XPAN JIAOTONG UNVERSITY 《工程训练》之 工业系统的测量 陈永森 工程训练中心 2004年12月 讲义V11
XI’AN JIAOTONG UNIVERSITY 工业系统的测量 陈永森 工程训练中心 2004年12月 《工程训练》之一 讲义 V 1.1
绪论 本讲我们要了解的内容 什么是工程训练? 工程训练是如何展开的? >什么是工业系统? Industry Training Center 《工程训练》—绪论
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-2 绪论 本讲我们要了解的内容 ➢什么是工程训练？ ➢工程训练是如何展开的？ ➢什么是工业系统？
分什么是工程训练 工程训练的任务 不仅要知道“是什么”,还要知道“怎么做” >背景1:我国的教育长于传授事实性知识,但在 传授过程性知识方面有欠缺。 >工程训练是获取过程性知识的重要途径。 背景2:工业系统的研究、开发和运行、诊断往 往要涉及多个学科和专业的知识。 通过工程训练,将以往孤立、分散开设的尽可能多 的工程类课程联系起来,使尽可能多的学生在工业 系统中找到相关课程知识的坐标。 Industry Training Center 《工程训练》—绪论
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-3 什么是工程训练？ 工程训练的任务 ➢ 不仅要知道“是什么”，还要知道“怎么做”！ ➢ 背景1：我国的教育长于传授事实性知识，但在 传授过程性知识方面有欠缺。 ➢工程训练是获取过程性知识的重要途径。 ➢ 背景2：工业系统的研究、开发和运行、诊断往 往要涉及多个学科和专业的知识。 ➢通过工程训练，将以往孤立、分散开设的尽可能多 的工程类课程联系起来，使尽可能多的学生在工业 系统中找到相关课程知识的坐标
分什么是工程训练 工程训练的体系 创新训练 驱动与控制现代加工 工业系统/金工实习/电子实习 测量 Industry Training Center 《工程训练》—绪论
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-4 什么是工程训练？ 工程训练的体系 工业系统 测量 驱动与控制 金工实习 创新训练 现代加工 电子实习
分什么是工业系统 人取书的过程 输入信号 输出信号 (书的位置 大脑 手臂、手 眼睛、触觉 >大脑: 控制 手臂、手:执行 眼睛、触觉:测量反馈 Industry Training Center 《工程训练》—绪论
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-5 什么是工业系统？ 人取书的过程 ➢ 大脑： 控制 ➢ 手臂、手： 执行 ➢ 眼睛、触觉： 测量反馈 眼睛、触觉 大脑 手臂、手 输出信号 （手的位置） 输入信号 （书的位置）
什么是工业系统 直流伺服电机转速控制系统 PWM 电压 期的转速n控制器总线Do脉冲」电机电流 (cPU、内存) 数字输出 驱动电路 数字信号Vd AD 数据采集 转速 电压v测量电路 转速n Industry Training Center 《工程训练》—绪论 1-6
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-6 什么是工业系统？ 直流伺服电机转速控制系统 转速 电压 V 测量电路 转速n 数字信号 Vd 电机 （CPU 控制器 、内存） 驱动电路 M 转 速 n PWM 脉冲 电压 期望的转速 ne DO 电流 数字输出 总线 A/D 数据采集
分什么是工业系统? 工业系统的组成 手、脚 电机 大脑 液压缸 cPU+内存 各种驱动电路 气缸 输入信号 数据 输出信号 控制器 驱动器 执行器 神经网络 DO DIA 神经网络 DI AD 反馈信号 测量电路 (传感器十信号调理) 眼睛、触觉神经 转速测量系统 温度测量系统 力测量系统 Industry Training Center 《工程训练》—绪论
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-7 什么是工业系统？ 工业系统的组成 控制器 驱动器 执行器 测量电路 （传感器＋信号调理） 输入信号 输出信号 大脑 CPU+内存 各种驱动电路 手、脚 电机 液压缸 气缸 眼睛、触觉神经 转速测量系统 温度测量系统 力测量系统 数 据 通 道 神经网络 DI A/D 数据 通道 神经网络 DO D/A 反馈信号
分什么是工业系统? 工业系统的分类: 装置(生产机械):各种运载工具、发动机、 机床、机器人、转速控制系统. 过程(生产过程):冶炼、化工、制药等生 产过程、转速控制系统的运行过程 ●。●●● 工业对象:被控制的装置和过程 工业系统中不仅存在能量、物质传递和转 换,更重要的是存在着信息的联系。 系统运动状态的信息:系统中的物理量 Industry Training Center 《工程训练》—绪论 1-8
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-8 什么是工业系统？ ➢工业系统的分类： ➢装置（生产机械）：各种运载工具、发动机、 机床、机器人、转速控制系统…… ➢过程（生产过程 ）：冶炼、化工、制药等生 产过程、转速控制系统的运行过程…… ➢工业对象：被控制的装置和过程 ➢工业系统中不仅存在能量、物质传递和转 换，更重要的是存在着信息的联系。 ➢系统运动状态的信息：系统中的物理量
分什么是工业系统? 工业系统中的物理量 譬如: 在含有运动装置的工业对象中,会产生力/力矩、位 移/角位移、速度/角速度、加速度角加速度的连续变 化 >在工业过程中,会产生压力、流量、液位、温度 湿度的莲续变化 此外,某些事件的发生,譬如某一个部件移动到指 定位置、液位达到规定亮度油箱中剩余燃油少于 预定的 体达到报警浓度,或操作者按下了某一个控制按钮, 会引起开桊的遵、断,导致基,億悬的“有” 这些物理量和开关信号表达着系统运动状态的 信息 Industry Training Center 《工程训练》—绪论 19
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-9 什么是工业系统？ 工业系统中的物理量 ➢ 譬如： ➢在含有运动装置的工业对象中，会产生力/力矩、位 移/角位移、速度/角速度、加速度/角加速度的连续变 化 ➢在工业过程中，会产生压力、流量、液位、温度、 湿度的连续变化 ➢此外，某些事件的发生，譬如某一个部件移动到指 定位置、液位达到规定高度、油箱中剩余燃油少于 一定量、炉温达到预定的报警温度、烟尘或有害气 体达到报警浓度，或操作者按下了某一个控制按钮， 会引起开关的通、断，导致某一信号的“有”、 “无”或电平的“高”、“低”变化。 ➢ 这些物理量和开关信号表达着系统运动状态的 信息
分什么是工业系统? 物理量测量的必要性 目的:对工业系统进行监测和控制 首先必须获取系统运行的状态信息,为此要检测系 统中各种物理量的值。 >状态信息获取是由测量系统完成的 测量系统的组成:传感器和信号调理电路。 传感器的作用:将各种物理量转换成电信号,电信号是系统状 态信息的表达形式 信号调理电路的作用:是对传感器输出的电信号进行初步的处 理,信号调理电路由各种电子元器件组成。 信号的显示:获得系统状态信息后,要以适当的形式传达给人 的感官,譬如指针、指示灯、数字、图形、图像、声响或振动。 测量系统的设计、调试和维修要用到各种电子仪器。 Industry Training Center 《工程训练》—绪论 110
Industry Training Center 《工程训练》——绪论 1-10 什么是工业系统？ 物理量测量的必要性 ➢ 目的：对工业系统进行监测和控制 首先必须获取系统运行的状态信息，为此要检测系 统中各种物理量的值。 ➢ 状态信息获取是由测量系统完成的。 ➢ 测量系统的组成：传感器和信号调理电路。 ➢ 传感器的作用：将各种物理量转换成电信号，电信号是系统状 态信息的表达形式 ➢ 信号调理电路的作用：是对传感器输出的电信号进行初步的处 理，信号调理电路由各种电子元器件组成。 ➢ 信号的显示：获得系统状态信息后，要以适当的形式传达给人 的感官，譬如指针、指示灯、数字、图形、图像、声响或振动。 ➢ 测量系统的设计、调试和维修要用到各种电子仪器