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计算机控制技术计算机控制技术Computer Control Technology（3）TANG NAN&Dragon1第三章 数据采集与数据处理数字滤波误差修正超限报警线性化处理标度变换TANG NAN&Dragon2第一节 数据采集系统结构数据采集与数据处理的任务：采集工艺参数后以数字量的形式进行运算、存储、显示、传送等操作。单机数据采集系统结构框图 TANG NAN&Dragon3 数据采集系统程序流程示例 主程序流程图 中断子程序流程图 TANG NAN&Dragon4采样过程 傅立叶级数离散信号的频谱图 脉冲函数函数 连续函数TANG NAN&Dragon5第二节数字滤波方法特点（1）无需硬件，因此可靠性高，不存在阻抗匹配、特性波动、非一致性等问题。（2）只要适当改变滤波程序有关参数，就能方便的改变滤波特性，使用方便灵活（3）数字滤波可实现多通道共用。可对低频信号实现滤波等。TANG NAN&Dragon6数字滤波器o 1程序判断法（限幅；限速）o 2算术平均法o 3加权平均法o 4中值法o 5 惯性法TANG NAN&Dragon71.程序判断滤波限幅滤波 限速滤波 程序判断滤波适用于变化比较缓慢的参数 TANG NAN&Dragon8程序判断滤波if c(n)-c(n-1)m then c(n)=c(n-1)限幅滤波效果示意滤波前滤波后TANG NAN&Dragon92.平均值滤波算术平均主要适用于压力、流量等周期性脉动信号的平滑加工，这类信号的特点是信号往往在某一数值范围附近作上、下波动，即干扰是周期性的。加权平均滤波 算术平均滤波 TANG NAN&Dragon103.中值滤波y(n)=median(x(n-2),x(n-1),x(n)TANG NAN&Dragon114.一阶惯性滤波程序流程框图惯性滤波 TANG NAN&Dragon12一阶惯性滞后滤波程序清单MOVMUL1_H,COEFF1_HMOVMUL1_L,COEFF1_LMOVMUL2_H,DATA1_HMOVMUL2_H,DATA1_LACALL MULTD MOVBUFF1,PR_H MOVBUFF2,PR_L MOVMUL1_H,COEFF2_H MOVMUL1_L,COEFF2_LMOVMUL2_H,DATA2_HMOVMUL2_H,DATA2_L ACALL MULTDCLRCMOVA,PR_HADDA,BUFF1 MOVPR_H,AMOVA,PR_LADDC A,BUFF2 MOVPR_L,A TANG NAN&Dragon13第三节 线性化处理原因：信号与所代表的物理量不是线性关系 例如：差压流量测量p1p2金属铂在 0650 范围内，有TANG NAN&Dragon14线性化处理方法公式计算法：公式计算法：通过已知的数学表达式计算处理。查表法：查表法：内存中建立相应的表格通过查表实现。插值法：插值法：分段按直线近似处理TANG NAN&Dragon15第四节 误差修正和标度变换 传感器温度误差修正 一阶温度误差修正模型 零点漂移的修正 测量某种标准信号或已知状态信号，以此修正测量结果 1.误差修正TANG NAN&Dragon162.标度变换一般线性标度变换公式：一般线性标度变换公式：？被测参数的起点被测参数的起点A0所对应的所对应的A/D转换值设定为转换值设定为0，即，即N0=0,变换式可以改写为：变换式可以改写为：非线性系统：需同时进行线性化处理和标度变化处理非线性系统：需同时进行线性化处理和标度变化处理原因：1.A/D之前的I/V、前置放大等处理需要恢复；2.A/D之后的二进制数不便于人观察；TANG NAN&Dragon173.超限报警报警类型动作类型系统报警；高高报警；高报警；低报警；低低报警；等警铃报警；灯报警；闪烁报警；声报警；画面报警；等程序示例 采样数据A;If A A_HHigh_Alarm then Action1;If A A_High_Alarm then Action2;If A A_Low_Alarm then Action3;If A A_LLow_Alarm then Action4;endTANG NAN&Dragon18第四节 监控组态软件计算机控制系统Windows环境下监控层软件通用开发平台面向上位机的监控与数据采集功能支持常见厂家的硬件设备向控制/管理层提供软硬件接口TANG NAN&Dragon19组态软件主要功能设备间进行数据交换；设备数据与计算机图形画面上元素的关联；处理数据报警及系统报警；历史数据库管理；报表的生成和打印输出；具有与第三方程序的接口，方便数据共享。一般组态软件由下列组件组成：图形界面系统、控制功能组件、实时数据库系统、I/O驱动程序。TANG NAN&Dragon20监控组态软件特点（1）延续性和可扩充性 硬件设备或结构或用户需求发生改变时，不需作很多修改即可完成软件的更新；（2）封装性 所能完成的功能都包装起来，用户不需掌握太多的编程语言技术；（3）通用性 提供底层设备（PLC、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的I/O Driver、开放式的数据库和画面制作工具，能完成具有多媒体功能和网络功能的工程。TANG NAN&Dragon21监控组态软件工作原理TANG NAN&Dragon22常用监控组态软件Wonderware IntouchIntellution iFixSeimens WinCC北京亚控：组态王三维力控：力控昆仑通态：MCGSTANG NAN&Dragon23组态组态(Configuration)操作人员根据应用对象及控制任务的要求，配置(包括对象的定义、制作和编辑，对象状态特征属性参数的设定等)用户应用软件的过程。组态软件可以被看做为“应用程序生成器”，是完成系统硬件与软件沟通、建立现场与监控层沟通的人机界面的软件平台。它的应用领域不仅仅局限于工业自动化领域。工业控制领域是组态软件应用的重要阵地。TANG NAN&Dragon24监控画面例1:流程画面TANG NAN&Dragon25监控画面例2:总貌画面TANG NAN&Dragon26监控画面例3:仪表画面TANG NAN&Dragon27监控画面例4:调整画面TANG NAN&Dragon28监控画面例5:调整画面TANG NAN&Dragon29监控画面例6:实时趋势画面TANG NAN&Dragon30监控画面例7:历史趋势画面时间范围前翻半页后翻半页当前显示在数据库中位置本页时间本页描述时间轴时 间 轴指示时间显示全部曲线消隐全部曲线TANG NAN&Dragon31监控画面例8:报警画面TANG NAN&Dragon32监控画面例9:故障画面TANG NAN&Dragon33硬件配置组态TANG NAN&Dragon34数据库组态TANG NAN&Dragon35控制回路组态TANG NAN&Dragon36监控画面生成TANG NAN&Dragon37报表画面生成TANG NAN&Dragon38报警画面生成TANG NAN&Dragon39趋势画面生成TANG NAN&Dragon40思考题思考题 下列那些关于一阶惯性数字滤波的结论是正确的？A.在高频段和模拟滤波器特性相近。B.适用于变化较快的采样信号。C.是一种数字低通滤波器。D.有相位滞后作用。答：C，DTANG NAN&Dragon41思考题思考题 为哪种数字滤波的基本公式？A.算术平均滤波 B.加权平均滤波C.中值滤波 D.限幅滤波答：ATANG NAN&Dragon42作业作业 3-23-43-73-9TANG NAN&Dragon43小结小结 v有监控组态的基本概念v掌握线性化、标度变化等常用预处理的原理和应用v熟悉几种常用数字滤波的原理及方法TANG NAN&Dragon44
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