1、LOGO第十一章第十一章 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院機電系廣州鐵路職業技術學院機電系 制作制作廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作第十一章第十一章 微機檢測系統微機檢測系統 本章內容包括一個項目和二個拓展實訓，通本章內容包括一個項目和二個拓展實訓，通過項目和據展實訓掌握微機檢測系統的組成和操過項目和據展實訓掌握微機檢測系統的組成和操作。以應變片測應力數據采集過程為例，認識計作。以應變片測應力數據采集過程為例，認識計算機檢測系統的組成，了解目前較先進的檢測方算機檢測系統的組成，了解目前較先進的檢測方法和檢測手段。法和檢測手段。 拓展實訓以動平衡檢測和溫

2、度檢測為例，說拓展實訓以動平衡檢測和溫度檢測為例，說明虛擬儀器的概念，增強對微機檢測的認識。明虛擬儀器的概念，增強對微機檢測的認識。廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目一項目一 自動檢測技術認識自動檢測技術認識廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統1. 項目目的 熟悉應變片測應力實驗的實驗數據采集過程，如何實現計算機處理實驗數據。通過此項目熟悉數據采集系統在靜態實驗中的應用。2. 項目條件 CSY-YS-01傳感器系統實驗箱或帶數據采集卡和接口的傳感器實驗臺（含有實驗箱主板中的F/V表、4V電源、1

3、.212V可調電源、PC接口、箔式應變片輸出接口、電橋、差動放大器、砝碼）;應變梁、振動臺；RS232連線及計算機。3. 項目內容及要求 熟悉應變片測應力實驗的數據采集過程，要求完成數據采集卡對模擬量進行采集并與計算機通訊，再用計算機對實驗數據進行分析處理。一一. 項目介紹項目介紹廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作微機檢測技術的應用 一個現代化火力發電廠需要多臺計算機來快速地測量鍋爐、汽輪機、發電機上許多重要部位的溫度、壓力、流量、轉速、振動、位移、應力、燃燒狀況等熱工、機械參數，還必須測量發電機的電壓、電流、功率、功率因數以及各種輔機的運行狀態，然后進行綜合處理，

4、將各被監測的重要參數進行數字或模擬顯示，自動調整運行工況，對某些超限參數進行聲光報警或采取緊急措施。在上述這個系統中，需要數百個不同的傳感器將各種機械、熱工量轉換成電量，供計算機采樣和運算。 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作現代化火力發電廠及其控制系統火力發電廠控制室火力發電廠機組火力發電廠機組汽輪機汽輪機發電機發電機勵磁機勵磁機廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作第一節 現代檢測系統的基本結構 現代檢測系統可分為三種基本結構體系： 1.智能儀器 2.個人儀器 3.自動測試系統 1.1.智能儀器：

5、智能儀器：將諸如微處理器、存儲器、接將諸如微處理器、存儲器、接口等芯片與傳感器融合在一起，可組成智能儀器。口等芯片與傳感器融合在一起，可組成智能儀器。它有專用的小鍵盤、開關、按鍵及顯示屏等，多使它有專用的小鍵盤、開關、按鍵及顯示屏等，多使用匯編語言，體積小，專用性強用匯編語言，體積小，專用性強。 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作智能儀器的芯片及模塊 51系列單片機芯片系列單片機芯片 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作各種智能儀器 最低、最高溫度最低、最高

6、溫度 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作2.個人儀器 個人儀器又稱個人計算機儀器系統。它是以個人儀器又稱個人計算機儀器系統。它是以個人計算機（必須符合工控要求）配以適當的硬個人計算機（必須符合工控要求）配以適當的硬件電路與傳感器組合而成的檢測系統。件電路與傳感器組合而成的檢測系統。 組裝個人儀器時，將傳感器信號傳送到組裝個人儀器時，將傳感器信號傳送到相應的接口板（或接口盒）中，再將接口板相應的接口板（或接口盒）中，再將接口板插到工控機總線擴展槽中或將接口盒的插到工控機總線擴展槽中或將接口盒的USB插頭插入計算機相應的插座上，

7、編寫相應的插頭插入計算機相應的插座上，編寫相應的軟件就可以完成自動檢測功能。軟件就可以完成自動檢測功能。 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作一體化工作站 平板式平板式工作站工作站（帶觸摸屏）（帶觸摸屏）軍用便攜式軍用便攜式工作站工作站 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作一體化工作站（續） 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作工業計算機（工控機）機箱 工控機的抗電磁干擾能力、防振、防潮、防塵

8、能力均較強，工控機的抗電磁干擾能力、防振、防潮、防塵能力均較強，有較多的擴展槽，它的電源系統有較好的抗電磁干擾能力。雖然有較多的擴展槽，它的電源系統有較好的抗電磁干擾能力。雖然工控機的價格比個人電腦貴，但可靠性強得多，性能價格比高，工控機的價格比個人電腦貴，但可靠性強得多，性能價格比高，適合在工業現場條件較惡劣的場合使用。適合在工業現場條件較惡劣的場合使用。 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作工業級底板（參考研祥智能科技有限公司資料）底板上的擴展槽用于底板上的擴展槽用于 插接各種數據采集卡插接各種數據采集卡PCI擴展槽擴展槽

9、ISA擴展槽擴展槽廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作ISA數據采集卡數據采集卡 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作PCI數據采集數據采集傳輸卡傳輸卡 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作ISA槽與PCI槽的外形區別ISA槽槽PCI槽槽將功能卡插到將功能卡插到ISA槽中槽中功能卡的鍍金腳功能卡的鍍金腳廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作端子板與功能卡的連接 端子板作為功能卡的擴展附件，用于連端子板作為功能卡

10、的擴展附件，用于連接傳感器信號接傳感器信號光耦光耦25芯排線芯排線數據鎖存器數據鎖存器去計算機去計算機ISA槽槽傳感器信號線接線端子傳感器信號線接線端子 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作端子板與功能卡的連接37芯排線芯排線端子板端子板PCI數據采集、數據采集、控制卡控制卡傳感器信號線接線端子傳感器信號線接線端子輸出信號接線端子輸出信號接線端子去計算機去計算機PCI槽槽 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作其他端子擴展板 34芯排線插座芯排線插座37芯排線插

11、座芯排線插座 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作數據采集便攜式工控整機 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作筆記本電腦數據采集整機 信號從信號從USB USB 插口輸入插口輸入廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作 筆記本電腦數據采集整機 USB接口盒接口盒及接口線及接口線 利用利用USB擴展插頭可配接多個擴展插頭可配接多個接口盒接口盒信號輸入信號輸入 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院

12、 劉麗華制作劉麗華制作USB接口卡及USB線 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作嵌入式計算機數據采集系統 傳感器信號采集卡可多層疊合，插入到嵌入式計算機的總線接口中，就可以構成數據采集系統。 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作各種嵌入式計算機數據采集卡 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作自動測試系統 自動測試系統是以工控機為核心，以標準接口總線為基礎，以可程控的多臺智能儀器為下位機組合而

13、成的一種現代檢測系統。一個自動測試系統還可以通過各種標準總線成為其它級別更高的自動測試系統的子系統。許多自動測試系統還可以作為服務器工作站加入到Internet網絡中，成為網絡化測試子系統，從而實現遠程監測、遠程控制、遠程實時調試等。 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作網絡化儀表示意圖工業總線 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作網絡化儀表工業總線 局域網局域網 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉

14、麗華制作 鋼廠自動化監控系統實例廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作 糧食溫濕度測控系統實例上位機（內插上位機（內插CANCAN通信卡）通信卡）溫度分線器溫度分線器CANCAN總線總線通風機械通風機械測濕探頭測濕探頭測溫電纜測溫電纜智能分機智能分機通風控制器通風控制器濕度分線器濕度分線器廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作二、計算機檢測系統組成 項目十一項目十一 微機檢測系統微機檢測系統 數據采集系統一般是以計算機為中心，由前向數據采集系統一般是以計算機為中心，由前向輸入通道輸入通道(模擬或數字輸入通道模擬或數字輸入通道)、后向輸出通道、后向

15、輸出通道(模擬或數字控制通道模擬或數字控制通道)、人機交互設備及輸出設、人機交互設備及輸出設備等組成。人機交互設備主要有與計算機相接的備等組成。人機交互設備主要有與計算機相接的鍵盤、顯示器等。鍵盤、顯示器等。 廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統1、前向輸入通道、前向輸入通道廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統2、后向輸出通道、后向輸出通道每通道有獨立的每通道有獨立的D/A結構結構 多通道共享多通道共享D/A通道通道廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術

16、學院 劉麗華制作劉麗華制作三、系統中的幾種重要部件 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。 干簧管干簧管項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作 (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”狀態時，內部的P溝道MOS管或N溝道MOS管導通，模擬

17、開關處于導通狀態，導通電阻約幾歐至幾百歐（視型號而定）。當控制端處于“無效”狀態時開關截止，截止電阻大于108。 CMOS模擬開關的優點是集成度高，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。 廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作2.放大器 從傳感器來的信號有許多是毫伏級的弱信號，須經放大才能進行A/D轉換。系統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，

18、以及一個高隔離的DC/DC電源。項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作精密隔離精密隔離放大器舉例放大器舉例 線性誤差：小于線性誤差：小于0.01%輸入阻抗：輸入阻抗：1M 隔離度：隔離度：2500V/50Hz/1min 工作溫度：工作溫度：-10+60項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作3.A/D轉換器轉換器（ADC） 放大器放大后的模擬信號必須進行放大器放大后的模擬信號必須進行A/D轉換才轉換才能由計算機進行運算處理。目前采用較多的能由計算機進行運算處

19、理。目前采用較多的A/D轉轉換器有兩大類：一類是并行換器有兩大類：一類是并行A/D轉換器，另一類是轉換器，另一類是串行串行A/D轉換器。轉換器。 在并行在并行A/D轉換器中，又有逐位比較型和雙積轉換器中，又有逐位比較型和雙積分型之分。前者轉換速度較快，有分型之分。前者轉換速度較快，有8位、位、12位、位、16位等規格。位數越高，精度也越高，但價格也相應位等規格。位數越高，精度也越高，但價格也相應提高；后者轉換速度較慢（每秒提高；后者轉換速度較慢（每秒10次左右），但價次左右），但價格便宜。常見的有格便宜。常見的有3位半、位半、4位半等規格。位半等規格。 項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢

20、測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作A/D轉換器轉換器的的光耦接口電路光耦接口電路 項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作4. D/A轉換器轉換器（DAC）與接口電路與接口電路 計算機運算處理后的數字信號有時必須轉換為模擬信號，才能用于工業生產的過程控制。它的輸入是計算機送出的數字量，它的輸出是與數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。 項目十一項目十一 計算

21、機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作 D/A轉換器轉換器的的光耦接口電路光耦接口電路 420mA項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作四、可編程序控制器中的傳感器接口板四、可編程序控制器中的傳感器接口板 傳感器與PLC的聯系主要是輸入接口。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。 三菱系列三菱系列

22、可編程控制器可編程控制器項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作可編程序控制器中的光耦接口電路分析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現場開關盒 2傳輸線 3電源 4光耦合器 當現場開關當現場開關S（例如行程開關）閉合時，反相器（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？的輸出是高電平還是低電平？LED亮還是暗？（請說出亮還是暗？（請說出分析過程）分析過程）。項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作四、虛擬儀器四、虛擬

23、儀器 用軟件實現傳統儀器數據采集、存儲、用軟件實現傳統儀器數據采集、存儲、分析、顯示的功能。虛擬儀器沒有通常概分析、顯示的功能。虛擬儀器沒有通常概念上的面板，也沒有控制按鈕，用念上的面板，也沒有控制按鈕，用PC的鍵的鍵盤、鼠標、屏幕和軟件替代。盤、鼠標、屏幕和軟件替代。項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作機虛擬儀器軟件工作平臺現場總線設備儀器/儀器串口儀/接口卡接口儀器數據采集卡信號調理傳感器測試對象項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統 虛擬儀器組成虛擬儀器組成廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作

24、劉麗華制作項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統1、數據采集卡2、輸入輸出接口軟件3、儀器驅動軟件4、應用軟件：Visual Basic、Visual C+、C+ Builder等軟件。另一種是專業測控軟件，最常用的是LabVIEW軟件。 廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統 虛擬儀器應用軟件虛擬儀器應用軟件LABVIEW制作的虛擬儀制作的虛擬儀器前面板器前面板廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目一項目一 認識自動檢測系統認識自動檢測系統11.3 項目實施過程項目實施過程11.3.1

25、項目計劃項目計劃 本項目在實施過程中，以小組為單位，進行數本項目在實施過程中，以小組為單位，進行數據采集實驗，并記錄實驗結果。據采集實驗，并記錄實驗結果。 廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目一項目一 認識自動檢測系統認識自動檢測系統1.3.2 方案分析方案分析 CSY-XY-01傳感器實驗儀上己安裝傳感器實驗儀上己安裝V9.0數據采數據采集卡和應用軟件，并有集卡和應用軟件，并有RS232 PC接口單元，計算機接口單元，計算機檢測原理框圖如圖檢測原理框圖如圖11-10所示。所示。傳感器實驗儀計算機數據采集卡(接口)前置處理放大傳感器被測量廣州鐵路職業技術學院廣州鐵

26、路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目一項目一 認識自動檢測系統認識自動檢測系統11.3.3 操作分析操作分析 主板電壓調節量程切換開關表按右圖接線按右圖接線廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統軟件標定：軟件標定：接口接口表主板通道通道計算機連接0軟件標定接線示意圖連接計算機通道通道主板表 分別按圖分別按圖11-12（a）、（）、（b）接線）接線進行軟件標定。注進行軟件標定。注意：按（意：按（a）圖接線）圖接線后按后按“0V”鍵三次，鍵三次，再按（再按（b）圖接線后，）圖接線后，按按“10V”鍵三次，鍵三次，然后再點擊然后再點擊“保存保存標定標定”分鍵。分鍵。廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目十一項目十一 計算機檢測系統計算機檢測系統 按下圖做應變片實驗，通過計算機檢測系統進行按下圖做應變片實驗，通過計算機檢測系統進行數據采集。數據采集。主板差動放大器增益調零通道通道接口計算機通訊連接拾振器應變梁應變片機頭廣州鐵路職業技術學院廣州鐵路職業技術學院 劉麗華制作劉麗華制作項目