工控機基于PC的數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場及實驗室，如監(jiān)測控制數(shù)據(jù)采集及自動化測試等，選擇并構(gòu)建一個能滿足需要的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)需要一定的電子及計算機工程知識。一般數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)配置包括:①變送器和執(zhí)行器;②信號調(diào)理:③數(shù)據(jù)采集控制硬件:④計算機系統(tǒng)軟件。

1.變送器

變送器能夠?qū)囟?、壓力、長度、位置等物理信號轉(zhuǎn)換成電壓、電流、頻率、脈沖或其他信號，熱電偶電熱調(diào)節(jié)器及電阻溫度檢測器都是常用的溫度測量變送器。其他類型的變送器包括流量傳感器、壓力傳感器、應(yīng)力傳感器、測壓單元，它們可以用來測量流體的速率、應(yīng)力變化、壓力或位移。執(zhí)行器是一種通過使用氣壓、水壓或電力來執(zhí)行過程控制的設(shè)備，比如調(diào)節(jié)閥通過打開或關(guān)閉閥門來控制流體的速率。

2.信號調(diào)理
變送器產(chǎn)生的信號通過數(shù)據(jù)采集硬件轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號之前，應(yīng)該采用信號調(diào)理電路來改善信號的質(zhì)量，例如，信號的定標、放大、線性化、冷端補償、濾波衰減、共模抑制等常見的信號處理。為了獲得最大的分辨率，輸入電壓的范圍應(yīng)與A/D轉(zhuǎn)換器的最大輸入范圍相當。放大擴展了變送器信號的范圍，這樣它就能與A/D轉(zhuǎn)換器的輸入范圍相匹配，比如一個10倍的放大器，能夠?qū)㈦妷悍秶?~1V的變送器信號，在其到達A/D轉(zhuǎn)換器之前變成0~10V的信號。

3.數(shù)據(jù)采集控制硬件

一般完成以下一個或多個功能:模擬量輸入、模擬量輸出、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出及計數(shù)、定時功能。

4.模擬量輸入

模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，將模擬電壓或電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，為了使計算機能夠處理或存儲信號，這種轉(zhuǎn)換是必須的。選擇A/D硬件的標準:①輸入通道的個數(shù);②單端或差分輸入信號;③采樣頻率(每秒的采樣次數(shù));④分辨率(通常以A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)來衡量):⑤輸入范圍(由滿量程伏特數(shù)決定);⑥噪聲及非線性。

5.模擬量輸出

模擬量到數(shù)字量相反的變換是數(shù)字量到模擬量的變換(D/A)。該變換將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬的電壓或電流。D/A變換能夠讓計算機控制周圍的世界。模擬量輸出信號可以直接控制過程設(shè)備，而過程又可以以模擬量信號的形式進行反饋，閉環(huán)PID控制系統(tǒng)采取的就是這種形式。模擬量輸出還可以用來產(chǎn)生波形，這種情況下，D/A變換器就成了一個函數(shù)發(fā)生器。

6.數(shù)字量輸入/輸出

數(shù)字量輸入/輸出功能廣泛應(yīng)用在開關(guān)狀態(tài)的監(jiān)測、工業(yè)開/關(guān)控制及數(shù)字通信中。

7.計數(shù)器/定時器
計數(shù)器/定時器可以用于事件計數(shù)、流量計數(shù)、監(jiān)測頻率計數(shù)、脈沖寬度測量、時寬測量等方面。

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