class="t m0 x3 h6 y58 ff2 fs3 fc0 sc1 ls0 ws2">1.2.1 <span class="ff1 sc0 ls6 ws0">计算机测控系统的任务</span><span class="ws0"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y59 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">下面以生产过程控制系统为例来说明计算机测控系统的任务，<span class="_ _1"></span>因为它比较集中地体现了</div><div class="t m0 x3 h3 y5a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">计算机测控系统的各种功能。<span class="_ _5"></span>如图<span class="_ _9"> </span><span class="ff3 ls12">1-3<span class="_"> </span></span>所示，<span class="_ _5"></span>计算机测控系统借助传感器从生产过程中收集</div><div class="t m0 x3 h3 y5b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">信息，<span class="_ _8"></span>对生产过程中被控对象进行监视并提供控制信号。<span class="_ _8"></span>被收集的信息在不同层次上进行分</div><div class="t m0 x3 h3 y5c ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">析计算，<span class="_ _4"></span>得出对生产装置的调节量，<span class="_ _5"></span>完成自动控制，<span class="_ _4"></span>或者为生产管理人员、<span class="_ _5"></span>工程师和操作员</div><div class="t m0 x3 h3 y5d ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">提供所需要的信息。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x14 h3 y5e ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">由此可以看出，计算机测控系统应当完成下列任务：<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x14 h4 y5f ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x3 h7 y23 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x6 h7 y24 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0">3</div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.841248,0.000000,0.000000,1.841248,0.000000,0.000000]}'></div></div>
<div id="pf4" class="pf w0 h0" data-page-no="4"><div class="pc pc4 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/6254141774bc5c0105131c2e/bg4.jpg"><div class="t m0 x16 hb y60 ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">1<span class="ff1 sc0 ls3">．检测</span> </div><div class="t m0 x14 h3 y61 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">生产过程的参数大小是由传感器进行检测的。<span class="_ _7"></span>传感器产生与被测物理量<span class="_ _1"></span>（如温度、<span class="_ _7"></span>压力、</div><div class="t m0 x3 h3 y62 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">流量、液位等）成比例（一般为正比）的电信号。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x14 h3 y63 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">传感器信号在进入计算机系统的接口之前，<span class="_ _d"></span>首先要转换成一种标准形式，<span class="_ _d"></span>通常是把传感</div><div class="t m0 x3 h3 y64 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">器的<span class="_ _9"> </span><span class="ff3">0</span>～<span class="ff3 ls7">100</span>％量程转换成<span class="_ _9"> </span><span class="ff3">4</span>～<span class="ff3 ls7">20<span class="_ _a"></span>mA<span class="_"> </span></span>电流或<span class="_ _9"> </span><span class="ff3">1</span>～<span class="ff3 ls7">5V<span class="_"> </span></span>电压。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 y65 ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> <span class="ff1 ls0">另一类测量值是关于被控过程的状态信息。<span class="_ _d"></span>例如，<span class="_ _8"></span>阀门是否关闭？容器是否注满？泵是</span></div><div class="t m0 x3 h3 y66 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">否打开？这些信息是以开关量的形式提供给计算机的，通过继电器接点的开闭或<span class="_ _f"> </span><span class="ff3 ls13">TTL<span class="_ _f"> </span></span>电平</div><div class="t m0 x3 h3 y67 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的变化来表示。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 y68 ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> <span class="ff1 ls0">计算机也可通过串行或并行通信口直接接收数字量信息。<span class="_ _d"></span>目前，<span class="_ _8"></span>很多传感器都带有微处</span></div><div class="t m0 x3 h3 y69 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">理器（例如智能仪表）<span class="_ _2"></span>，可以直接给出数字量信息。<span class="ff3 ls11"> </span></div><div class="t m0 x5 hb y6a ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">2<span class="ff1 sc0 ls3">．执行机构的驱动</span></div><div class="t m0 x17 h6 y6b ff2 fs3 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x5 h3 y6c ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">对生产装置的控制通常是通过对阀门或伺服机构等执行机构进行调节，<span class="_ _1"></span>对泵和马达进行</div><div class="t m0 x3 h3 y6d ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">控制来达到的。<span class="_ _8"></span>计算机可以产生一串脉冲去驱动执行机构达到所需要的位置，<span class="_ _8"></span>可以通过继电</div><div class="t m0 x3 h3 y6e ff1 fs1 fc0 sc1 ls14 ws0">器接点闭合或产生某个电平的跳变去启动或停<span class="_ _3"></span>止某个马达，也可通过数<span class="ff3 ls0">/</span>模转换产生一个正</div><div class="t m0 x3 h3 y6f ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">比于某设定值的电压或电流去驱动执行机构。<span class="_ _8"></span>执行机构在收到控制信号之后，<span class="_ _8"></span>通常还要反馈</div><div class="t m0 x3 h3 y70 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">一个测量信号给计算机，以便检查控制命令是否被执行。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 hb y71 ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">3<span class="ff1 sc0 ls3">．控制</span></div><div class="t m0 x18 h6 y72 ff2 fs3 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x3 h3 y73 ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> <span class="ff1 ls0">利用计算机控制系统可以方便地实现各种控制方案。<span class="_ _1"></span>在工业过程控制系统中常用的控制</span></div><div class="t m0 x3 h3 y74 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">方案有三种类型：<span class="_ _4"></span>直接数字控制、<span class="_ _4"></span>顺序控制和监督控制。<span class="_ _4"></span>大多数生产过程的控制需要其中一</div><div class="t m0 x3 h3 y75 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">种或几种控制方案的组合。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h6 y76 ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">4<span class="ff1 sc0 ls3">．人一机交互</span><span class="fs3"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 y77 ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> <span class="ff1 ls0">计算机控制系统必须为操作员提供关于被控过程和控制系统本身运行情况的全部信息，</span></div><div class="t m0 x3 h3 y78 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">为操作员直观地进行操作提供各种手段，<span class="_ _4"></span>例如改变设定值，<span class="_ _4"></span>手动调节各种执行机构，<span class="_ _4"></span>在发生</div><div class="t m0 x3 h3 y79 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">报警的情况下进行处理等。<span class="_ _4"></span>因此，<span class="_ _5"></span>它应当能显示各种信息和画面，<span class="_ _5"></span>打印各种记录，<span class="_ _4"></span>通过专用</div><div class="t m0 x3 h3 y7a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">键盘对被控过程进行操作。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 y7b ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> <span class="ff1 ls0">此外，<span class="_ _4"></span>计算机控制系统还必须为管理人员和工程师提供各种信息，<span class="_ _4"></span>例如，<span class="_ _4"></span>生产装置每天</span></div><div class="t m0 x19 hc y7c ff1 fs6 fc0 sc1 ls15 ws0">通信接口</div><div class="t m0 x1a hc y7d ff1 fs6 fc0 sc1 ls15 ws0">模拟量输入通道</div><div class="t m0 x1b hc y7e ff1 fs6 fc0 sc1 ls15 ws0">开关量输出通道</div><div class="t m0 x1c hc y7f ff1 fs6 fc0 sc1 ls15 ws0">人—机接口</div><div class="t m0 x1b hc y80 ff1 fs6 fc0 sc1 ls15 ws0">开关量输入通道</div><div class="t m0 x1a hc y81 ff1 fs6 fc0 sc1 ls15 ws0">模拟量输出通道</div><div class="t m0 x1d hc y82 ff1 fs6 fc0 sc1 ls15 ws0">操作员</div><div class="t m0 x1e hc y7d ff1 fs6 fc0 sc1 ls16 ws0">传感器</div><div class="t m0 x1f hc y83 ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">微</div><div class="t m0 x1f hc y84 ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">型</div><div class="t m0 x1f hc y85 ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">计</div><div class="t m0 x1f hc y86 ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">算</div><div class="t m0 x1f hc y87 ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">机</div><div class="t m0 x1e hc y7e ff1 fs6 fc0 sc1 ls16 ws0">执行器</div><div class="t m0 x1e hc y80 ff1 fs6 fc0 sc1 ls16 ws0">传感器</div><div class="t m0 x1e hc y81 ff1 fs6 fc0 sc1 ls16 ws0">执行器</div><div class="t m0 x20 hc y88 ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">被</div><div class="t m0 x20 hc y89 ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">控</div><div class="t m0 x20 hc y8a ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">对</div><div class="t m0 x20 hc y8b ff1 fs6 fc0 sc1 ls0 ws0">象</div><div class="t m0 x21 hc y8c ff1 fs6 fc0 sc1 ls15 ws0">其它微机或设备</div><div class="t m0 x22 h8 y8d ff1 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0">图<span class="_ _c"> </span><span class="ff3 lsb ws3">1-3 </span>某生产过程控制系统框图<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h7 y23 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x6 h7 y24 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0">4</div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.841248,0.000000,0.000000,1.841248,0.000000,0.000000]}'></div></div>
<div id="pf5" class="pf w0 h0" data-page-no="5"><div class="pc pc5 w0 h0"><img class="bi x0 y0 w1 h1" alt="" src="https://static.pudn.com/prod/directory_preview_static/6254141774bc5c0105131c2e/bg5.jpg"><div class="t m0 x3 h3 y8e ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的工作记录以及历史情况的记录，<span class="_ _8"></span>各种分析报表等，<span class="_ _8"></span>以便掌握生产过程的状况和做出改进生</div><div class="t m0 x3 h3 y8f ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">产状况的各种决策。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 hb y90 ff2 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">5<span class="ff1 sc0 ls3">．通信</span></div><div class="t m0 x18 h6 y91 ff2 fs3 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x5 h3 y92 ff1 fs1 fc0 sc1 ls9 ws0">现今的工业过程控制系<span class="_ _a"></span>统一般都采用分级分散<span class="_ _a"></span>式结构，即由多台计算<span class="_ _a"></span>机组成计算机网</div><div class="t m0 x3 h3 y93 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">络，<span class="_ _5"></span>共同完成上述的各种任务。<span class="_ _5"></span>因此，<span class="_ _5"></span>各级计算机之间必须能及时地交换信息。<span class="_ _4"></span>此外，<span class="_ _5"></span>有时</div><div class="t m0 x3 h3 y94 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">生产过程控制系统还需要与其它计算机系统<span class="_ _4"></span>（例如，<span class="_ _4"></span>全厂的综合信息管理系统）<span class="_ _4"></span>进行数据通</div><div class="t m0 x3 h3 y95 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">信。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 hd y96 ff2 fs3 fc0 sc1 ls0 ws2">1.2.2 <span class="ff1 sc0 ls6 ws0">计算机测控系统的特点</span><span class="fs7 ws0"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 y97 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">计算机测控系统和一般常规测控系统相比，有如下突出特点：<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x14 h3 y98 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">1<span class="ff1 ls3">）技术集成和系统复杂程度高<span class="_ _3"></span>。计算机测控系统是计<span class="_ _3"></span>算机、控制、通信、电<span class="_ _3"></span>子等多种</span></div><div class="t m0 x3 h3 y99 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">高新技术的集成，<span class="_ _4"></span>是理论方法和应用技术的结合。<span class="_ _5"></span>由于信息量大、<span class="_ _4"></span>速度快和精度高，<span class="_ _5"></span>因此能</div><div class="t m0 x3 h3 y9a ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">实现复杂的控制规律，<span class="_ _8"></span>从而达到较高的控制质量。<span class="_ _8"></span>计算机测控系统实现了常规系统难以实现</div><div class="t m0 x3 h3 y9b ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的多变量控制、智能控制、参数自整定等。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x14 h3 y9c ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">2<span class="ff1 ls3">）实时性强。计算机测控系统<span class="_ _3"></span>是一个实时计算机系统<span class="_ _3"></span>，可以根据采集到的数<span class="_ _3"></span>据，立即</span></div><div class="t m0 x3 h3 y9d ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">采取相应的动作。<span class="_ _4"></span>例如，<span class="_ _5"></span>检测到化学反应罐的压力超限，<span class="_ _5"></span>可以立即打开减压阀，<span class="_ _4"></span>这样就避免</div><div class="t m0 x3 h3 y9e ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">了爆炸的危险。<span class="_ _8"></span>实时性是区别于普通计算机系统的关键特点，<span class="_ _8"></span>也是衡量计算机控制系统性能</div><div class="t m0 x3 h3 y9f ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">的一个重要指标。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 ya0 ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> 3<span class="_ _7"></span><span class="ff1 ls0">）<span class="_ _4"></span>可靠性高和可维修性好。<span class="_ _4"></span>这两个因素决定系统的可用程度。<span class="_ _4"></span>由于采取有效的抗干扰、</span></div><div class="t m0 x3 h3 ya1 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">冗余、<span class="_ _4"></span>可靠性技术和系统的自诊断功能，<span class="_ _4"></span>计算机测控系统的可靠性高且可维修性好。<span class="_ _4"></span>如有的</div><div class="t m0 x3 h3 ya2 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">工控机一旦出现故障，能迅速指出故障点和处理办法，便于立即修复。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h3 ya3 ff3 fs1 fc0 sc1 ls11 ws0"> 4<span class="_ _7"></span><span class="ff1 ls3">）环境适应性强。工业环境恶劣，要求工业控制机能适应高温、高湿、腐蚀<span class="_ _3"></span>、振动、</span></div><div class="t m0 x3 h3 ya4 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">冲击、灰尘等工业环境。一般的工业控制机有较高的电磁兼容性。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 ya5 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">5<span class="ff1 ls3">）控制的多功能性。计算机测控系统具有集中操作、实时控制、控制<span class="_ _3"></span>管理、生产管理</span></div><div class="t m0 x3 h3 ya6 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">等多种功能。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 ya7 ff3 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">6<span class="ff1 ls3">）应用的灵活性。由于软件功能丰富、编程方便和硬件体积小、重量<span class="_ _3"></span>轻以及结构设计</span></div><div class="t m0 x3 h3 ya8 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">上的模块化、标准化、使系统配置上有很强的灵活性。如一些工控机有操作简易的结构化、</div><div class="t m0 x3 h3 ya9 ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">组态化控制软件，硬件的可装配性、可扩充性也很好。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x5 h3 yaa ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">另外，<span class="_ _4"></span>技术更新快，<span class="_ _5"></span>信息综合性强，<span class="_ _4"></span>内涵丰富，<span class="_ _5"></span>操作便利等也都是计算机测控系统的特</div><div class="t m0 x3 h3 yab ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">点。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x23 h5 yac ff2 fs2 fc0 sc1 ls4 ws1">1.3 <span class="ff1 sc0 ls6 ws0">计算机测控系统的组成</span><span class="ls0 ws0"> </span></div><div class="t m0 x2 h3 yad ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">计算机测控系统可以分为硬件和软件两个部分，<span class="_ _7"></span>图<span class="_ _c"> </span><span class="ff3 lsa">1-4<span class="_"> </span></span>给出了一个计算机测控系统的组</div><div class="t m0 x3 h3 yae ff1 fs1 fc0 sc1 ls0 ws0">成原理简图。<span class="ff3"> </span></div><div class="t m0 x3 h7 y23 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0"> </div><div class="t m0 x6 h7 y24 ff3 fs4 fc0 sc1 ls0 ws0">5</div></div><div class="pi" data-data='{"ctm":[1.841248,0.000000,0.000000,1.841248,0.000000,0.000000]}'></div></div>
