第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)

1、武漢理工大學(xué) 材料學(xué)院 School of Materials Science and Technology Wuhan University of Technology計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用葉衛(wèi)平葉衛(wèi)平第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/本本 章章 要要 點(diǎn)點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與類型現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與類型計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制滲碳過程

2、系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)輸入部分輸入部分 由傳感器、放大由傳感器、放大( (變送變送) )器和器和A/DA/D轉(zhuǎn)換器等環(huán)節(jié)組成轉(zhuǎn)換器等環(huán)節(jié)組成輸出部分輸出部分 由由D/AD/A轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)節(jié)器、控制執(zhí)行器及接口電路轉(zhuǎn)換器、信號(hào)調(diào)節(jié)器、控制執(zhí)行器及接口電路自動(dòng)控制示意圖自動(dòng)控制示意圖檢測(cè)與控制系統(tǒng)的組成檢測(cè)與控制系統(tǒng)的組成1 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算

3、機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類2DDCDirect Digital Control SCC Supervisory Computer ControlDCS Distribution Control System 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)

4、計(jì)算出最優(yōu)操作條件及操作方案，操作人員直接操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 指被控對(duì)象的輸出(被控制量)對(duì)控制器的輸出沒有影響。 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出(被控制量)會(huì)反送回來影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2

5、.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)Eg. 加熱爐溫度自動(dòng)控制系統(tǒng) 控制器（微機(jī)控制裝置）執(zhí)行器（加熱器）被控對(duì)象（加熱爐）被控量（爐內(nèi)溫度）給定量（設(shè)定的溫度）檢測(cè)裝置（熱電偶）控制量（電壓）比較器 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)Eg.電冰箱溫度控制

6、系統(tǒng) 控制器（控制裝置）執(zhí)行器（制冷裝置）被控對(duì)象（電冰箱）被控量（冰箱實(shí)際溫度）給定量（設(shè)定的溫度）檢測(cè)裝置（冰箱溫控裝置）控制量（制冷量）比較器 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)(distributed control system)由多臺(tái)計(jì)算機(jī)分別控制生產(chǎn)過程中多個(gè)控制回路，同時(shí)又可集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的自動(dòng)控制系統(tǒng) 。 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第

7、二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)(distributed control system)Eg.煉鋼生產(chǎn)過程 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)分布式控制系統(tǒng)分布式控制系統(tǒng)(distributed control system)Eg.軋鋼生產(chǎn)過程 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算

8、機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)測(cè)控計(jì)算機(jī)選擇測(cè)控計(jì)算機(jī)選擇3單片單片微型計(jì)算微型計(jì)算機(jī)機(jī)(Single Chip Microcomputer) 它將組成微型計(jì)算機(jī)所必須部件（它將組成微型計(jì)算機(jī)所必須部件（CPU、ROM、RAM、I/O接口接口等等）集成在一個(gè)超大規(guī)模集成電路芯片上）集成在一個(gè)超大規(guī)模集成電路芯片上。 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.1 2.1 檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)檢測(cè)與控制系統(tǒng)組成和特點(diǎn)測(cè)控計(jì)

9、算機(jī)選擇測(cè)控計(jì)算機(jī)選擇3可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器(Programmable Logical Controller)PLC是以微處理器為核心的電子系統(tǒng)，它是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)是以微處理器為核心的電子系統(tǒng)，它是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置?？刂频幕A(chǔ)上發(fā)展而來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。 PLC的的過程控制過程控制是指對(duì)溫度、壓力和流量等模擬量的閉環(huán)控制。是指對(duì)溫度、壓力和流量等模擬量的閉環(huán)控制。 STD總線工業(yè)控制機(jī)總線工業(yè)控制機(jī)工業(yè)工業(yè)PC機(jī)機(jī) 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢

10、測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.2 2.2 現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)基本型基本型1傳感器1傳感器2傳感器n信號(hào)調(diào)理數(shù)據(jù)采集卡信號(hào)調(diào)理信號(hào)調(diào)理計(jì)算機(jī)輸出、繪圖顯示、打印參量1參量2參量n.信號(hào)獲取信號(hào)放大、預(yù)濾波量程切換、分時(shí)采樣、A/D、D/A轉(zhuǎn)換等控制中樞智能傳感器集成儀器 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.2 2.2 現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)通用接口型標(biāo)準(zhǔn)通用接口型2 GPIB ( General Purpose Interface Bus )，是采用通用接口

11、總線的儀器系統(tǒng)基于基于GPIB通信的通信的VXI檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.2 2.2 現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)通用接口型標(biāo)準(zhǔn)通用接口型2 VXI ( VME Bus Extension for Instrumentation ) ，是采用高速計(jì)算機(jī)總線VME，在儀器領(lǐng)域擴(kuò)展的新一代標(biāo)準(zhǔn)總線模塊化儀器系統(tǒng)。VXI嵌入式嵌入式CPU檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控

12、制系統(tǒng) http:/2.2 2.2 現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)通用接口型標(biāo)準(zhǔn)通用接口型2 PXI ( PCI Extension for Instrumentation ) ，是采用計(jì)算機(jī)總線，在儀器領(lǐng)域擴(kuò)展的總線模塊化儀器系統(tǒng)。PXI總線檢測(cè)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.2 2.2 現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)3微型化，微型化，MEMS器器網(wǎng)絡(luò)化，總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化，總線技術(shù)、Internet軟件化，軟件化，“軟件即是儀器

13、軟件即是儀器”集成化，系統(tǒng)集成、儀器集成集成化，系統(tǒng)集成、儀器集成智能化智能化，計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)、微處理器微處理器 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.32.3計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)傳感器傳感器(sensor)1能感受能感受規(guī)定的被測(cè)量規(guī)定的被測(cè)量并按并按一定的規(guī)律一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)可用輸出信號(hào)的器件或裝置。的器件或裝置。材料工程中常用傳感器材料工程中常用傳感器檢測(cè)對(duì)象檢測(cè)對(duì)象種類種類使用范圍使用范圍溫度溫度熱電偶熱電偶/熱電阻熱電阻中、高中、高/低溫度低溫度力力拉壓傳感器

14、拉壓傳感器壓力，力性壓力，力性位移位移電阻器電阻器,引伸計(jì)引伸計(jì)速度，轉(zhuǎn)速，角度速度，轉(zhuǎn)速，角度氣氛氣氛紅外儀，氧探頭紅外儀，氧探頭碳勢(shì)，氮?jiǎng)萏紕?shì)，氮?jiǎng)莨夤夤饷粼饷粼拷鹣?，定量金相，電化學(xué)電化學(xué)離子選擇電極離子選擇電極pH, 電導(dǎo)率電導(dǎo)率敏感元件傳感元件轉(zhuǎn)換電路非電量電參量電量被測(cè)量 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.32.3計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)12Tf采樣及其處理采樣及其處理2 A/D轉(zhuǎn)換包括轉(zhuǎn)換包括采樣和量化兩個(gè)過程采樣和量化兩個(gè)過程；采樣采樣是將時(shí)域上連續(xù)變化的信號(hào)

15、變?yōu)槭菍r(shí)域上連續(xù)變化的信號(hào)變?yōu)闀r(shí)域上離散的信號(hào)；時(shí)域上離散的信號(hào)；量化量化是將幅值可連續(xù)變化的信號(hào)變?yōu)殡x散值。是將幅值可連續(xù)變化的信號(hào)變?yōu)殡x散值。采樣形式（采樣形式（周期采樣）周期采樣,即tk+1-tk=常量；f(采樣頻率)連續(xù)量連續(xù)量采樣（離散化）采樣（離散化）量化（數(shù)字化）量化（數(shù)字化） 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.32.3計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)采樣及其處理采樣及其處理2采樣周期參考值物理量物理量采樣周采樣周期期/s備注備注流量流量1-5優(yōu)選優(yōu)選1-2壓力壓力3-10優(yōu)選

16、優(yōu)選6-8液面液面6-8溫度溫度15-20成份成份15-20采樣示意圖 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.32.3計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)延時(shí)等待A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束采樣讀取數(shù)據(jù)(1)延時(shí)采樣啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)采樣讀取數(shù)據(jù)(2)查詢采樣查詢A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束？NY等待采樣及其處理采樣及其處理2采樣方式（采樣方式（延時(shí)、查詢和中斷方式采樣）啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束由接口發(fā)出中斷請(qǐng)求(3)中斷方式等待中斷CPU響應(yīng)中斷執(zhí)行中斷服務(wù)程序 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在

17、材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.32.3計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)YnynyYnyny|1|1|采樣及其處理采樣及其處理2數(shù)字濾波（數(shù)字濾波（限幅濾波、算術(shù)平均、中位值法和延遲數(shù)字濾波法nyny1限幅濾波算術(shù)平均 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.32.3計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)A/D(Analog/Digital)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換3D/A (Digital/Analog)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換4被控對(duì)象執(zhí)行結(jié)構(gòu)D/A轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī)多路轉(zhuǎn)換

18、開關(guān)放大器控制或檢測(cè)模擬量采樣保持A/D轉(zhuǎn)換計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.32.3計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)基礎(chǔ)傳感器傳感器信號(hào)處理信號(hào)處理A/DD/A計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)顯示顯示檢測(cè)檢測(cè)預(yù)處理預(yù)處理轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換調(diào)理調(diào)理界面界面數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量信號(hào)處理信號(hào)處理模模擬擬世世界界數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和外部模擬世界的關(guān)系數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和外部模擬世界的關(guān)系 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.42.4計(jì)算機(jī)

19、加熱爐溫度控制計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成14集中控制各工藝參數(shù)集中控制各工藝參數(shù)可靠性可靠性高，精度高精度高抗干擾性好抗干擾性好可調(diào)節(jié)參數(shù)范圍寬可調(diào)節(jié)參數(shù)范圍寬 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.42.4計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成1D(z)G(s)D/A放大與伺服電動(dòng)機(jī)A/D溫度檢測(cè)與變換計(jì)算機(jī)溫度設(shè)定值爐溫溫度控制系統(tǒng)示意圖溫度控制系統(tǒng)示意圖 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢

20、測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.42.4計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制溫度測(cè)量溫度測(cè)量2非線性補(bǔ)償非線性補(bǔ)償A/D轉(zhuǎn)換器精度轉(zhuǎn)換器精度Eg. 鎳鉻-鎳硅熱電偶熱電勢(shì),在273K時(shí)為0 mV, 1473K時(shí)為48.81mV。使用8位A/D轉(zhuǎn)換器能把1473K以下的熱電勢(shì)256等分。其最小分辨率為48.81/256=0.19mV, 約為5K,若用12位A/D轉(zhuǎn)換器,其最小分辨率為48.81/4096=0.012mV,約為0.3K,因此,若要高精度測(cè)量溫度,需使用高位數(shù)的A/D轉(zhuǎn)換器。 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與

21、控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.42.4計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制計(jì)算機(jī)加熱爐溫度控制溫度控制溫度控制2PID 控制控制積分分離積分分離PID控制控制(Proportional Plus Integral Derivative Action)積分分離與一般積分分離與一般PID溫度控制溫度控制 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.52.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程控制滲碳過程控制1井式滲碳爐工作過程示意圖井式滲碳爐工作過程示意圖采用微機(jī)實(shí)時(shí)、精確地控制加熱設(shè)備和溫度、碳勢(shì)、滲碳時(shí)

22、間等主要參數(shù)，便可達(dá)到對(duì)工藝過程的良好控制。 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.52.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程控制滲碳過程控制1滲碳過程中的控制參數(shù)滲碳過程中的控制參數(shù)爐溫爐溫碳勢(shì)碳勢(shì)滲層深度滲層深度 n=(E/0.144T)-5Cg式中式中CgCg為氣氛中的碳勢(shì)；為氣氛中的碳勢(shì)；E E為氧化鋯探頭輸出毫伏數(shù)；為氧化鋯探頭輸出毫伏數(shù)；T T為絕對(duì)溫度為絕對(duì)溫度滲碳時(shí)間滲碳時(shí)間 增量式增量式PIDPID模型模型 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第

23、二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.52.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程控制滲碳過程控制1根據(jù)氣體滲碳工藝要求，應(yīng)該對(duì)爐溫、碳勢(shì)、滲碳時(shí)間、機(jī)械動(dòng)作等進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。本系統(tǒng)由1臺(tái)上位機(jī)和4臺(tái)下位機(jī)組成。下位機(jī)完成數(shù)據(jù)采集、處理，輸出控制信號(hào)，參數(shù)設(shè)定與修改，顯示，聲光報(bào)警及與上位機(jī)通信聯(lián)絡(luò)等功能；上位機(jī)則需將下位機(jī)所有信息進(jìn)行綜合處理。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.52.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

24、滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.52.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.52.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.5

25、2.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.52.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)滲碳過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1 計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用 第二章第二章計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)與控制系統(tǒng) http:/2.52.5滲碳過程系統(tǒng)控制滲碳過程系統(tǒng)控制)4(),(2)3(),()2(),(21) 1 (),(2424222222224243222/122212TPfPPCKCCHCHTPPfPPPCKCCOHHCOTPfPPCKCCOCOTPfPPCKCCCOCOCHHCHsatppCOOHOHHCOsatppOOCOsatppCOCOCOsatpp碳勢(shì)控制原理碳勢(shì)控制原理2satpcCCa 結(jié)論結(jié)論：當(dāng)溫度一定，碳勢(shì)Cp與爐氣CO2，H2O，O2，CH4，CO，