Verstaan ​​meet- en beheertegnologie en instrumentasietegnologie

Meet- en beheertegnologie en -instrument is 'n teorie en tegnologie wat die verkryging en verwerking van inligting en die beheer van verwante elemente bestudeer."Meet- en beheertegnologie en -instrumente" verwys na die middele en toerusting vir inligtingversameling, meting, berging, transmissie, verwerking en beheer, insluitende meettegnologie, beheertegnologie, en instrumente en stelsels wat hierdie tegnologieë implementeer.

Meet- en beheertegnologie
Meet- en beheertegnologie en -instrumente is gebaseer op presisiemasjinerie, elektroniese tegnologie, optika, outomatiese beheer en rekenaartegnologie.Dit bestudeer hoofsaaklik nuwe beginsels, metodes en prosesse van verskeie presisietoets- en beheertegnologieë.In onlangse jare het rekenaartegnologie 'n toenemend belangrike rol gespeel in die toepassingsnavorsing van meet- en beheertegnologie.
Meet- en beheertegnologie is 'n toepassingstegnologie wat direk op produksie en lewe toegepas word, en die toepassing daarvan dek verskeie velde van die sosiale lewe soos "die gewig van landbou, see, land en lug, voedsel en klere".Instrumentasietegnologie is die "vermenigvuldiger" van die nasionale ekonomie, die "eerste offisier" van wetenskaplike navorsing, die "gevegsmag" in die weermag en die "gematerialiseerde regter" in wetlike regulasies.Gerekenariseerde toets- en beheertegnologie en intelligente en presiese meet- en beheerinstrumente en -stelsels is belangrike simbole en middele op die gebied van moderne industriële en landbouproduksie, wetenskaplike en tegnologiese navorsing, bestuur, inspeksie en monitering, en speel 'n toenemend belangrike rol.

Toepassing van Meet- en Beheertegnologie en Instrumentasietegnologie
Meet- en beheertegnologie is 'n toegepaste tegnologie wat wyd gebruik word in verskeie velde van nywerheid, landbou, vervoer, navigasie, lugvaart, militêre, elektriese krag en die burgerlike lewe.Met die ontwikkeling van produksietegnologie speel meet- en beheertegnologie 'n belangrike rol in die beheertegnologie vanaf die aanvanklike beheer van 'n enkeling en sy toerusting, tot die beheer van die hele proses, en selfs die stelsel, veral in vandag se voorpunttegnologie op die gebied van moderne wetenskap en tegnologie.
In die metallurgiese industrie sluit die toepassing van meet- en beheertegnologie in: warm hoogoondbeheer, laaibeheer en hoogoondbeheer in die ystervervaardigingsproses, drukbeheer, rolmeulspoedbeheer, spoelbeheer, ens. in die staalwalsproses, en verskeie opsporingsinstrumente wat daarin gebruik word.
In die elektriese kragbedryf sluit die toepassing van meet- en beheertegnologie die verbrandingsbeheerstelsel van die ketel in, die outomatiese monitering, outomatiese beskerming, outomatiese verstelling en outomatiese programbeheerstelsel van die stoomturbine, en die kragtoevoer- en uitsetbeheerstelsel van Die enjin.
In die steenkoolbedryf sluit die toepassing van meet- en beheertegnologie in: steenkoolbed-metaan-registrasie-instrument in steenkoolmynproses, mynlugsamestelling-opsporing-instrument, myngasdetektor, ondergrondse veiligheidsmoniteringstelsel, ens., kooksblusprosesbeheer en gasherwinningsbeheer in steenkoolverfyningsproses, verfyningsprosesbeheer, produksiemasjinerie transmissiebeheer, ens.
In die petroleumbedryf sluit die toepassing van meet- en beheertegnologie in: magnetiese opspoorder, waterinhoudmeter, drukmeter en ander meetinstrumente wat logtegnologie ondersteun in olieproduksieproses, kragtoevoerstelsel, watervoorsieningstelsel, stoomtoevoerstelsel, gastoevoerstelsel , Berging en vervoer stelsel en drie afval behandeling stelsel en die opsporing instrumente vir 'n groot aantal parameters in die deurlopende produksie proses.
In die chemiese industrie sluit die toepassing van meet- en beheertegnologie in: temperatuurmeting, vloeimeting, vloeistofvlakmeting, konsentrasie, suurheid, humiditeit, digtheid, troebelheid, kaloriewaarde en verskeie gemengde gaskomponente.Beheer instrumente wat gereeld die beheerde parameters beheer, ens.
In die masjineriebedryf sluit die toepassing van meet- en beheertegnologie in: presisie digitale beheermasjiengereedskap, outomatiese produksielyne, industriële robotte, ens.
In die lugvaartbedryf sluit die toepassing van meet- en beheertegnologie in: die meting van parameters soos vliegtuigvlughoogte, vlugspoed, vlugtoestand en rigting, versnelling, oorlading en enjintoestand, lugvaartvoertuigtegnologie, ruimtetuigtegnologie en lugvaartmeting en beheertegnologie.Wag.
In militêre toerusting sluit die toepassing van meet- en beheertegnologie in: presisiegeleide wapens, intelligente ammunisie, militêre outomatiseringsbevelstelsel (C4IRS-stelsel), militêre toerusting in die buitenste ruimte (soos verskeie militêre verkenning, kommunikasie, vroeë waarskuwing, navigasiesatelliete, ens. .).

Vorming en ontwikkeling van meet- en beheertegnologie
Die historiese feite van die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie Die geskiedenis van menslike begrip en transformasie van die natuur is ook 'n belangrike deel van die geskiedenis van die menslike beskawing.Die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie hang eerstens af van die ontwikkeling van meettegnologie.Moderne natuurwetenskap begin met meting in die ware sin.Baie uitstaande wetenskaplikes droom daarvan om uitvinders van wetenskaplike instrumente en stigters van meetmetodes te wees.Die vooruitgang van meettegnologie dryf direk die vooruitgang van wetenskap en tegnologie aan.
Die eerste tegnologiese revolusie
In die 17de en 18de eeue het meet- en beheertegnologie begin na vore kom.Sommige fisici in Europa het die krag van stroom en magnetiese veld begin gebruik om eenvoudige galvanometers te maak, en optiese lense gebruik om teleskope te maak, en sodoende die grondslag gelê vir elektriese en optiese instrumente.In die 1760's het die eerste wetenskaplike en tegnologiese revolusie in die Verenigde Koninkryk begin.Tot die 19de eeu het die eerste wetenskaplike en tegnologiese revolusie na Europa, Amerika en Japan uitgebrei.Gedurende hierdie tydperk is enkele eenvoudige meetinstrumente, soos instrumente vir die meet van lengte, temperatuur, druk, ens., gebruik.In die lewe is groot produktiwiteit geskep.

Die tweede tegnologiese revolusie
'n Reeks ontwikkelings op die gebied van elektromagnetisme in die vroeë 19de eeu het die tweede tegnologiese revolusie ontketen.As gevolg van die uitvinding van die instrument om stroom te meet, is elektromagnetisme vinnig op die regte pad geplaas, en die een ontdekking na die ander het grootgeword.Baie uitvindings op die gebied van elektromagnetisme, soos die telegraaf, telefoon, kragopwekker, ens., het bygedra tot die koms van die elektriese era.Terselfdertyd kom verskeie ander instrumente vir meting en waarneming ook na vore, soos die presisie eersteklas teodoliet wat voor 1891 vir hoogtemeting gebruik is.

Die derde tegnologiese revolusie
Ná die Tweede Wêreldoorlog het die dringende behoefte aan hoë tegnologie in verskeie lande die transformasie van produksietegnologie van algemene meganisasie na elektrifisering en outomatisering bevorder, en 'n reeks groot deurbrake in wetenskap-teoretiese navorsing is gemaak.
Gedurende hierdie tydperk het die vervaardigingsbedryf wat deur elektromeganiese produkte verteenwoordig word, industrieel begin ontwikkel.Die kenmerke van massaproduksie van produkte is sikliese bewerkings en vloeibedrywighede.Om dit outomaties te maak, is dit nodig om die posisie van die werkstuk outomaties op te spoor tydens die uitskakelingstadium van verwerking en produksie., grootte, vorm, postuur of prestasie, ens. Vir hierdie doel word 'n groot aantal meet- en beheertoestelle benodig.Aan die ander kant vereis die opkoms van die chemiese industrie met petroleum as grondstof 'n groot aantal meet- en beheerinstrumente.Outomatiese instrumentasie het begin om gestandaardiseer te word, en 'n outomatiese beheerstelsel is op aanvraag gevorm.Terselfdertyd is CNC-masjiengereedskap en robottegnologie ook gedurende hierdie tydperk gebore, waarin meet- en beheertegnologie en -instrumente belangrike toepassings het.
Met die ontwikkeling van wetenskap en tegnologie het instrumentasie 'n onontbeerlike tegniese hulpmiddel vir meting, beheer en outomatisering geword, vanaf eenvoudige meting en waarneming.Ten einde aan die behoeftes van verskeie aspekte te voldoen, het instrumentasie uitgebrei van tradisionele toepassingsvelde na nie-tradisionele toepassingsvelde soos biomedisyne, ekologiese omgewing en bio-ingenieurswese.
Sedert die 21ste eeu het 'n groot aantal van die nuutste tegnologiese prestasies, soos nanoskaal presisiemasjinerie navorsingsresultate, molekulêre vlak moderne chemiese navorsingsresultate, geenvlak biologiese navorsingsresultate, en hoë-presisie ultra-prestasie spesiale funksionele materiaal navorsing resultate en globale Die resultate van die popularisering en toepassing van netwerktegnologie het een na die ander na vore gekom, wat 'n fundamentele verandering op die gebied van instrumentasie is en die koms van 'n nuwe era van hoëtegnologie en intelligente instrumente bevorder.

Sensors in meet- en beheerstelsels
Die algemene meet- en beheerstelsel bestaan ​​uit sensors, intermediêre omsetters en vertoonopnemers.Die sensor bespeur en skakel die gemete fisiese hoeveelheid om in die gemete fisiese hoeveelheid.Die intermediêre omsetter ontleed, verwerk en skakel die uitset van die sensor om in 'n sein wat deur die daaropvolgende instrument aanvaar kan word, en voer dit uit na ander stelsels, of word deur die vertoonopnemer gemeet.Die resultate word vertoon en aangeteken.
Die sensor is die eerste skakel van die meetstelsel.Vir die beheerstelsel, as die rekenaar met die brein vergelyk word, dan is die sensor gelykstaande aan die vyf sintuie, wat die beheerakkuraatheid van die stelsel direk beïnvloed.
Die sensor bestaan ​​gewoonlik uit sensitiewe elemente, omskakelingslêers en omskakelingsbane.Die gemete waarde word direk deur die sensitiewe element gevoel, en die verandering van 'n sekere parameterwaarde van homself het 'n definitiewe verband met die verandering van die gemete waarde, en hierdie parameter is maklik om te meet en uit te voer;dan word die uitset van die sensitiewe element deur die omskakelingselement in 'n elektriese parameter omgeskakel;Laastens versterk die omskakelingkring die elektriese parameters wat deur die omskakelingselement uitset en omskep dit in nuttige elektriese seine wat gerieflik is vir vertoon, opneem, verwerking en beheer.
Huidige situasie en ontwikkeling van nuwe sensors
Waarnemingstegnologie is vandag een van die vinnigste ontwikkelende hoëtegnologieë ter wêreld.Die nuwe sensor streef nie net na hoë akkuraatheid, groot omvang, hoë betroubaarheid en lae kragverbruik nie, maar ontwikkel ook na integrasie, miniaturisering, digitalisering en intelligensie.

1. Intelligent
Die intelligensie van die sensor verwys na die kombinasie van die funksies van konvensionele sensors en die funksies van rekenaars of ander komponente om 'n onafhanklike samestelling te vorm, wat nie net die funksies van inligtingoptel en seinomskakeling het nie, maar ook die vermoë het om data te verwerk. , vergoedingsontleding en besluitneming.

2. Netwerk
Die netwerk van die sensor is om die sensor in staat te stel om die funksie te hê om met die rekenaarnetwerk te koppel, om die langafstand inligtingoordrag en verwerkingsvermoë te realiseer, dit wil sê om die "oor-die-horison" meting van die meting te realiseer. en beheerstelsel.

3. Miniaturisering
Die miniaturiseringswaarde van die sensor verminder die volume van die sensor aansienlik onder die voorwaarde dat die funksie onveranderd of selfs verbeter word.Miniaturisering is die vereiste van moderne presisiemeting en beheer.In beginsel, hoe kleiner die grootte van die sensor, hoe kleiner is die impak op die gemete voorwerp en die omgewing, hoe minder energieverbruik, en hoe makliker is dit om akkurate meting te bereik.

4. Integrasie
Die integrasie van sensors verwys na die integrasie van die volgende twee rigtings:
(1) Die integrasie van veelvuldige metingsparameters kan veelvuldige parameters meet.
(2) Die integrasie van waarneming en daaropvolgende stroombane, dit wil sê die integrasie van sensitiewe komponente, omskakelingskomponente, omskakelingsbane en selfs kragbronne op dieselfde skyfie, sodat dit hoë werkverrigting het.

5. Digitalisering
Die digitale waarde van die sensor is dat die inligting-uitset deur die sensor 'n digitale hoeveelheid is, wat langafstand- en hoë-presisie-transmissie kan realiseer, en gekoppel kan word aan digitale verwerkingstoerusting soos 'n rekenaar sonder tussenskakels.
Die integrasie, intelligensie, miniaturisering, netwerkvorming en digitalisering van sensors is nie onafhanklik nie, maar aanvullend en onderling verwant, en daar is geen duidelike grens tussen hulle nie.
Beheertegnologie in Meet- en Beheerstelsel

Basiese beheerteorie
1. Klassieke beheerteorie
Klassieke beheerteorie sluit drie dele in: lineêre beheerteorie, steekproefbeheerteorie en nie-lineêre beheerteorie.Klassieke kubernetika neem Laplace-transformasie en Z-transformasie as wiskundige hulpmiddels, en neem die enkel-invoer-enkel-uitset lineêre bestendige stelsel as die hoofnavorsingsobjek.Die differensiaalvergelyking wat die stelsel beskryf, word deur Laplace-transform of Z-transform in die komplekse getaldomein getransformeer, en die oordragfunksie van die stelsel word verkry.En gebaseer op die oordragfunksie, 'n navorsingsmetode van trajek en frekwensie, wat fokus op die ontleding van die stabiliteit en bestendige-toestand akkuraatheid van die terugvoerbeheerstelsel.

2. Moderne beheerteorie
Moderne beheerteorie is 'n beheerteorie gebaseer op staatsruimtemetode, wat 'n hoofkomponent van outomatiese beheerteorie is.In moderne beheerteorie word die analise en ontwerp van die beheerstelsel hoofsaaklik uitgevoer deur die toestandsveranderlikes van die stelsel te beskryf, en die basiese metode is die tyddomeinmetode.Moderne beheerteorie kan 'n veel wyer reeks beheerprobleme hanteer as klassieke beheerteorie, insluitend lineêre en nie-lineêre stelsels, stilstaande en tydveranderlike stelsels, enkelveranderlike stelsels en meerveranderlike stelsels.Die metodes en algoritmes wat dit aanneem, is ook meer geskik vir digitale rekenaars.Moderne beheerteorie bied ook die moontlikheid om optimale beheerstelsels met gespesifiseerde prestasie-aanwysers te ontwerp en te bou.

Beheer stelsel
Die beheerstelsel bestaan ​​uit beheertoestelle (insluitend beheerders, aktueerders en sensors) en beheerde voorwerpe.Die beheertoestel kan 'n persoon of 'n masjien wees, wat die verskil is tussen outomatiese beheer en handbeheer.Vir die outomatiese beheerstelsel kan dit volgens die verskillende beheerbeginsels verdeel word in ooplusbeheerstelsel en geslotelusbeheerstelsel;volgens die klassifikasie van gegewe seine, kan dit verdeel word in konstante waardebeheerstelsel, opvolgbeheerstelsel en programbeheerstelsel.

Virtuele instrument tegnologie
Meetinstrument is 'n belangrike deel van die meet- en beheerstelsel, wat in twee tipes verdeel word: onafhanklike instrument en virtuele instrument.
Die onafhanklike instrument versamel, verwerk en voer die sein van die instrument in 'n onafhanklike onderstel uit, het 'n bedieningspaneel en verskeie poorte, en alle funksies bestaan ​​in die vorm van hardeware of firmware, wat bepaal dat die onafhanklike instrument slegs gedefinieer kan word deur die vervaardiger., lisensie, wat die gebruiker nie kan verander nie.
Die virtuele instrument voltooi die ontleding en verwerking van die sein, die uitdrukking en uitvoer van die resultaat op die rekenaar, of plaas die data-verkrygingskaart op die rekenaar, en verwyder die drie dele van die instrument op die rekenaar, wat deur die tradisionele instrumente.beperking.

Tegniese kenmerke van virtuele instrumente
1. Kragtige funksies, wat die kragtige hardeware-ondersteuning van rekenaars integreer, wat deur die beperkings van tradisionele instrumente in verwerking, vertoon en berging breek.Die standaardkonfigurasie is: hoëprestasieverwerker, hoë-resolusievertoning, hardeskyf met groot kapasiteit.
2. Rekenaarsagtewarebronne besef die sagteware-isering van sommige masjienhardeware, bespaar materiële hulpbronne en verbeter die buigsaamheid van die stelsel;deur ooreenstemmende numeriese algoritmes kan verskeie ontleding en verwerking van toetsdata direk in reële tyd uitgevoer word;deur GUI (grafiese gebruikerskoppelvlak) koppelvlak) tegnologie om werklik 'n vriendelike koppelvlak en mens-rekenaar interaksie te bereik.
3. Gegewe die rekenaarbus en die modulêre instrumentbus, is die instrumenthardeware gemodulariseer en geserialiseer, wat die grootte van die stelsel aansienlik verminder en die konstruksie van modulêre instrumente vergemaklik.
Die samestelling van virtuele instrumentstelsel
Virtuele instrument bestaan ​​uit hardeware toestelle en koppelvlakke, toestelbestuurdersagteware en virtuele instrumentpaneel.Onder hulle kan die hardeware toestelle en koppelvlakke verskeie PC-gebaseerde ingeboude funksie kaarte, universele koppelvlak bus koppelvlak kaarte, seriële poorte, VXI bus instrument koppelvlakke, ens., Of ander verskeie programmeerbare eksterne toets toerusting wees, Die toestel bestuurder sagteware is 'n bestuurderprogram wat verskeie hardeware-koppelvlakke direk beheer.Die virtuele instrument kommunikeer met die werklike instrumentstelsel deur die onderliggende toestelbestuurdersagteware, en vertoon die ooreenstemmende werkingselemente van die regte instrumentpaneel op die rekenaarskerm in die vorm van 'n virtuele instrumentpaneel.Verskeie kontroles.Die gebruiker bedien die paneel van die virtuele instrument met die muis so werklik en gerieflik soos om die regte instrument te gebruik.
Die hoofvak vir meet- en beheertegnologie en -instrument is 'n tradisionele en vol ontwikkelingsvooruitsigte.Daar word gesê dat dit tradisioneel is omdat dit 'n antieke oorsprong het, honderde jare van ontwikkeling beleef het en 'n belangrike rol in sosiale ontwikkeling gespeel het.As 'n tradisionele hoofvak behels dit baie dissiplines op dieselfde tyd, wat maak dat dit steeds 'n sterk lewenskragtigheid het.
Met die verdere ontwikkeling van moderne meet- en beheertegnologie, elektroniese inligtingstegnologie en rekenaartegnologie het dit 'n nuwe geleentheid vir innovasie en ontwikkeling ingelui, wat sekerlik al hoe meer kritieke toepassings op verskeie terreine sal oplewer.