《计算机测控系统》PPT课件.ppt

第五章 计算机测控技术,5.1. 用于测量的计算机系统 一.系统结构： 以CPU为中心， 转向以总线为中心 CCAN Lowworks FF profibus PC机系统： DCS PLC 现场总线 嵌入式系统：PC104 单片机,二. 系统组成 前向通道 后向通道,三. A/D 转换器,三.系统的抗干扰问题 （电源电路，抗干扰）,1.电源电路 （1）提供测控计算机的能量。由交流电源转换为低压交流稳压直流，由一种直流源（如蓄电池，干电池）转换为多种直流电源。 （2）要求稳压 ，稳流 ，功率电源，要求高效率,满荷效率,三.系统的抗干扰问题 1.电源电路,（3）低纹波个数 加大电源滤波 消除交流滤波,（4）变压器电源电路：体积大，磁干扰， 纹波较大，多回路（绕组多） 输入电源要求（220V10%） 开关电源电路：体积小，干扰大，纹波较大 （主 次滤波）多回路实现电源宽（80-200V） （5）电源模块与程控电源 电源模块：使用广泛。国产量大， 质量有所提高（合资为主） 程控电源（以为核心的电源）： 1.程控电源 2.交流稳 定电源 3直流电源 4.不间断电源,三.系统的抗干扰问题 1.电源电路,三.系统的抗干扰问题 2.电磁干扰及抗干扰技术,机电测控一体化 即EMC（抗干扰） Electnomagnetic Compatibility,一. 微控制芯片 通用型 8048 8051 80196 c166 功能型 DSP 片上系统 二. ARM芯片 1。美国ARM公司：以卖操作系统为主业。Advance Risc Machines 各大芯片厂商生产 我国内以廉价的三菱芯片为主 INTEL 有商用（3.3V 2.2V） 工业用（3.3V 5V）,5.2 嵌入式系统中的片上系统,2。芯片特点：,(1). 32位CPU内核：支持PC结构，32位数据地址 (2)片内大容量flash（128M,64M,2M,1M）,可扩展2GB (3)低功耗，可扩展性能好， 宜于实现 a，b，c项,3。ARM技术开发： 特点：研究其操作系统,a.利用国外资源，开发费用昂贵（国外通用）提出硬件结构方案，操作系统研制好及嵌于芯片内。 b.自行开发（国内IT积极开拓急需懂ARM的技术人才（IT产品每年GDP很高，但净收益份额小）其他行业尚未进入，空白阶段）,2003年清华（与ARM公司联合进行） 东大（进一套装置） 理工大与南航积极介入 本校：两套仿真ARM板 方向：工业在线仪表的ARM开发即操作系统设计,5.3 虚拟仪器及Lab技术,一.虚拟仪器及其系统 Virtual instrument 1.与常规仪器相区别： 特点 （1）涵盖面宽，在一定程度上不顾及是什么测量，有“虚”的概念 （2）以PC为中心，靠软件支持，与传统硬件支持和区别 （3）VI已成为测控技术中一个重要分支实质是将测量图形 控制 通信集成化，并提供这种支持 （4）VI是实验室（Lab）的重要测试用平台，同时也是工业自动化及其智能控制的重要平台,一.虚拟仪器及其系统,2.VIS：三层次-核心（与DCS总线相比较，系统较小，价格较为低廉） (1)计算机PC，便携，PC104 (2)仪器硬件（控制对象） (3)传感器及数字量 (4)开发软件及系统,二 . NI的网页组合图 PC+卡,a.嵌入式数据采集卡（用一般DCS系统） 包括图像卡，串口卡，运动控制卡等， 即支持用户板卡，也支持自产卡 b.VXI/VME和PXI NI的支持卡件 卡件有相应的A/D决定VXI和PXI的性能，通道数，采样分辨率等 c.GPIB/VXI 支持标准仪器总线,VXI ：你为测量试验提供的硬件可直接介入被测单元，在软件系统支持下实现被测量的数据条等，数据库处理，图形现实通信等功能 提供软件平台支持即Labview,三. 虚拟仪器与软测量,软测量：由易于测量的变量通过机理分析和智能算法推到不易测定的变量 模块定义： RT模块 数据记录和监控模块 图像开发 测试软件模块 驱动库 频谱分析 数字滤波 小波分析等模块,四. labview (NI)平台,1概述：为PC的VIS提供以软件为中心的过程处理，图形分析，数据表达，网络连接 四大功能的平台，以试验测量的初衷，发展至今逐渐转向自动化控制 2发展：83开发的初期 86Labview 1.0 for Mackntosh 90Labview 2.0 95for windows95 98 Labview 5.0 99for linux 2002 Labview 6.0 2003 Labview 7.0 EX,四. labview (NI)平台 1。Labview主要功能 （网站 ./labview）可取的评估版,(1)界面操作（人机对话） 按钮/开关/LEDS 滑块显示（数字） 图形/图表 选项页面 信息提示（如帮助等） (2)数据采集 SoLuTion Wizard 向导： 单点（多）输入输出 波形采集 图像，信号实现 数字握手协议 周期及脉冲密度测量 (3)仪器驱动控制： GPIB/CAMAC ，VXI/PXI 串口RS-232 PLC,(4)信号处理及数字运放 信号处理：信号发生，曲线拟合，宿函数，滤波 波形处理：失真分析，频率响应，功率谱密度, 容差限制测量 数字运放：微分方程 优化 Gammal/Bessel/Sacobl/Beta 函数计算，线代概率与统计 与Matlab脚本语言连接,1. Labview主要功能,（5）编程功能 布尔运放，多数据类型结构，自定义子程序 While for循环 Case 选择 顺序结构 文件保存读取，Spread Sheet列表，二进制/ASC/HTML高级报告生成 连接功能：数据库 DLLs/共字库 （Debug）调试：断点，探针，单步执行过程量,1. Labview主要功能,1. Labview主要功能,(6)通信TCP/IP UDP 支持工作站通信 （苹果机 Apple Event/prizes）,2。Labview开发系统及版本,1）.三套开发系统 PDS FDS BDS 专业开发系统PDS： 最全面 源代码控制工具和所有功能模拟 生成独立运行程序（.EXE）包括各种实时（RT）模块 用于较大型系统和较深层次的系统建立和软件分析,完整开发系统FDS： 常用版： 支持NI的各种软件板卡 测量分析和数字函数 DDL（动态连接库）及ActiveX 网络发布，三维绘图 用于提供开发测量的自动化系统工具,2。Labview开发系统及版本,2。Labview开发系统及版本,基础板 ： 测量版，数据采集和分析，仪器控制， 简单数据显示,2）.开发系统的套件结构 多套开发系统均有支持不同PC的操作系统的版本,2。Labview开发系统及版本,3。Labview下开发过程（一般）,1.组建VIS确定硬件接口及安装驱动 2.定义解决方案：图形化程序（非文本程序） 单一VIS a：创建前面板用户界面 b.添加功能 c.组成流程图 多 VIS:d.通过数据流编程和模块实验多VIS 3.建立前面板 由控制面板的系统选择控件（ActiveX）及其数据库方式 （数显仪表，测量器，水槽，装置，表格，图形等）,4.添加功能 由功能模板选择相应的图标如加法运放 A+B C 放大，乘法， 连接多模板与控件数量间的数据传输 加上数据分析（如频谱显示滤波前显示等） 如需联网，文本等（文件），输入输出，均在此完成 5.组合流程图 以上完成即可组合成流程图，通过运行调试，实现全部功能 6.多VIS交换组合 AVIS输出可做为BVIS（+eVis）的输入,5。Labview区别与其他组态软件的三大特点,数据流编程 非线性结构，编制功能，执行顺序决定功能模块数据流动，实现多任务，RT容易 模块化及层次化 易于实现多VIS间的交换与组合，可实现用户的VIS库 高性能图形的编辑器： 在编译器会有优化处理的最佳编码生成 开发出的程序适用于告诉运行的环境,