浅谈现代测控系统的发展及其应用

浅谈现代测控系统的发展及其应用摘要：现代测控技术是建立在计算机信息基础上的一门新兴技术，是测量技术、微电子技术、计算机技术、网络技术和通信技术等多种技术相互渗透、相互结合、综合发展的一门新兴学科。本文主要论述了现代测控技术的特点及应用实例，并对其未来的发展前景进行了展望。关键词：现代测控技术智能化虚拟化集成化应用Abstract:Moderncontroltechnologyisbuiltonthebasisofcomputerinformationonanemergingtechnology,measurementtechnology,microelectronicstechnology,computertechnology,networktechnologyandcommunicationtechnologyandothertechnologymutualpenetration,combinedwithcomprehensivedevelopmentofanewSubject.Thisarticlediscussesthecharacteristicsofmodernmeasurementandcontroltechnologyanditsapplicationexamples,andtheprospectsforitsfuturedevelopmentprospects.Keywords:ModernControlTechnologyIntelligentvirtualapplication现代测控技术是一门高新技术，以测控、测量、电子等学科为基础，涉及计算机技术、信息处理技术、电子技术、自动控制技术、测试测量技术、仪器仪表技术及网络技术等领域。随着现代科学技术的飞速发展和不断融入，加快了现代测控技术的发展，使其正朝着智能化、集成化、微型化、虚拟化、网络化和远程化的方向大步迈进。作为一门实践性很强的技术，现代测控技术在工业、农业和国防等领域的应用广度和深度正不断的扩大，并将为改进技术水平和提高生产率做出巨大的贡献。1现代测控系统概述现代测控系统是一个综合系统，其目的是实现生产过程的自动化控制，它以计算机技术为核心，并集控制和测量为一体。1.1现代测控系统的组成现代测控系统的组成大致可以分为五个部分，即：①控制器部分。是系统的控制中心和指挥中心，主要指计算机、小型机、单片机等。②程控设备和仪器。包括：激励源、程控伺服系统、各种程控开关及仪器、执行元件、存储器件、显示器件等。③测控应用软件。包括I/O接口软件、可执行应用程序和仪器驱动程序等。④总线与接口部分。包括连接器、电缆、插槽、机械接插件等。它是连接控制器与各种设备、程控仪器的通路，以完成数据、命令及消息的交换与传输。⑤被测对象。主要是指生产线、系统、子系统、被测设备等，通过电缆、开关、接插件等于测控设备相连接。根据测控任务的不同，被测对象也是千差万别的。1.2现代测控系统的基本类型按照结构不同，现代测控系统可以分为三类：基本型、闭环控制型和标准通用接口型。基本型测控系统主要由传感器、数据采集卡、信号调理和计算机组成。它能够完成对多点的实时、快速测量，并能进行信号和数据分析，消除干扰，最终做出判别。闭环控制型是指应用于闭环控制系统的测试系统，其过程的自动控制可归纳为实时数据采集、实时控制、实时判断决策三个阶段。标准通用接口型是由模块组合而成，并且所有模块的对外接口都是按照规定标准设计的。2现代测控技术的特点2.1网络化Internet为代表的计算机信息网络的快速发展和技术的逐渐完善，突破了地域和事件上的限制，使现代测控技术得到很大的进步。现代测控技术具有网络化的特点，测控技术与网络技术的结合，使组建网络化、分布式的测控系统变得十分方便快捷。随着现代网络信息技术的迅猛发展及许多相关技术的不断完善，网络信息系统的规模得到越来越快的壮大。现代测控技术的广泛应用，使得通信、国防、气象和航空航天等领域也得到广泛、有效的运用。2.2智能化现代测控系统中所应用的设备都是智能化的，具有方便快捷、灵活、功能多样等特点，使得现代测控技术得到很大的提高。随着人工智能技术的不断引进和发展以及微电子技术的发展，智能化的仪器设备越来越高科化，其计算方法和计算能力都得到很大的加强和提高。2.3数字化数字化的测控特点在现代测控技术中起着非常重要的作用。数字化在测控领域中的主要应用体现在多个方面：传感器的数字化控制，控制器到远程终端设备的数字化控制，信号处理、通信等过程的数字化控制等。2.4分布式化现代测控技术设备可以分布设在多个地方，可以有效地检测出最符合和最需要仪器设备的地方。分布式化测控技术是以网络技术和微型计算机术为基础的，采用将系统内所使用设备分布式地连接起来，组合成为最符合要求的分布式测控系统。在仪器设备生产过程的控制过程中，分布式的测控系统可以实现测量—控制—管理的全自动化，能够在很大程度上降低测控成本，提高测控效率。分布式测试系统有许多优点：安全可靠，某一部分出现故障不会影响其他部分系统的正常运作；可以不断开发增加新的功能模板或者是新的接口，加强系统功能；采用并行处理，运行速度相当快速；使用方式灵活，可以单模块系统，也可以多模块系统组网等等。3现代测控技术的发展现代测控技术以计算机技术为核心,集控制和测量为一体,实现过程控制的自动化,已经在很多方面得到了广泛的应用。3.1发展现状现代测控系统是一个综合系统,分为基本型、闭环控制型和标准通用接口型三大类型,主要包括控制器部分、程控设备和仪器、测控应用软件、总线与接口部分、被测对象等五个部分。随着科学技术的不断进步,现代测控技术飞速发展,并广泛应用于现代社会经济发展的方方面面。然而,与世界发达国家相比,我国的现代测控技术水平还存在不少差距,主要表现在智能化、数字化、微型化等方面。尚未达到一个高水平的阶段。因此,我国必须在引进高科技的先进设施的同时,借鉴国外高科技的技术发展模式,积极开拓创新,推进我国测控市场的发展,提升我国高新技术含量产品在国际市场竞争中的竞争力。3.2发展趋势及前景首先,日臻先进的科学技术为现代测控技术的迅速发展提供了技术保障,开放化、标准化已经成为现代测控技术发展的趋势。无论从技术角度,还是从市场角度来看,开放化测控技术都是现代测控技术的发展趋势,也将成为市场应用的主流。它可以让我们直接接触到开放标准下的先进测控技术,并融入到这种技术标准之中,标准化、开放化将减少新技术的重新开发,节省重复开发成本,因此,推进开放性测控技术的应用有着十分重要的意义。当前,我国正处于产业结构迅速转变的阶段,测控技术的开放化和标准化趋势给了国内测控行业一个极好发展机遇,为此,我们要清晰的看到这一点,把握现代测控技术走向开放化、标准化的趋势,推动我国现代测控技术的创新与发展。其次,随着科学技术的不断创新与网络技术的进步,现代测控技术正朝着网络化的方向迈进。随着现场总线的迅猛发展与Jini软件技术的问世,现代测控系统不仅将现场的智能仪表和装置作为节点,通过网络将节点连同控制室内的仪器仪表和控制装置联成有机的测控系统,而且可使联网的任何仪器设备实现其自身功能的同时,还能为其他仪器设备加以利用。网络技术进步并全面介入,实现了微机化仪器的联网,高档测量仪器设备以及测量信息的地区性、全国性乃至全球性资源共享,远程数据采集与测控,远程设备故障诊断,各等级计量标准跨地域实施直接的数字化溯源比对,水、电等费用等的自动抄表等,具体到计量测试、测控技术及仪器仪表各领域,从而使得测控网络的功能显著增强,应用领域及范围明显扩大,测控系统的功能远远大于系统中各独立个体功能的总和。4现代测控技术的应用4.1新型传感器技术传感技术是当今世界发展最迅速的高新技术之一。为了适应现代科学技术的发展，新型传感器逐渐融入了诸如计算机技术、智能技术和网络技术等新技术，使其结构更加完善，功能更加强大。新型传感器技术的应用体现在：①微型化气体传感器广泛应用于交通、医学、化工、机器人、国防、防伪等领域。②数字化传感器在实际生产和生活中应用广泛，如：银行监控、测量环境温度、图像传感器等。③集成化传感器主要用于温度测量、压力测量和视觉测量。④智能化传感器的典型应用，如：火车机车的状态监测、心内压监控系统等。⑤网络化传感器在工业、农业、军事国防、医疗、抢险救灾、环境监测、城市管理、反恐等许多领域具有潜在的实用价值和重要的科研价值。4.2现代测控总线技术在现代测控系统中，利用总线技术可以在很大程度上简化测控系统结构，增加系统的可靠性、开放性、兼容性及可维护性，从而降低系统成本。现代测控总线技术的应用有：①GPIB总线技术利用计算机实现了对仪器的操作和控制，促使测控技术向大规模测控系统的方向迅速发展。②USB总线具有低成本、速度快、使用灵活、即插即用、易于扩展等优点，在低速设备上应用广泛。③IEEE总线具有支持多种总线速率、支持等时和异步两种传输方式、分层的硬件和软件、支持点对点传输、可扩展总线、错误检测和处理等优点，成为外部硬盘、视频设备、高度数字音频和其他高速外设的首选接口。④自动化系统与设备正朝着现场总线体系结构的方向前进，将极大的促进企业网络和自动化相关行业的发展。⑤LXI总线有着巨大的竞争潜力和广阔的发展空间，尤其适合于多个单位合作研究开发生产的项目和分布在不同地区的研发机构。4.3虚拟仪器技术虚拟仪器技术是计算机辅助测试领域的一项重要技术，是现代仪器技术和现代计算机技术深层次结合的产物，具有功能强大、交互性、灵活性、系列化和模块化、网络化等优点。虚拟仪器技术的应用也较广泛，如：①利用虚拟仪器技术测量不同进口压力和转速下的液力变矩器的性能参数。②虚拟仪器技术用于蚕茧无损质量检测。③利用虚拟仪器计算机视觉软件和开发工具，开发出计算机自动化秧苗分析系统，可用于预测在最后发芽期限发芽良好的秧苗数量及监视秧苗质量。④虚拟仪器技术用于农机监控、检测上及农机现代化管理与教育。4.4远程测控技术常见的远程测控技术有：专线远程测控技术、电话网远程测控技术、以太网远程测控技术和无线通信远程测控技术。远程测控技术的应用主要有：①基于Internet的远程测控技术，在核电站检测、电网运行监控、石油输送管道的远程监控、机器人的远程监控等领域应用广泛。②基于现场总线的远程测控技术，主要应用于现场总线仪表、现场总线网络、现场总线远程测控系统等的监测。③基于无线通信的远程测控技术特别适用于用户密度不高、距离较远、不易布线和地理环境复杂的地区和情况。5结语现代测控技术是现代工业技术中的重要支柱，现代测控技术的迅猛发展可以为整个社会技术的进步和产业的升级起到改造和推动提升的巨大作用，越来越多的创新、高科技测控自动化的成果得到广泛应用。现代测控技术的未来发展将朝着标准化、智能化、系统化及系统功能的综合性等趋势发展，并更加标准化、开放化、全球化，推动技术水平的提高。参考文献[1]刘志刚.现代测控技术的发展及其应用探析［J］.机电信息，2012(12):120-121.[2]李欣国.浅谈现代测控技术及其应用［J］.中小企业管理与科技，2010(16):247.[3]孙亮.现代测控技术的发展及应用［J］.电子质量,2006(10):3-5.[4]徐晓峰.基于LabVIEW的现代测控技术实验室的建设[J].仪器仪表用户.2007(3).[5]吕辉.现代测控技术[J].西安电子科技大学出版社.2006.5.