14-2 第二節(jié) 帶計算機的檢測系統(tǒng)簡介

第二節(jié)帶計算機的檢測系統(tǒng)簡介一、帶計算機的檢測系統(tǒng)的特點及功能1.性能價格比高；2.設計靈活性高；3.操作方便；4.有強大的運算功能；5.具有記憶功能；6.有自校準功能；7.能進行自動故障診斷。1/31/20231二、帶計算機的檢測系統(tǒng)的工作流程

巡回檢測概念:

計算機首先向多路采樣開關陣列的選通地址譯碼器寫入準備采樣的傳感器地址，由譯碼器接通該地址對應的采樣開關，所要采樣的信號被連接到放大器，放大后的信號經(jīng)A/D轉換器轉換成數(shù)字量，計算機通過數(shù)據(jù)總線接受該信號。一個采樣點采樣結束后，計算機轉而發(fā)送第二個采樣地址，對第二個傳感器采樣，直至全部被測點均被采樣完畢為止。計算機不可能在同一時刻讀取所有傳感器來的信號，而是分時但快速地輪流讀取所有的被測量，這種采樣方式稱為“巡回檢測”。1/31/202328通道巡回檢測數(shù)據(jù)采集器8個傳感器信號輸入端口1/31/20233簡易數(shù)字濾波技術概念

在工業(yè)中經(jīng)常采用如下軟件抗干擾技術：對存在干擾和隨機誤差的信號進行等精度快速多次采樣，然后先舍去第一個采樣值，再舍去若干個最大值和最小值，將余下的幾個中間值求算術平均值，該算術平均值可以認為是排除了干擾后的較正確的結果，這種方法有時也被稱為簡易數(shù)字濾波。

1/31/20234三、系統(tǒng)中的幾種重要部件

1.采樣開關

(1)干簧繼電器：干簧繼電器主要由驅動線圈和干簧管組成，驅動線圈繞在干簧管外面。當線圈通以額定電流后，干簧管中的兩根常開彈簧片互相吸引而吸合。它的耐壓較高，額定電流較大，導通電阻接近零，驅動功率約幾十毫瓦。耗電較大、速度較慢是干簧繼電器的主要缺點。

干簧管1/31/20235

(2)CMOS模擬采樣開關

CMOS模擬采樣開關是一種傳輸模擬信號的可控半導體開關。它的控制端處于“有效”狀態(tài)時，內部的P溝道MOS管或N溝道MOS管導通，模擬開關處于導通狀態(tài)，導通電阻約幾歐至幾百歐（視型號而定）。當控制端處于“無效”狀態(tài)時開關截止，截止電阻大于108Ω。CMOS模擬開關的優(yōu)點是集成度高，動作快（小于1s）、耗電省等。缺點是有一定的導通電阻、各通道間有一定的漏電、擊穿電壓低、易損壞等。

1/31/202362.放大器從傳感器來的信號有許多是毫伏級的弱信號，須經(jīng)放大才能進行A/D轉換。系統(tǒng)對放大器的主要要求是：精度高、溫度漂移小、共模抑制比高、頻帶寬至直流。目前常用的放大器有以下幾種型式：一種是高精度、低漂移的雙極型放大器；另一種為隔離放大器，它帶有光電隔離或變壓器隔離的低漂移信號放大器，以及一個高隔離的DC/DC電源。1/31/20237精密隔離放大器舉例

線性誤差：小于0.01%

輸入阻抗：1MΩ

隔離度：2500V/50Hz/1min

工作溫度：-10℃～+60℃1/31/202383.A/D轉換器（ADC）

放大器放大后的模擬信號必須進行A/D轉換才能由計算機進行運算處理。目前采用較多的A/D轉換器有兩大類：一類是并行A/D轉換器，另一類是串行A/D轉換器。在并行A/D轉換器中，又有逐位比較型和雙積分型之分。前者轉換速度較快，有8位、12位、16位等規(guī)格。位數(shù)越高，精度也越高，但價格也相應提高；后者轉換速度較慢（每秒10次左右），但價格便宜。常見的有3位半、4位半等規(guī)格。

1/31/20239A/D轉換器的光耦接口電路

1/31/2023104.D/A轉換器（DAC）與接口電路

計算機運算處理后的數(shù)字信號有時必須轉換為模擬信號，才能用于工業(yè)生產的過程控制。它的輸入是計算機送出的數(shù)字量，它的輸出是與數(shù)字量相對應的電壓或電流。如果在計算機與D/A之間插入多路光耦合器就能較好地防止工業(yè)控制設備干擾計算機的工作。如果使用多路采樣保持器，只要使用一只D/A即可進行多路D/A轉換。

1/31/202311

D/A轉換器的光耦接口電路

4~20mA1/31/202312四、可編程序控制器中的傳感器接口板

傳感器與PLC的聯(lián)系主要是輸入接口。不同的“I/O模板”與各種不同的傳感器配套：模擬量輸入模板、開關量輸入模板、計時/計數(shù)模板、中斷控制模板、溫度輸入控制模板等。用戶不必自行設計接口電路，只要按照說明書選購不同功能的模板即可構成完整的自動檢測控制系統(tǒng)。

三菱系列可編程控制器1/31/202313可編程序控制器中的光耦接口電路分析

PLC的開關量輸入電路1—現(xiàn)場開關盒2—傳輸線3—電源4—光耦合器

當現(xiàn)場開關S（例如行程開關）閉合時，反相器IC2的輸出是高電平還是低電平？LED亮還是暗？（請說出分析過程）。1/31/202314第三節(jié)帶計算機的檢測技術應用實例一、陶瓷隧道窯溫度、壓力監(jiān)測控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)涉及熱工參數(shù)的測量。它采用工控機，它帶有硬盤、總線接口、彩色顯示器、打印機等。該系統(tǒng)將巡回數(shù)據(jù)采集電路及控制電路裝在獨立的接口箱中，其中裝有定時器、計數(shù)器、并行輸入／輸出接口等，接口箱與主機之間通過并行接口插卡與計算機通信。

1/31/202315隧道窯外形1/31/202316隧道窯計算機檢測控制系統(tǒng)框圖煤氣噴嘴1/31/202317二、智能化流量積算儀

所謂智能化流量積算儀，就是使用計算機技術，將一次儀表送來的流量信號對時間作積分，求出流量累積總量的儀器。

1/31/202318智能化流量積算儀原理（以上圖NY-Ⅰ型為例）

智能化流量積算儀采用差壓法測量瞬時流量，因此必須首先測出差壓⊿p。由于溫度和壓力會引起流體的密度的變化，有時還需要進行溫度補償和壓力補償，所以必須測出流體的溫度和壓力。如果使用熱電偶，還必須測量熱電偶的冷端（室溫）溫度上述四種信號先由標準的一次儀表轉換為4~20mA的電流信號，經(jīng)信號傳輸線傳送到本積算儀的輸入端，再用取樣電阻（250.０Ω）轉換成４個低內阻的1~5V電壓信號：U⊿p、Up、Ut、Uto。上述四個電壓信號按順序輪流通過采樣繼電器K1~K2傳送至模/數(shù)轉換器的輸入端，再經(jīng)光耦，由單片機計算出累積流量。

1/31/202319NY-Ⅰ型智能化流量積算儀計算機接口電路原理框圖1/31/202320三、傳感器在模糊控制洗衣機中的應用

所謂模糊控制系統(tǒng)是模擬人智能的一種控制系統(tǒng)。它將人的經(jīng)驗、知識和判斷力作為控制規(guī)則，根據(jù)諸多復雜的因素和條件作出邏輯推理去影響控制對像。模糊洗衣機能自