第五章 计算机测控系统

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CCANLowworksFFprofibusPC机系统：DCSPLC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520055%920085%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）ElectnomagneticCompatibility一.微控制芯片通用型8048805180196c166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。AdvanceRiscMachines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（3.3V2.2V）工业用（3.3V5V）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很到但净收益份额小）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Virtualinstrument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PXINI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TMIVI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86~Labview1.0forMackntosh90~Labview2.095~forwindows9598~Labview5.099~forlinux2002~Labview6.02003~Labview7.0EX四.labview(NI)平台1。Labview主要功能（网站）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SoLuTionWizard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-232PLC(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Whilefor循环Case选择顺序结构文件保存读取，SpreadSheet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/IPUDP支持工作站通信（苹果机AppleEvent/prizes）2。Labview开发系统及版本1）.三套开发系统PDSFDSBDS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VISa：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VIS3.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+BC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