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1、学习好资料 欢迎下载 计算机控制系统教案 任课教师：王叙 职业技术学校教案（理论教学用）第 1 次课 2 学时 章 节 第 1 章 绪论 讲授主要内 容 1 计算机控制系统概述 2 计算机控制系统的组成及分类 3 计算机控制研究的课题与发展方向 学习好资料 欢迎下载 重 点 难 点 1 计算机控制系统的组成及分类 要 求 掌 握 知识 点 和 分 析方法 1.掌握计算机控制系统的基本概念 2.掌握计算机控制系统的组成与分类 3.了解计算机控制研究的课题与发展方向 授课思路，采用 的 教 学 方法 和 辅 助 手段，板 书 设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 教学思路：讲授为主，对开环
2、系统，闭环控制系统进行实例介绍，与现实生活中的控制系统紧密联系起来。水温控制，锅炉控制 板书设计：在进行多媒体教学，可适当在黑板对重点内容进行强调和分析 重点突出及难点解决：上课开始指出本次课的学习要求和任务，然后讲授相关的知识点，让学生联想日常生活中常见的控制系统，下课前再次总结本次课的学习内容及重点难点，通过布置课后作业来进一步巩固学习效果。师生互动：教师列举生活中的典型的计算机控制系统 作业布置 1.计算机控制系统的硬件。2.过程通道的含义及分类。主 要 参考资料 1.见相关书籍或者报刊 2.网络 3.杂志和教学参考书 备注 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算
3、机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 本章教案 1.1 计算机控制系
4、统概述 计算机控制，是关于将计算机技术应用于工农业生产、国防等行业自动控制的一门综合性学科与技术。计算机控制是以计算机、自动控制理论、自动控制工程、电子学和自动化仪表为基础的综合学科。计算机控制系统简单地说就是以计算机替代了原模拟控制系统的控制器（控制仪表）组成的自动控制系统。但是这种取代决不是一种简单的替代而是一种升华。计算机控制系统产生的原因 随着科学的发展、技术的进步和对控制的要求的提高，控制对象越来越复杂多样，使控制系统的控制越来越复杂，出现了多输入多输出的多变量系统、非线性系统控制、时变和分布参数控制系统。对于这些系统，使用常规的控制方法和手段实现是十分困难的，因此，电子计算机尤其是
5、微型计算机的出现并应用于自动控制领域，使自动控制水平产生了巨大的飞跃。1.开环控制系统 如图 1.1 所示的系统为开环控制系统，所谓开环控制系统是指控制器按照先验的控制方案对对象或系统进行控制，使被控制的对象或系统能够按照约定来运动或变化。图 1.1 开环控制系统框图 2 闭环控制系统 闭环控制系统的结构如图 1.2 所示，很明显闭环控制系统较开环控制系统增加了一个比较环节和一个来自被控参数的反馈信号。被控参数 控制器 被控对象 设定值 图 1.2 闭环控制系统框图+-控制器 被控对象 被控参数 设定值 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好
6、资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 本章教案 3 计算机控制系统 在上述的开、闭环控制系统中都
7、少不了控制器这样一个环节。若用计算机替代了系统中的控制器这样就形成了计算机控制系统。由于计算机处理的是数字信号，而自然界中的信号又都是模拟信号，计算机要替代原模拟调节器必须完成模拟量到数字量的转换（A/D）和数字量到模拟量的转换（D/A），如图 1.3 所示。控制器 对象 D/A A/D 计算机 图 1.3 计算机控制系统基本框图（闭环）+-授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制
8、板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 本章教案 计算机控制系统的控制过程 计算机控制系统的控制过程可简单地归纳为三个过程：（1）信息的获取 计算机可以通过计算机的外部设备获取被控对象的实时信息和人的指令性信息。（2）信息的处理 计算机可根据预先编好的程序对从外设
9、获取的信息进行处理。（3）信息的输出 计算机将最终处理完的信息通过外部设备将这些信号送到控制对象，通过显示、记录或打印等操作输出其处理或获取信息的情况。计算机控制系统的组成 在计算机控制系统中包括了硬件和软件两大部分。硬件是由计算机主机、接口电路、外部设备组成，是计算机控制系统的基础。软件是安装在计算机主机中的程序，它能够完成对其接口和外部设备的控制，完成对信息的处理，它包含有维持计算机主机工作的系统软件和为完成控制而进行信息处理的应用软件的两大部分，软件是计算机控制系统的关键。1.2.2 计算机控制系统的硬件组成 典型的计算机控制系统的硬件主要包括：计算机主机、过程控制通道、操作控制台和常用
10、的外设，如图 1.4 所示。应该指出的是，随着计算机网络技术的快速发展，网络设备也成为计算机控制系统硬件不可少的一部分。1.主机 主机是指我们用于控制的计算机，它主要由 CPU、存储器和接口三大部分组成，是整个系统的核心。目前使用的主机有：单片机、PLC、工业 PC 等。它主要完成数据和程序的存取、程序的执行、控制外部设备和过程通道中的设备的工作，实现对被控对象的控制，实现人机对话和网络通信。主机 过程控制通道 A/D D/A D/I D/O 操作台（通讯）控制对象（系统）CPU MEM 图 1.4 典型的计算机控制系统的硬件组成框图 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向
11、计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 由于 CPU 技术的发展和
12、广泛应用及网络技术的发展和广泛应用，主机还要完成对一些含 CPU 设备和网络设备的控制。2 过程控制通道 过程控制通道是被控对象与主机进行信息交换的通道，根据信号的方向和形式，过程控制通道又可分为：（1）模拟量输入通道 完成过程和被控对象送往主机的模拟信号的转换，使之成为计算机能够接收的标准数字信号。（2）模拟量输出通道 目前，大多数执行机构仍只能接收模拟信号，而计算机运算决策的最终结果是数字信号。通过模拟量输出通道完成对数字量转换为模拟量并且保持。（3）数字量输入通道 数字量的输入通道是把过程和被控对象的开关量或通过传感器已转换的数字量以并行或串行的方式转入计算机。（4）数字量输出通道 数字
13、量输出通道是将计算机运算、决策之后的数字信号以串行或并行的方式输出给被控对象或外部设备，应该强调的是数字量输出通道输出的信号有时是直接驱动外部设备，其功率和阻抗的匹配是应该特别注意的。3.操作控制台 操作控制台是计算机控制系统人机交互的关键设备，通过操作控制台，操作人员可以及时了解被控过程的运行状态，运行参数；对控制系统发出各种控制的操作命令，并且通过操作控制台还可以修改控制方案和程序，操作控制台一般应包括：（1）信息的显示（2）信息的记录（3）工作方式状态的选择（4）信息输入 4.通讯设备 随着信息技术的发展和网络的广泛应用及自动化的普及，通信已经变得无所不在。现代化工业生产过程的规模也越来
14、越大。企业信息化的需求也要求生产过程的数据能够实时的上传到企业信息管理系统。计算机控制系统作为网络上的一个结点的方案已经被广泛采纳。通讯设备已成为计算机硬件的一个重要部分。这些设备可以完成计算机控制系统的信息交换。1.2.3 计算机控制系统的软件组成 对于计算机控制系统来讲，除了硬件之外，还必须有软件。控制系统的功能和性能在很大程度上依赖于软件水平的高低.所谓软件是指完成各种功能的计算机程序的总和，它分为系统软件和应用软件两大部分。1 系统软件 系统软件是维持计算机运行操作的基础，是用于管理、调度、操作计算机的各种资源，实现对系统监控与诊断，提供各种开发支持的程序。这些系统软件包括：操作系统、
15、监控管理程序、故障诊断程序、各种计算机语言及解释、编译工具。系统软件一般由供应商提供或专业人员开发，用户不需自己设计开发。授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义
16、及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 2 应用软件 应用软件是用户根据控制对象、控制要求，为实现高效、可靠、灵活的控制而自行编译的各种程序。它们包括：数据采集、数字滤波、标度变换、键盘的处理、过程控制算法、输出与控制等程序。用于应用软件开发的程序设计语言，一般有：汇编、C#、C+、VB、VC 等。目前也有一些专门用于控制的引用组态软件，这些软件功能强，使用方便，组态灵活，具有很强的应用前景。1.2.4 计算机控制系统的分类 在生产过程中，根据被控对象的特点和控制功能，计算机控制系
17、统有各种各样的结构和形式，按计算机参与的形式，可以分为开环和闭环控制系统；按采用的控制方案，又分为程序和顺序控制、常规控制、高级控制（最优、自适应、预测、非线性等）、智能控制（FUZZY 控制、专家系统和神经网络等）。计算机控制系统的分类不是严格的按照其结构或者功能进行分类的。计算机控制系统的分类，是根据计算机控制系统的发展历史和在实际应用中的状态并参考以往的教材进行分类的。一般分为：操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统和计算机集成制造系统六大类 1.操作指导系统（Operation Guide Control）操作指导系统是基于生产过程数据直接采集
18、的非在线的闭环控制系统，如图 1-6 所示：计算机通过数据输入通道对生产过程各项参数进行采集，根据工艺和生产的需求进行最优化计算，计算出优化的操作条件和参数，利用其输出设备，将其结果显示或打印。操作人员根据计算机提供的结果改变控制器的参数或设定值，实现对生产过程的控制，这属于计算机离线最优控制的一种形式。该系统结构简单、控制安全、灵活，由于人的介入使该系统可以应用于一些复杂的不便由计算机进行直接控制的场合。（1）操作指导系统（Operation Guide Control）计算机 数据采集 输出设备 人 控制器 生产过程 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统
19、的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 计算机通过数据输入通道对生产过程各项参数
20、进行采集，根据工艺和生产的需求进行最优化计算，计算出优化的操作条件和参数，利用其输出设备，将其结果显示或打印。操作人员根据计算机提供的结果改变控制器的参数或设定值，实现对生产过程的控制，这属于计算机离线最优控制的一种形式。该系统结构简单、控制安全、灵活，由于人的介入使该系统可以应用于一些复杂的不便由计算机进行直接控制的场合。2.直接数字控制系统（Direct Digital Control）直接数字系统是计算机控制系统的最基本形式，也是应用最多的一类计算机控制系统。其一般结构如图 1-7所示：操作台级处理设备 计算机 过程控制通道 生产过程 图 1-7 直接数字控制系统 授主要内容计算机控制系
21、统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料
22、欢迎下载 3.计算机监督控制系统（Supervisory Computer Control）计算机监督控制系统是一种两级的计算机控制系统。如图 1-8所示：该类系统类似计算机操作指导控制系统。它的区别是 SCC 计算机输出不通过人去改变，而直接控制控制器，改变控制的设定值或参数，完成对生产过程的控制。SCC计算机可以利用有效的资源去完成生产过程控制的参数优化，协调各直接控制回路的工作，而不直接参与直接的控制，所以计算机监督控制系统是安全性可靠性较高的一类计算机控制系统，同时又是计算机集散系统的最初、最基本的模式。4.集散控制系统（Distributed Control）集散控制系统又称为分布控
23、制系统。该系统采用分散控制、集中操作、分级管理、分而自治、综合协调形成具有层次化体系结构的分级分布式控制，一般分为四级，如：过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级。过程控制级是集散控制的基础，用于直接控制生产过程，在这级参与直接控制的可以是计算机也可以是 PLC 或专用的数字控制器，完成对现场设备的直接监测和控制，由于生产过程的控制分别由独立的控制器进行控制，使控制器故障引起分散，局部的故障不会影响整个系统的工作，提高了系统工作的可靠性。5.现场总线控制系统（Field Bus Control System）现场总线控制系统是 20 世纪 90 年代兴起的迅速得以应用的新型计算机控制系
24、统，已广泛的应用在工业生产过程自动化领域，现场总线控制系统是利用现场总线将各智能现场设备，各级计算机和自动化设备互联，形成了一个数字式全分散双向串行传输，多分支结构和多点通信的通信网络。在现场总线控制系统中，生产过程现场的各种仪表、变送器、执行机构控制器都配有分级处理器，属智能现场设备。现场总线可以直接连接其它的局域网，甚至 Internet。可构成不同层次的复杂控制网络，它已经成为今后工业控制体系结构发展的方向之一。SCC 计算机 输入通道 输出通道 数 字（或 模拟）控制器 生产过程 图 1-8 计算机监督控制系统 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的
25、组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 6.计算机集成制造系统（CIMS）计算机集
26、成制造的概念是在 70 年代美国的一名叫哈灵顿提出的，随着计算机和信息技术的发展最终得以实施。计算机集成制造原本是将工业生产的全过程集成由计算机网络和系统在统一模式进行，包括从设计、工艺、加工制造到产品的检验出厂一体化的模式。随着现代市场的需求和企业模式的现代化计算机集成制造已经将制造集成转换为信息集成，并融入了企业的全面管理和市场营销。CIMS 是一项宠大的系统工程，它需要有许多基础的应用平台的支持，它实现的是企业物流、资金流和信息流的统一。由于其涉及面广，应用存在的困难较多，所以许多 CIMS 工程在规划实话中都提出了整体规划分步实施的策略。尽管目前 CIMS 工程在企业的推广存在许多困难
27、，但是它确实使企业真正走向现代化的方向。授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设
28、计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 职业技术学校教案（理论教学用）第 2 次课 4 学时 章 节 第 2 章计算机控制系统中的检测设备和执行机构 讲授主要内 容 1.传感器和变送器 2.过程控制中常用的执行器 3.运动控制中常用的执行机构 重 点 难 点 1.传感器和变送器原理；2.步进电动机。要 求 掌 握 知识 点 和 分 析方法 1.传感器和变送器原理；2.掌握传动机构的原理。授课思路，采用 的 教 学 方法 和 辅 助 手段，板 书 设计，重点如何突出，难点如何解决，师生互动等 教学思路：本章内容覆盖面广，涉及控制领域的前向通道和后向通道，传感器及变
29、送器原理，执行机构等多个学科。因此只要求学生掌握正确的分析方法。教学辅助手段：多媒体教学，视频动画播放等 板书设计：在进行多媒体教学，可适当在黑板对重点内容进行强调和分析 重点突出及难点解决：实例介绍 师生互动：教师和学生共同举出在实际中的例子。作业布置 1.电动机，流量计，伺服系统等等。2.举出在实际中利用上述元件设备的例子。主 要 参考资料 1.见相关书籍或者报刊 2.网络 3.杂志和教学参考书 备注 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌
30、握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 本章教案 图 1 锅炉水温控制系统 2.1 传感器和变送器 传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的输出信号有多种形式
31、，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号的形式由传感器的原理确定。变送器在控制系统中起着至关重要的作用，它将工艺变量(如温度、压力、流量、液位、成份等)和电、气信号(如电流、电压、频率、气压信号等)转换成该系统统一的标准信号。因此，变送器的性能、精度等指标对控制系统影响重大。2.1 传感器和变送器 2.1.1 信号传输及供电的四线制与两线制 变送器安装在现场，它的气源或电源从控制室送来，而输出信号送到控制室。气动变送器用两根气动管线分别传送气源和输出信号。电动模拟式变送器采用二线制或四线制传输电源和输出信号。授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习
32、好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 HART 协议 智能式变送器采用双向全数字量传输信号，即
33、现场总线通讯方式；目前广泛采用一种过渡方式，即在一条通讯电缆中同时传输 420mA 电流信号和数字信号，这种方式称为 HART 协议通讯方式。智能式变送器的电源也由通信电缆传输。2.1.2 压力检测及变送 液注式压力检测：依据流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高度来实现测量的。U 型管压力计、单管压力计、补偿微压计等。结构简单、使用方便，但其精度受工作液的毛细管作用、密度及视差等因素的影响。一般用于测量较低压力、真空度或压力差。弹性式压力检测：根据弹性元件受力变形原理，将被测压力转换成位移来实现压力测量。主要有弹簧管、膜片和波纹管等 负荷式压力检测：利用静压平衡原理进行压力测量。典型仪表：活
34、塞式、浮球式和钟罩式。普遍用作标准仪器对压力仪表进行标定。电气式压力检测：利用敏感元件将被测压力转换成各种电量，如电阻、电感、电容、电位差等。具有较好的动态响应，特性量程范围大，线形好，便于进行压力的自动控制。其它压力检测方法：弹振式压力计、压磁式压力计。差动平板式电容传感器结构图 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析
35、重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 测量部分的作用是通过电容式压力传感器及相关电路把被测差压 p 成比例的转换成为差动电流信号 Id。差动电容的相对变化量再通过电容/电流转换电路比例的转换成差动电流信号 Id，经放大后转换成 420mA 输出电流。测量部分的作用是通过电容式压力传感器及相关电路把被测差压 p 成比例的转
36、换成为差动电流信号 Id。差动电容的相对变化量再通过电容/电流转换电路比例的转换成差动电流信号 Id，经放大后转换成 420mA 输出电流。授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的
37、硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 测温方法分类 接触式测量：基于物体的热交换原理设计而成。优点：较直观、可靠，系统结构相对简单，测量准确度高。缺点：测温有较大滞后，在接触过程中易破坏被测对象的温度场分布，从而造成测量误差，不能测量移动或太小的物体。测温上限受到温度计材料的限制，故所测温度不能太高。接触式测量主要仪表：基于物体受热膨胀原理制成的膨胀式温度检测仪表；基于密闭容器内工作介质随温度升高而压力升高的性质制成的压力式温度检测仪表；基于导体或半导体电阻随温
38、度变化而变化的热电阻温度检测仪表 基于热电效应的热电偶温度检测仪表。授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采
39、用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 基于热电效应的热电偶温度检测仪表。非接触测量 基于物体的热辐射特性与温度之间的对应关系而设计的。优点:测温范围广，测温过程中不破坏被测对象的温度场分布；能测量运动物体；测温响应速度快。缺点：所测温度受物体发射率、中间介质和测温距离的影响。主要仪表：辐射温度计、光学高温计、光电高温计、比色温度计等。其他测量技术：光纤测温技术、集成温度传感器测温技术等 工业上常用的(已标准化)热电偶有：铂铑 30-铂铑 6 热电偶(分度号为 B)、铂铑 10-铂热电偶(分度号为 S)、镍铬-镍硅(镍铬-镍铝)热电偶
40、(分度号为 K)等。引言：先看一个实验 热电偶工作原理演示 热电偶测温原理 热电偶温度计利用不同导体或半导体的热电效应来测温的 热电偶：两种不同的金属 A 和 B 构成闭合回路 当两个接触端 T T0 时，回路中会产生热电势 热电势由两种材料的接触电势和单一材料的温差电势决定 结论：当两个结点温度不相同时，回路中将产生电动势。热电极 A 右 端 称 为：自由端（参考端、冷端）左端称为：测 量 端（工 作端、热端）热电极 B 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控
41、制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 接触电势 k 玻耳兹曼常数；T 接触面的绝对温度；e 单位电荷量；NA 金属电极 A 的自由电子密度 NB 金属电极 B 的自由电子密度 温
42、差电势（汤姆逊电势）汤姆逊系数，它表示温度为 1时所产生的电动势值，它与材料的性质有关。BAABNNekTT e ln)(TTAdT T T e0),(0 TTB ABAB A AB ABB AB A AB ABdtNNT TekT T e T T e T e T eT T e T e T T e T e T T E0)(ln)(),(),()()(),()(),()(),(00 0 00 0 0 0 授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计
43、算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 结论 1）热电极 A 和 B 为同一种材料时，NA=NB,A=B，则 EAB(T,T0)=0。2）若热电偶两端处于同一温度下，T=T0，则 EAB(T,T0)=0
44、。3）热电势存在必须具备两个条件：一、两种不同的金属材料组成热电偶，二、它的两端存在温差。热电势是 T 和 T0 的温度函数的差，而不是温度的函数。当 T0=0时，f(T0)=0 则有：E 与 T 之间有唯一对应的单值函数关系，因此就可以用测量到的热电势 E 来得到对应的温度值 T，热电偶热电势的大小，只是与导体 A 和 B 的材料有关，与冷热端的温度有关，与导体的粗细长短及两导体接触面积无关。)()()()()()(),(00000T f T fdt T e dt T e T T ETTB A ABTB A AB AB)(),(0T f T T EAB授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研
45、究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 热电阻测
46、温原理 热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度的 当温度升高时，虽然自由电子数目基本不变（当温度变化范围不是很大时），但每个自由电子的动能将增加，因而在一定的电场作用下，要使这些杂乱无章的电子作定向运动就会遇到更大的阻力，导致金属电阻值随温度的升高而增加 热电阻引线的功能是使感温元件能与外部测量线路相连接。热电阻引线对测量结果有较大的影响，现在常用的引线方式有两线制、三线制和四线制三种。热电阻传感器是把由温度变化所引起导体电阻值的变化，通过测量电路转换成电压（毫伏）信号，然后再显示被记录的温度。热电阻的测量电路通常采用不平衡电桥来转换，热电阻在工业测量桥路中的接法常采
47、用两线制和三线制两种 常用的热电阻 铂热电阻：铂材料的优点是：物理，化学性能稳定，抗氧化能力强，并且有较宽的测量范围。铂热电阻的阻值与温度间对应的特性曲线如下：铂热电阻（1200以下）当-200 t 0时 Rt=R01+At+Bt2+C(t-100)t3 当 0 t 850时 Rt=R0(1+At+Bt2)Rt 温度为 t时铂热电阻的阻值；R0 温度为 0时铂热电阻的阻值；A、B、C 温度系数，它们的数值分别为 A=3.90802 10-3（1/），B=-5.802 10-7（1/2），C=-4.27350 10-12（1/4）。铜热电阻(-50150)（1）在上述使用温度范围内，阻值与温度的
48、关系几乎成线性关系，即可近似表示为Rt=R0(1+t)式中 电阻温度系数,=(4.254.28)/（2）电阻温度系数比铂高，而电阻率比铂低。（3）容易提纯，加工性能好，价格便宜。（4）易氧化，不宜在腐浊介质或高温下工作。热电阻两线测量桥路 1 电阻体 2 引出线 为 了 消除 和 减小 引 线电 阻 的影响，采授主要内容计算机控制系统概述计算机控制研究的课题与发展方向计算机控制系统的组成及分类学习好资料欢迎下载重点难点计算机控制系统的组成及分类要求掌握知识点和分析方法掌握计算机控制系统的基本概念掌握计算机控制 绍与现实生活中的控制系统紧密联系起来水温控制锅炉控制板书设计在进行多媒体教学可适当在
49、黑板对重点内容进行强调和分析重点突出及难点解决上课开始指出本次课的学习要求和任务然后讲授相关的知识点让学生联想日常生活 教师列举生活中的典型的计算机控制系统计算机控制系统的硬件过程通道的含义及分类见相关书籍或者报刊网络杂志和教学参考书授课思路采用的教学方法和辅助手段板书设计重点如何突出难点如何解决师生互动等作业布置主要参学习好资料 欢迎下载 3 多轴步进电机控制技术 数控机床的驱动元件常常是步进电机。步进电机是电机类中比较特殊的一种，它是靠脉冲来驱动的。靠步进电机来驱动的数控系统的工作站或刀具总移动步数决定于指令脉冲的总数，而刀具移动的速度则取决于指令脉冲的频率。步进电机不是连续的变化，而是跳
50、跃的，离散的。步进电机：脉冲电机，给一个脉冲电机转一下。它是一种将电脉冲信号转换为角位移的机电式数模（D A）转换器。3.1 步进电机的工作原理 3.2 步进电机控制接口及输出字表 3.3 步进电机控制程序 3.4 数控系统设计举例 三轴步进电机控制 3.1 步进电机的工作原理（1）步进电机的结构：一句话，内转子和定子构成。定子：定子上有绕组，教材上这个电机是三相电机，有 3 对磁极，实际上步进电机不仅有三相，还有四相、五相等等。三对磁极分别为 A、B、C，通过开关轮流通电。转子：上面带齿。为了说明问题，这里只画了 4 个齿。（其实一般有几十个齿）（2）工作原理：对于 三相步进电机的 A、B、