現(xiàn)代測控系統(tǒng)典型應用實例

前言

　　現(xiàn)代測控技術（包括測試與控制）是一門新興的綜合性技術，它是計算機技術（包括軟件技術、接口技術、通信技術、網絡技術、顯示技術）、自動控制技術、微電子技術、自動檢測和傳感技術等多學科相互融合和滲透而形成的一門高新技術密集型綜合學科，主要研究如何將檢測與傳感技術、計算機技術和自動控制理論應用于工業(yè)生產過程并設計出所需要的計算機測控系統(tǒng)?！　‰S著科學技術的迅速發(fā)展，現(xiàn)代測控技術的應用領域日益廣泛，在冶金、化工、電力、自動化機床、工業(yè)機器人控制、柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)等工業(yè)控制方面已取得了令人矚目的研究與應用成果，在國民經濟中發(fā)揮著越來越大的作用。　　現(xiàn)代測控技術已成為21世紀關鍵的信息技術之一。了解和掌握現(xiàn)代測控技術的基本理論和基本設計方法，已成為科學研究人員適應新形勢、新技術發(fā)展的當務之急?！　榱藦浹a現(xiàn)有測控技術類書籍在應用實踐和程序設計方面的不足，提高廣大學生學習的興趣和設計測控系統(tǒng)的能力，我們編寫了本書?！　”緯鴱目茖W試驗與工程應用的角度出發(fā)，較全面和系統(tǒng)地介紹現(xiàn)代測控系統(tǒng)的典型應用實例，包括基于PC與單片機、PC與智能儀器、PC與PLC、PC與PCI數(shù)據(jù)采集卡、PC與LJSB數(shù)據(jù)采集模塊、Pc與分布式I／O模塊、PC與CAN總線模塊、Pc與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、PC與GSM短信模塊、虛擬儀器以及Internet網絡等組成的測控系統(tǒng)。每個實例首先介紹相關的硬件技術，然后給出具體的測控系統(tǒng)線路和詳細的程序設計步驟?！　”緯械臏y控系統(tǒng)均以溫度為測量對象進行設計。主要出于三點考慮。　?。?）溫度是一個基本的物理量，幾乎所有的科研和生產過程都和溫度密切相關。有一個現(xiàn)象可以說明溫度測控應用的普遍性和重要性：很多自動化產品供應商開發(fā)研制了專門的溫度采集模塊，如西門子公司為其PLC配置了EM230系列熱電偶、熱電阻擴展模塊；研華科技公司生產了ADAM4011、4118熱電偶輸入模塊、ADAM4013、4015熱電阻輸入模塊；廣州致遠單片機公司生產了iCAN-5303熱電阻輸入模塊、iCAN-6202熱電偶輸入模塊等。而其他參數(shù)很少有專門的采集模塊，而采用通用的輸入模塊?！　。?）溫度測控系統(tǒng)相對其他參量更容易搭建，需要的硬件少，讀者不需要更換傳感器和變送器即可實現(xiàn)書中介紹的所有軟硬件技術，因此降低了讀者硬件成本?！　。?）所有系統(tǒng)均以溫度測控為例進行講解，設計任務也是相同的，便于讀者學習時對不同方案進行比較，從而在設計時選取適合自己的測控系統(tǒng)。　　溫度參數(shù)屬于模擬量，在進行計算機采集前，一般要將溫度量通過溫度變送器轉換為4～20mA的電流或1～5V的電壓信號。其他模擬量，如壓力、物位、流量等參數(shù)也可通過相應的變送器轉換為4～20mA的電流或l～5V的電壓信號；加之，書中所選用的模塊以標準電壓輸入為主，因此，只需更換傳感器或變送器，本書介紹的測控系統(tǒng)及其程序設計方法就可用于其他模擬量如壓力、物位、流量等參數(shù)的測量?！　∫虼吮緯鴮ψx者學習計算機測控技術具有普遍的參考意義。

內容概要

本書從科學試驗與工程應用的角度出發(fā)，全面系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代測控系統(tǒng)的典型應用實例，內容包括：基于PC與單片機、PC與智能儀器、PC與PLC、PC與PCI數(shù)據(jù)采集卡、PC與USB數(shù)據(jù)采集模塊、PC與分布式I/O模塊、PC與CAN總線模塊、PC與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊、PC與GSM短信模塊、虛擬儀器以及Internet網絡等組成的測控系統(tǒng)。每個實例首先介紹相關的硬件技術，然后給出具體的測控線路和詳細的程序設計步驟。    本書內容豐富，幾乎涵蓋所有的計算機測控應用系統(tǒng)，有較強的先進性、實用性和可操作性。突出程序設計，重在功能實現(xiàn)，這是本書的特色。    本書可供各類自動化、計算機應用、機電一體化、測控儀器等專業(yè)的大學生、研究生學習現(xiàn)供測控系統(tǒng)使用，也可供測控系統(tǒng)研發(fā)的工程技術人員參考。

書籍目錄

第0章  緒論  1  0.1  測控系統(tǒng)的含義與特點  1  0.2  計算機測控系統(tǒng)的任務和工作原理  4  0.3  計算機測控系統(tǒng)的輸入/輸出信號  6  0.4  計算機測控系統(tǒng)的組成  7  0.5  計算機測控系統(tǒng)的典型結構  11  0.6  現(xiàn)代測控技術的發(fā)展特點  15第1章  基于PC與單片機的測控系統(tǒng)  17  1.1  典型單片機實驗開發(fā)板簡介  17    1.1.1  單片機概述  17    1.1.2  單片機實驗開發(fā)板B的組成  18    1.1.3  單片機實驗開發(fā)板的主要電路  19  1.2  PC與單片機實驗開發(fā)板組成的測控系統(tǒng)程序設計  23    1.2.1  系統(tǒng)組成  23    1.2.2  設計任務  25    1.2.3  任務實現(xiàn)  26第2章  基于PC與智能儀器的測控系統(tǒng)  47  2.1  典型智能儀器簡介  47    2.1.1  智能儀器概述  47    2.1.2  XMT-3000A型智能儀器的特點  48    2.1.3  XMT-3000A型智能儀器的通信協(xié)議  49    2.1.4  PC與XMT-3000A型智能儀器串口通信調試  51  2.2  PC與智能儀器組成的測控系統(tǒng)程序設計  53    2.2.1  系統(tǒng)組成  53    2.2.2  設計任務  55    2.2.3  任務實現(xiàn)  55第3章  基于PC與PLC的測控系統(tǒng)  82  3.1  典型PLC簡介  82    3.1.1  PLC概述  82    3.1.2  S7-200系列PLC的特點  83    3.1.3  S7-200系列PLC的硬件系統(tǒng)  84    3.1.4  S7-200系列PLC的編程軟件和顯示面板  86    3.1.5  S7-200 PLC的通信與網絡功能  88  3.2  PC與S7-200 PLC組成的測控系統(tǒng)程序設計  90    3.2.1  系統(tǒng)組成  90    3.2.2  設計任務  91    3.2.3  任務實現(xiàn)  91第4章  基于PC與PCI數(shù)據(jù)采集卡的測控系統(tǒng)  102  4.1  典型數(shù)據(jù)采集卡簡介  102    4.1.1  數(shù)據(jù)采集卡概述  102    4.1.2  基于PC的DAQ系統(tǒng)組成  104    4.1.3  PCI-1710HG數(shù)據(jù)采集卡的功能  107    4.1.4  用PCI-1710HG數(shù)據(jù)采集卡組成的測控系統(tǒng)  107    4.1.5  PCI-1710HG數(shù)據(jù)采集卡的安裝  110    4.1.6  PCI-1710HG數(shù)據(jù)采集卡的測試  112    4.1.7  ActiveDAQ控件的安裝  114  4.2  PC與數(shù)據(jù)采集卡組成的測控系統(tǒng)程序設計  115    4.2.1  系統(tǒng)組成  115    4.2.2  設計任務  116    4.2.3  任務實現(xiàn)  116第5章  基于PC與USB數(shù)據(jù)采集模塊的測控系統(tǒng)  137  5.1  USB總線在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應用  137    5.1.1  USB總線技術概述  137    5.1.2  USB總線數(shù)據(jù)采集的優(yōu)點  138    5.1.3  采用USB傳輸?shù)臄?shù)據(jù)采集系統(tǒng)  139    5.1.4 典型USB數(shù)據(jù)采集板簡介  141  5.2  PC與USB數(shù)據(jù)采集板組成的測控系統(tǒng)程序設計  147    5.2.1  系統(tǒng)組成  147    5.2.2  設計任務  147    5.2.3  任務實現(xiàn)  148第6章  基于PC與分布式I/O模塊的測控系統(tǒng)  156  6.1  典型分布式I/O模塊簡介  156    6.1.1  集散控制系統(tǒng)概述  156    6.1.2  ADAM 4000系列模塊的功能特點  158    6.1.3  ADAM 4000遠程數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)  159    6.1.4  ADAM 4000系列模擬量輸入模塊  160    6.1.5  ADAM 4000系列數(shù)字量輸入/輸出模塊  163    6.1.6  ADAM 4000系列模塊的軟件安裝  166  6.2  PC與分布式I/O模塊組成的測控系統(tǒng)程序設計  168    6.2.1  系統(tǒng)組成  168    6.2.2  設計任務  169    6.2.3  任務實現(xiàn)  169第7章  基于PC與CAN總線模塊的測控系統(tǒng)  179  7.1  典型CAN總線功能模塊簡介  179    7.1.1  現(xiàn)場總線控制技術概述  179    7.1.2  iCAN系列功能模塊  181    7.1.3  iCAN-4017 AI功能模塊  185  7.2  PC與CAN總線模塊組成的測控系統(tǒng)程序設計  193    7.2.1  系統(tǒng)組成  193    7.2.2  設計任務  194    7.2.3  任務實現(xiàn)  194第8章  利用PC與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊實現(xiàn)溫度監(jiān)控  205  8.1  典型無線數(shù)據(jù)傳輸模塊簡介  205    8.1.1  無線數(shù)據(jù)傳輸技術概述  205    8.1.2  DTD46X系列無線數(shù)據(jù)傳輸模塊  207  8.2  PC與無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成的測控系統(tǒng)程序設計  212    8.2.1  系統(tǒng)組成  212    8.2.2  設計任務  213    8.2.3  任務實現(xiàn)  213第9章  基于PC與GSM短信模塊的測控系統(tǒng)  243  9.1  GSM網絡短信測控技術  243    9.1.1  GSM短信測控系統(tǒng)  243    9.1.2  GSM短信模塊  246    9.1.3  AT指令介紹  247    9.1.4  超級終端的使用  251  9.2  PC與GSM短信模塊組成的測控系統(tǒng)程序設計  256    9.2.1  系統(tǒng)組成  256    9.2.2  設計任務  257    9.2.3  任務實現(xiàn)  257第10章  基于虛擬儀器的測控系統(tǒng)  281  10.1  虛擬儀器概述  281    10.1.1  虛擬儀器的基本結構  281    10.1.2  虛擬儀器的構成方式  282    10.1.3  構建虛擬儀器的步驟  284    10.1.4  虛擬儀器的開發(fā)平臺  285    10.1.5  虛擬儀器的應用  287  10.2  典型虛擬儀器數(shù)據(jù)采集卡簡介  287    10.2.1  PCI-6023E數(shù)據(jù)采集卡的功能  287    10.2.2  安裝DAQ設備驅動程序  289    10.2.3  數(shù)據(jù)采集卡的參數(shù)設置與測試  291  10.3  基于虛擬儀器的測控系統(tǒng)程序設計  294    10.3.1  系統(tǒng)組成  294    10.3.2  設計任務  295    10.3.3  任務實現(xiàn)  295第11章  基于Internet網絡的測控系統(tǒng)  305  11.1  網絡化測控系統(tǒng)概述  305    11.1.1  工業(yè)測控網絡  305    11.1.2  工業(yè)以太網  308  11.2  基于組態(tài)王的網絡化溫度測控  311    11.2.1  組態(tài)王的網絡功能  312    11.2.2  組態(tài)王中Web的配置  314    11.2.3  在IE瀏覽器端瀏覽  317  11.3  基于VB與ASP的網絡化溫度測控  319    11.3.1  系統(tǒng)組成  319    11.3.2  設計任務  320    11.3.3  任務實現(xiàn)  320參考文獻  329

章節(jié)摘錄

　　現(xiàn)代測控技術是建立在計算機信息基礎上的一門新興技術，包括計算機自動測量和計算機控制兩大部分，它是測量技術、自動控制技術、計算機科學與技術、微電子技術、通信技術和網絡技術等多種技術互相結合、互相滲透、綜合發(fā)展的新興學科，主要研究如何將檢測與傳感技術、計算機技術和自動控制理論應用于工業(yè)生產過程并設計出所需要的計算機測控系統(tǒng)。　　計算機測控系統(tǒng)作為當今工業(yè)控制的主流系統(tǒng)，已取代常規(guī)的模擬檢測、調節(jié)、顯示、記錄等儀器設備和很大部分操作管理的人工職能，并具有較高級復雜的計算方法和處理方法，以完成各種過程控制、操作管理等任務。　　0.1 計算機測控系統(tǒng)的含義與特點　　1.測控系統(tǒng)的含義　　在工程實踐的過程中，需要采取各種方法以獲得反映客觀事物的量值，這種操作稱為測量或檢測；也需要采取各種方法支配或約束某一客觀事物的進程結果，達到一定的目的，這種操作稱為控制。　　按照任務的不同，測控系統(tǒng)可以分為三大類，即檢測系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和測控系統(tǒng)?！　　z測系統(tǒng)：單純以檢測為目的的系統(tǒng)。主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，又稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。　　·控制系統(tǒng)：單純以控制為目的的系統(tǒng)。主要實現(xiàn)對生產過程的控制?！　　y控系統(tǒng)：測控一體化的系統(tǒng)，即通過對大量數(shù)據(jù)進行采集、存儲、處理和傳輸，使　　控制對象實現(xiàn)預期要求的系統(tǒng)?！　」こ躺?，大量的實際系統(tǒng)是測控系統(tǒng)，通常把測控系統(tǒng)也稱為控制系統(tǒng)?！　∷^計算機測控，就是利用傳感器將被監(jiān)控對象中的物理參量（如溫度、壓力、液位、速度等）轉換為電參量（如電壓、電流），再將這些代表實際物理參量的電參量送入輸入裝置中并轉換為計算機可識別的數(shù)字量，在計算機的顯示器中以數(shù)字、圖形或曲線的方式顯示出來，從而使操作人員能夠直觀而迅速地了解被監(jiān)控對象的變化過程；除此之外，計算機還可以將采集到的數(shù)據(jù)存儲起來，隨時進行分析、統(tǒng)計和顯示并制作各種報表。如果需要對被監(jiān)控的對象進行控制，則由計算機中的應用軟件根據(jù)采集到的物理參量的大小和變化情況與工藝要求的設定值進行比較判斷，然后在輸出裝置中輸出相應的電信號，推動執(zhí)行裝置（如調節(jié)閥、電動機）動作從而完成相應的控制任務。　　計算機測控系統(tǒng)包含的內容十分廣泛，它包括各種數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)、自動測量系統(tǒng)、生產過程控制系統(tǒng)等，廣泛用于航空、航天、核科學研究、工廠自動化、農業(yè)自動化、實驗室自動測量和控制以及辦公自動化、商業(yè)自動化、樓宇自動化、家庭自動化等人類活動的各個領域。　　……

編輯推薦

　　《現(xiàn)代測控系統(tǒng)典型應用實例（附CD-ROM光盤1張）》提供了11種典型的計算機測控應用系統(tǒng)，采用的硬件是主流的，設計任務是具體的，操作步驟是詳細的，實現(xiàn)過程是完整的?！　　冬F(xiàn)代測控系統(tǒng)典型應用實例（附CD-ROM光盤1張）》的計算機采用PC或IPC，開發(fā)軟件采用面向對象語言Visual Basic和監(jiān)控組態(tài)軟件KjngView，符合當前測控領域的發(fā)展趨勢?！　　冬F(xiàn)代測控系統(tǒng)典型應用實例（附CD-ROM光盤1張）》提供超值配套光盤，內容包括所有實例的源程序、教學視頻、軟硬件資源、組態(tài)王安裝軟件、電子課件等。

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