現(xiàn)場(chǎng)總線與上位站通信分析報(bào)告

...11/11科技學(xué)院分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)研究報(bào)告(2011--2012年度第一學(xué)期)名稱(chēng)：分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)課題：基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的智能儀表與上位站通信設(shè)計(jì)分析院系：動(dòng)力工程系班級(jí)：學(xué)號(hào)：學(xué)生：指導(dǎo)教師：大中老師成績(jī)：日期：2011年12月30日《分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、目的與要求1．通過(guò)本課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生加深對(duì)所學(xué)課程容的理解和掌握；2．結(jié)合工程問(wèn)題，培養(yǎng)提高學(xué)生查閱文獻(xiàn)、相關(guān)資料以與組織素材的能力；3．培養(yǎng)鍛煉學(xué)生結(jié)合工程問(wèn)題獨(dú)立分析思考和解決問(wèn)題的能力；4．要求學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)課程的基本理論和設(shè)計(jì)方法，根據(jù)工程問(wèn)題和實(shí)際應(yīng)用方案的要求，進(jìn)行方案的總體設(shè)計(jì)和分析評(píng)估；5．報(bào)告原則上要求依據(jù)相應(yīng)工程技術(shù)規(guī)進(jìn)行設(shè)計(jì)、制圖、分析和撰寫(xiě)等。二、主要容1．每個(gè)學(xué)生依據(jù)個(gè)人情況選擇課程設(shè)計(jì)題目；2．分散控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)與安全可靠性措施綜述；3．分散控制系統(tǒng)工程應(yīng)用方案設(shè)計(jì)分析；4．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展應(yīng)用綜述；5．基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的工程應(yīng)用方案設(shè)計(jì)分析；6．分散控制系統(tǒng)差錯(cuò)、容錯(cuò)控制技術(shù)設(shè)計(jì)分析；7．工程師站、操作員站功能應(yīng)用綜述；8．現(xiàn)場(chǎng)控制站工程應(yīng)用控制方案設(shè)計(jì)分析；8．SOE、事故追憶技術(shù)分析綜述；9．分散控制系統(tǒng)接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與可靠性分析；10．分散控制系統(tǒng)電源安全供電系統(tǒng)配置方案綜述。三、進(jìn)度計(jì)劃序號(hào)設(shè)計(jì)容完成時(shí)間備注1選擇課程設(shè)計(jì)題目，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料12月26日2文獻(xiàn)資料的學(xué)習(xí)根據(jù)所選題目進(jìn)行方案設(shè)計(jì)12月27日3與指導(dǎo)教師討論設(shè)計(jì)容、修改設(shè)計(jì)方案12月28日4撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告12月29日5課程設(shè)計(jì)答辯12月30日四、設(shè)計(jì)成果要求1．針對(duì)所選題目的國(guó)外應(yīng)用發(fā)展概述；2．課程設(shè)計(jì)正文容，包括設(shè)計(jì)方案、硬件電路和軟件流程，以與綜述、分析等；3．課程設(shè)計(jì)總結(jié)或結(jié)論以與參考文獻(xiàn)；4．要求設(shè)計(jì)報(bào)告規(guī)完整按照《華北電力大學(xué)課程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)格式》撰寫(xiě)。五、考核方式《分散控制系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)》課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)如下：1．課程設(shè)計(jì)報(bào)告；2．獨(dú)立工作能力與設(shè)計(jì)過(guò)程的表現(xiàn)；3．答辯時(shí)回答問(wèn)題情況。成績(jī)綜合評(píng)定分為優(yōu)、良、中、與格、不與格五個(gè)等級(jí)。學(xué)生：指導(dǎo)教師：大中2011年12月30日1總線技術(shù)簡(jiǎn)介基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF（FieldbuseFoundation）以ISO/OSI開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)模式為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層上增加了用戶(hù)層。用戶(hù)層主要針對(duì)自動(dòng)化測(cè)控應(yīng)用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，采用設(shè)備描述語(yǔ)言規(guī)定了通用的功能塊集?；饡?huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)容包括FF通信協(xié)議、用于完成開(kāi)放互聯(lián)模式中第2-7層通信協(xié)議的通信棧、用于描述設(shè)備特性、參數(shù)、屬性與操作接口的DDL設(shè)備描述語(yǔ)言、設(shè)備描述字典、用于實(shí)現(xiàn)測(cè)量、控制、工程量轉(zhuǎn)換等功能的功能塊、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)度、管理等功能的系統(tǒng)軟件技術(shù)以與構(gòu)筑集成自動(dòng)化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。編輯本段背景基金會(huì)總線（FF，F(xiàn)oundationFieldbus）是在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有專(zhuān)有良好發(fā)展前景的技術(shù)。其前身是以美國(guó)Fisher－Rosemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門(mén)子等80家公司制訂的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150家公司制訂的WorldFIP協(xié)議。屈于用戶(hù)的壓力，這兩大集團(tuán)于1994年9月合并，成立了現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)，致力于開(kāi)發(fā)出國(guó)際上統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議。它以ISO/OSI開(kāi)放系統(tǒng)層上增加了用戶(hù)層。用戶(hù)層主要針對(duì)自動(dòng)化測(cè)控應(yīng)用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，采用設(shè)備描述語(yǔ)言規(guī)定了通用的功能塊集。由于這些公司是該領(lǐng)域現(xiàn)場(chǎng)自控設(shè)備發(fā)展方向的能力，因而由它們組成的基金會(huì)所頒布的現(xiàn)場(chǎng)總線規(guī)具有一定的權(quán)威性。編輯本段兩種通信速率基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為31．25kbps，通信距離可達(dá)1900m（可加中繼器延長(zhǎng)），可支持總線供電防爆環(huán)境。H2的傳輸可為1Mbps和2．5Mbps兩種，其通信距離分別為750m和500m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線、光纜和無(wú)線發(fā)射，協(xié)議符合IEC1158－2標(biāo)準(zhǔn)。其物理媒介的傳輸信號(hào)采用曼徹斯特編碼。編輯本段主要技術(shù)容基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的主要技術(shù)容，包括FF通信協(xié)議、用于完成開(kāi)放互連模型中第2～7層通信協(xié)議的通信棧（CommunicationStack）?犛糜諉枋鏨璞柑卣鰲⒉問(wèn)?、屬性與操作功能塊；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)度、管理等功能的系統(tǒng)軟件以與構(gòu)筑集成自動(dòng)化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。1996年在芝加哥舉行的ISA96展覽會(huì)上，由現(xiàn)場(chǎng)總線基金組織實(shí)施，首次向世界展示了來(lái)自40多家廠商的70多種符合FF協(xié)議的產(chǎn)品并將這些分布在不同樓層展覽大廳不同展臺(tái)上的FF展品，用醒目的橙紅色電纜，展現(xiàn)了基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的基本概貌?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與上位站通信設(shè)計(jì)概括現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)被認(rèn)為是DCS的有力取代者．由于現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)議眾多。不同協(xié)議的兼容性問(wèn)題一直困擾工業(yè)界。為此許多現(xiàn)場(chǎng)總線組織(或生產(chǎn)廠家)提出基于以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。目前，各生產(chǎn)廠家的作法都是在自身的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備基礎(chǔ)上．增加高速以太網(wǎng)HSE(HighSpeedEthemet)連接器或相應(yīng)轉(zhuǎn)換設(shè)備。同樣存在不同生產(chǎn)廠家設(shè)備的互換性問(wèn)題；到目前為止還沒(méi)有完全基于高速以太網(wǎng)的自動(dòng)化儀表(變送器和執(zhí)行器)。本文設(shè)計(jì)的智能儀表并不僅是一個(gè)變送器或執(zhí)行器，而是具備必備的上層控制功能．能夠完成必要的控制過(guò)程，相當(dāng)于將現(xiàn)有DCS控制功能分散于各個(gè)底層設(shè)備中。而上層設(shè)備只有相當(dāng)于DCS的工程師站和操作員站。結(jié)合通用組態(tài)軟件可以完成控制系統(tǒng)的組態(tài)、下載．形成底層的智能自動(dòng)化儀表和高層的智能系統(tǒng)軟件。為控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分散化、智能化、協(xié)調(diào)性、集成方式打下基礎(chǔ)。1．總體方案1．1系統(tǒng)功能系統(tǒng)主要功能是實(shí)現(xiàn)工業(yè)中的智能儀表的數(shù)據(jù)和上位機(jī)之問(wèn)高速以太網(wǎng)的傳輸。通過(guò)儀表的智能前端把智能儀表的數(shù)據(jù)采集起來(lái)，智能前端利用部的TCMP協(xié)議．通過(guò)高速以太網(wǎng)以數(shù)據(jù)包的形式發(fā)送給上位機(jī)中。在上位機(jī)將適當(dāng)?shù)目刂扑惴K聯(lián)結(jié)起來(lái)之后。將它形成一個(gè)組態(tài)文件，下載到智能儀表中運(yùn)行．調(diào)用相應(yīng)的算法．從而來(lái)完成特定的控制功能。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)圖的對(duì)比如下。1．2分層結(jié)構(gòu)描述相鄰控制關(guān)聯(lián)密切的在同一交換機(jī)下．形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的控制子網(wǎng)．整個(gè)控制可以有幾個(gè)到幾十個(gè)甚至上百個(gè)控制子網(wǎng)。子網(wǎng)間由上層核心交換機(jī)完成(必要時(shí)可以使用多個(gè))．子網(wǎng)間只通信必要的信息。核心交換機(jī)可以連接數(shù)據(jù)服務(wù)器與工程師站和操作員站。這樣就使得控制功能徹底分散到底層智能儀表中。上層完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理、工程師站、操作員站功能。網(wǎng)絡(luò)都是冗余系統(tǒng)。同時(shí)每個(gè)智能儀表采用雙網(wǎng)卡結(jié)構(gòu)，必要時(shí)儀表可以采用雙CPU冗余設(shè)計(jì)。1．3智能儀表控制功能的實(shí)現(xiàn)每個(gè)智能儀表完成部分乃至全部的控制策略．在組態(tài)過(guò)程中可以將整個(gè)系統(tǒng)的智能儀表看作_個(gè)整體進(jìn)行組態(tài)、下裝。控制功能實(shí)現(xiàn)可以由儀表間進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)用。控制可由智能儀表間協(xié)作完成，可采用如(DCOM、COORBRA)或采用群Agent的方法?？刂乒δ芸梢栽谧泳W(wǎng)遷移，協(xié)作完成整個(gè)控制任務(wù)。整個(gè)控制功能可以在線互為備份。2．硬件結(jié)構(gòu)2．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)智能儀表的智能前端通過(guò)TCP，IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議連接到交換機(jī)上。我們對(duì)每個(gè)智能儀表分配一個(gè)IP地址．上位機(jī)通過(guò)不同的IP地址．從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定儀表的通訊。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸距離增大時(shí)．可以通過(guò)增加交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。2．2智能前端的硬件結(jié)構(gòu)智能前端主要由基于ARM核的微處理器AT9lRM9200，100M以太網(wǎng)控制器芯片RTL8100，串口電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232以與RS232串口與RJ45接口組成。結(jié)構(gòu)如圖所示．匾M強(qiáng)篙戡躒2．3以太網(wǎng)接口電路與實(shí)現(xiàn)方法以太網(wǎng)接口硬件電路使用的芯片主要有微處理器AT91RM9200、RTLSl00、AM29I、V002B、74Lvl38等。其中AM29L、V002B是Flash存儲(chǔ)器。主要用來(lái)存放程序，由于A四1RM9200微處理器帶16kB的SRAM和126k的BootROM，足夠存放數(shù)據(jù)。故此方案無(wú)需擴(kuò)展RAM。TS7023是個(gè)隔離濾波器。RJ45為100BaseT的以太網(wǎng)接口連接器。74LVl38提供RTL8100的片選信號(hào)。9346是采用4線SPI串行接口的EEPROM．容量為墩B(64x16bit)主要保存RTL8100的配置信息。00H。03H的地址空同用于l字儲(chǔ)舢100配置寄存器CONFIGI～CONFIG4的上電初始化值：地址04H～llH存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址即物理地址：地址12H。7FH存儲(chǔ)即插即用的配置信息。RTL8100通過(guò)引腳EECS、EESK、EEDI控制9346的CS、SK、DI引腳，通過(guò)EEDO接收9346的DO引腳狀態(tài)。RTL8100復(fù)位后讀取9346的容并設(shè)置部寄存器的值。舢100是性?xún)r(jià)比高且?guī)в屑床寮从霉δ艿娜p工以太網(wǎng)控制器。它的主要特性包括：符合EtherenetU與IEEE802．3標(biāo)準(zhǔn)；全雙工，收發(fā)可同時(shí)達(dá)到lOOMbitYs的速率；置16kB的SRAM，用于收發(fā)緩沖。降低對(duì)主處理器的要求；支持U四，AUI，BNC自動(dòng)檢測(cè)。還支持對(duì)lOOBaseT拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自動(dòng)極性修正。RTL8100部有兩塊RAM區(qū)一塊16kB．地址為0x4000～0x7髓；一塊32字節(jié)，地址為0x0000,-．Ox001f。RAM按頁(yè)存儲(chǔ)，每256字節(jié)為一頁(yè)。本方案中將RTL8100的RAM的前12頁(yè)(0x4000-4)x4bff)作為發(fā)送緩沖區(qū)．后52頁(yè)渤幽00。ox7m)作為接收緩沖區(qū)．第O頁(yè)只有32個(gè)字節(jié)，用來(lái)存儲(chǔ)以太網(wǎng)的物理地址。RTL8100具有32個(gè)輸出／輸入地址，地址偏移量為00H。1FH。其中00H，0FH共16個(gè)地址為寄存器地址．寄存器分為pageO、pagel、page2、page3，由RTL8100中的命令寄萬(wàn)方數(shù)據(jù)2010年第26期科技曩向?qū)?/p>

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存器CR中的PSl和PSO位來(lái)決定要訪問(wèn)的頁(yè)。復(fù)位端口包括18H一1FH共8個(gè)地址，用予RTL8100的復(fù)位。3．軟件結(jié)構(gòu)linux作為支撐系統(tǒng)，所有程序均采用基于GGC的C語(yǔ)言編寫(xiě)．而且它具有可讀性強(qiáng)、容易移植、開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單、調(diào)試方便的優(yōu)點(diǎn)。3．1hnux簡(jiǎn)介“nllx是由LinusBenedictTorvalds等眾多軟件高手共同開(kāi)發(fā)的．是一種能運(yùn)行于多種平臺(tái)(如PC與其兼容機(jī)、Alpha工作站、SUNSpare工作站)、源代碼公開(kāi)、免費(fèi)、功能強(qiáng)大、遵守POSIX標(biāo)準(zhǔn)、與Unix兼容的操作系統(tǒng)。Linux運(yùn)行的硬件平臺(tái)起初是Intel386、486、Penfium、PentiumPro等?，F(xiàn)在，還包括A1pha,PowerPC、Spare等。Linux不但支持32位，還支持64位如Alpha。Linux不但支持單CPU，還支持多CPU。3．2以太網(wǎng)接口程序設(shè)計(jì)。編寫(xiě)控制以太網(wǎng)接口程序的步驟為。3．2．1用C語(yǔ)言庫(kù)函數(shù)作為源文件加入項(xiàng)目中．將用到的頭文件包含進(jìn)項(xiàng)目中。3．2．2RTL8100初始化：控制ARM對(duì)RTL8100復(fù)位引腳re8t迸行復(fù)位，啟動(dòng)RTLSl00工作。設(shè)置接收狀態(tài)寄存器RCR和發(fā)送狀態(tài)寄存器TcR。劃分接收緩沖區(qū)和發(fā)送緩沖區(qū)．并使之處于接收狀態(tài)。3．2．3傳輸數(shù)據(jù)包：發(fā)送過(guò)程是通過(guò)執(zhí)行遠(yuǎn)程DMA寫(xiě)操作進(jìn)行，給要發(fā)送數(shù)據(jù)加上以太網(wǎng)首部，即目的地址、源地址和類(lèi)型字段，使之符合以太網(wǎng)幀格式，傳至RTL8loo發(fā)送緩沖區(qū)，啟動(dòng)包發(fā)送命令即可。3．2．4接收數(shù)據(jù)包：RTL8100通過(guò)DMA方式讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。首先查詢(xún)狀態(tài)寄存器CURR判斷是否有數(shù)據(jù)分組到達(dá)。如果有則啟動(dòng)遠(yuǎn)程DMA讀．接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)值判斷數(shù)據(jù)包是否完好．以便繼續(xù)讀取其它數(shù)據(jù)．進(jìn)而根據(jù)所讀以太網(wǎng)首部中的協(xié)議類(lèi)型．轉(zhuǎn)向相應(yīng)的協(xié)議處理程序。4．結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)采用了一種新穎的嵌入式控制器．在產(chǎn)品性能上有了很大的提高，價(jià)格便宜。可以在工業(yè)控制中使用。并且為控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)分散化、智能化、協(xié)調(diào)性、集成方式打下基礎(chǔ)。同時(shí)建立具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)體系。采用這樣的控制系統(tǒng)可以大量節(jié)省控制設(shè)備投資．簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)．整體提高控制系統(tǒng)的可靠性。打破國(guó)外對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的壟斷，為我國(guó)控制技術(shù)設(shè)備在一個(gè)高層次上發(fā)展提供很好的技術(shù)支持。2智能儀器儀表的簡(jiǎn)介2.1智能儀器儀表簡(jiǎn)介儀器儀表（英文：instrumentation）儀器儀表是用以檢出、測(cè)量、觀察、計(jì)算各種物理量、物質(zhì)成分、物性參數(shù)等的器具或設(shè)備。真空檢漏儀、壓力表、測(cè)長(zhǎng)儀、顯微鏡、乘法器等均屬于儀器儀表。廣義來(lái)說(shuō)，儀器儀表也可具有自動(dòng)控制、報(bào)警、信號(hào)傳遞和數(shù)據(jù)處理等功能，例如用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制中的氣動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，和電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表，以與集散型儀表控制系統(tǒng)也皆屬于儀器儀表。2.2智能儀器儀表的作用科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，儀器是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要“工具”。著名科學(xué)家王大珩先生指出，“機(jī)器是改造世界的工具，儀器是認(rèn)識(shí)世界的工具”。儀器是工業(yè)生產(chǎn)的“倍增器”，是科學(xué)研究的“先行官”，是軍事上的“戰(zhàn)斗力”，是現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)的“物化法官”。不言而喻，儀器在當(dāng)今時(shí)代推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常重要的地位。1.儀器是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要前提和根本保障。人類(lèi)發(fā)展史上任何一次大的飛躍都是基于工具的巨大創(chuàng)新和根本變革驅(qū)動(dòng)的，作為“工具”的科學(xué)儀器的發(fā)展和創(chuàng)新往往是催生科技創(chuàng)新的重要要素。2.儀器是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)防安全的重要保障。儀器是保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家安全不可或缺的重要基礎(chǔ)條件。首先，著名科學(xué)家錢(qián)學(xué)森先生指出：“新技術(shù)革命的關(guān)鍵技術(shù)是信息技術(shù)。信息技術(shù)由測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)三部分組成。測(cè)量技術(shù)則是關(guān)鍵和基礎(chǔ)”。3.儀器是推進(jìn)和諧社會(huì)建設(shè)的重要力量。目前，全球的資源枯竭、環(huán)境污染等問(wèn)題成為社會(huì)健康發(fā)展的瓶頸；食品安全問(wèn)題、公共突發(fā)事件、疾病診斷、易燃易爆化學(xué)危險(xiǎn)品等給人民的生活帶來(lái)了嚴(yán)重影響，這些重大問(wèn)題的解決都離不開(kāi)先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和手段。2.3應(yīng)用效果1、集中管理各地客戶(hù)資源，統(tǒng)一客戶(hù)信息的平臺(tái)。2、提高工作效率，并對(duì)現(xiàn)有資源進(jìn)行整合、共享。3、使業(yè)務(wù)人員的行為更加有效，了解業(yè)務(wù)員的行動(dòng)狀態(tài)。4、梳理現(xiàn)在的業(yè)務(wù)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)銷(xiāo)售的過(guò)程化管理。2.4智能儀器智能儀器是把一個(gè)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)嵌入到數(shù)字式電子測(cè)量?jī)x器中而構(gòu)成的獨(dú)立式儀器。嵌入的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以是芯片級(jí)，如單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理(DigitalSignalProcessing,DSP)等，模板級(jí)如PC-4。也可以是系統(tǒng)級(jí)，如微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可編程單芯片系統(tǒng)(SystemonaProgrammableChip,SOPC)等。智能儀器在結(jié)構(gòu)上自成一體，有的儀器部還帶有專(zhuān)用的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通用接口總線(GeneralPurposeInterfaceBus,GPIB)接口，能獨(dú)立完成測(cè)試。智能儀器由于引入了計(jì)算機(jī)，功能強(qiáng)大，性能優(yōu)異，使用靈活、方便，是現(xiàn)階段高檔電子儀器的主體。如離子污染測(cè)試儀，上PIN機(jī)，雙盤(pán)研磨機(jī)，剝離強(qiáng)度測(cè)試儀，拉脫強(qiáng)度測(cè)試儀等都采用智能技術(shù)的現(xiàn)代化精密檢測(cè)儀器，又比如納米智能機(jī)器人。隨著新技術(shù)、新工藝和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能儀器還在不斷發(fā)展，不斷推出新，不斷提高智能水平。2．5發(fā)展主流隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和自動(dòng)化程度的不斷提高，中國(guó)儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。儀器儀表產(chǎn)品的高科技化，必將成為日后儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。世界近20年來(lái)，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)、高密封技術(shù)、特種加工技術(shù)、集成技術(shù)、薄膜技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、納米技術(shù)、激光技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)和生物技術(shù)等高新技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。這一背景和形勢(shì)，不斷地向儀器儀表提出了更高、更新、更多的要求，如要求速度更快、靈敏度更高、穩(wěn)定性更好、樣品量更少、檢測(cè)微損甚至無(wú)損、遙感遙測(cè)更遠(yuǎn)距、使用更方便、成本更低廉、無(wú)污染等，同時(shí)也為儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力，并成了儀器儀表進(jìn)一步發(fā)展的物質(zhì)、知識(shí)和技術(shù)基礎(chǔ)。尤其需要指出：近10年來(lái)，由于包括納米級(jí)的精密機(jī)械研究成果、分子層次的現(xiàn)代化學(xué)研究成果、基因?qū)哟蔚纳飳W(xué)研究成果，以與高精密超性能特種功能材料研究成果和全球網(wǎng)絡(luò)技術(shù)推廣應(yīng)用成果等在的一大批當(dāng)代最新技術(shù)成果的競(jìng)相問(wèn)世，使得儀器儀表領(lǐng)域發(fā)生了根本性的變革。通過(guò)分析可以看出，高科技化不但是現(xiàn)代儀器儀表的主要特征，而且是振興儀表工業(yè)的必由之路，也是新世紀(jì)儀器儀表與其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。2.6性能衡量?jī)x器儀表性能的主要技術(shù)指標(biāo)有精確度、靈敏度、響應(yīng)時(shí)間等。精確度表示儀表測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量真值的一致程度。儀器儀表的精確度常用精確度等級(jí)來(lái)表示，例如0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)等。0.1級(jí)表儀表總的誤差不超過(guò)±1.0%圍。精確度等級(jí)數(shù)小，說(shuō)明儀表的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差都小，也就是這種儀表精密。靈敏度表示當(dāng)被測(cè)的量有一個(gè)很小的增量時(shí)與此增量引起儀表示值增量之比，它反映儀表能夠測(cè)量的最小被測(cè)量。響應(yīng)時(shí)間是指儀表輸入一個(gè)階躍量時(shí)，其輸出由初始值第一次到達(dá)最終穩(wěn)定值的時(shí)間間隔，一般規(guī)定以到達(dá)穩(wěn)定值的95%時(shí)的時(shí)間為準(zhǔn)。此外，還有重復(fù)性、線性度、滯環(huán)、死區(qū)、漂移等性能技術(shù)指標(biāo)。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不斷對(duì)儀器儀表提出更高更新的要求。儀器儀表的發(fā)展趨勢(shì)是不斷利用新的工作原理和采用新材料與新的元器件，例如利用超聲波、微波、射線、紅外線、核磁共振、超導(dǎo)、激光等原理和采用各種新型半導(dǎo)體敏感元件、集成電路、集成光路、光導(dǎo)纖維等元器件。其目的是實(shí)現(xiàn)儀器儀表的小型化，減輕重量、降低生產(chǎn)成本和更便于使用與維修等。另一重要的趨勢(shì)是通過(guò)微型計(jì)算機(jī)的使用來(lái)提高儀器儀表的性能，提高儀器儀表本身自動(dòng)化、智能化程度和數(shù)據(jù)處理能力。儀器儀表不僅供單項(xiàng)使用，而且可能過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口和數(shù)據(jù)通道與電子計(jì)算機(jī)結(jié)合起來(lái)，組成各種測(cè)試控制管理綜合系統(tǒng)，滿足更高的要求。儀器儀表儀器儀表元器件“十五”與2010年前，盡快開(kāi)發(fā)出一批適銷(xiāo)對(duì)路、市場(chǎng)效果好的產(chǎn)品，品種占有率達(dá)到70%～80%，高檔產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)60%以上；通過(guò)科技攻關(guān)、新品開(kāi)發(fā)，使產(chǎn)品質(zhì)量水平達(dá)到國(guó)際20世紀(jì)90年代末水平，部分產(chǎn)品接近國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平。信息技術(shù)電測(cè)儀器主要發(fā)展電測(cè)儀器軟件化、智能化技術(shù)，總線式自動(dòng)測(cè)試技術(shù)，綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)，新型元器件測(cè)量技術(shù)與測(cè)試儀器，在線測(cè)試技術(shù)，信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品測(cè)試技術(shù)，多