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第2章：自动装置及数据的采集与处理

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电力系统自动装置复习题

电力系统自动装置复习题

第一章自动装置及其数据的采集处理一、选择题1、我国电网的额定频率为（B)。

A。

45Hz B。

50Hz C.55Hz D.60Hz2、在正弦交流电压信号中含有的信息包括（A）.A.电压幅值、频率和相角B。

频率和相角C。

相角和电压幅值D。

电压幅值和频率3、电力系统自动化有以下四大任务，其首要任务是（B）。

A。

保证电能质量B。

提高系统运行安全性C.提高事故处理能力D。

提高系统运行经济性4、衡量电能质量的重要指标是（C）。

A。

有功功率、无功功率B。

功率因数 C.电压、频率和波形 D.有功电度和无功电度二、填空题1、电能在生产、传输和分配过程中遵循着功率平衡的原则。

2、电力系统由发电厂、变电所、输电网、配电和用电等设备组成，在运行中是一个有机的整体。

3、电力系统自动化就是应用计算机技术和远动通信技术对电力系统进行自动监视、控制和调度.4、调度控制中心对所辖的电力系统进行监视和控制,其主要任务是合理地调度所属各发电厂的出力，制定运行方式，及时处理电力系统运行中所发生的问题，确保电力系统的安全经济运行。

5、发电厂转换生产电能,按一次能源的不同又分为火电厂、水电厂、核电厂等不同类型的电厂.6、电力系统自动控制大致分为：电力系统自动监视和控制、电厂动力机械自动控制、电力系统自动装置和电力安全装置。

7、电力系统自动监视和控制的主要任务是提高电力系统的安全、经济运行水平。

8、发电厂、变电所电气主接线设备运行的控制与操作的自动装置，是直接为电力系统安全、经济和保证电能质量服务的基础自动化设9、同步发电机是转换产生电能的机械，它有两个可控输入量—动力元素和励磁电流,其输出量为有功功率和无功功率,它们还分别于电网的频率和发电机端电压的电能质量有关。

10、电气设备的操作分正常操作和反事故操作两种类型.11、电力系统自动装置有两种类型：自动调节装置和自动操作装置。

12、在电力系统中，电压和频率是电能质量的两个主要指标.13、电力系统自动装置的结构形式：微型计算机系统、工业控制计算机系统、集散控制系统和现场总线系统.14、传感器的作用是把压力、温度、转速等非电量或电压、电流、功率等电量转换为对应的电压或电流的弱电信号。

自动化系统的数据采集与处理

自动化系统的数据采集与处理

自动化系统的数据采集与处理在现代工业和科技领域，自动化系统的数据采集与处理是一个不可或缺的重要环节。

通过自动化系统，我们可以实现大规模、高效、准确的数据采集，并对采集到的数据进行处理和分析，从而为决策和优化提供有力支持。

本文将从数据采集和数据处理两个方面，介绍自动化系统在这两个环节的应用与意义。

一、数据采集数据采集是自动化系统中的第一步，它是指通过各种传感器、检测设备等手段，将实时的物理量、参数、状态等信息转化成数字信号，供计算机系统进行处理和分析。

数据采集在自动化系统中具有至关重要的作用，它直接影响到后续数据处理的质量和准确性。

在自动化系统中，数据采集可以通过多种方式实现。

其中，最常见的方式是使用传感器进行实时监测和采集。

传感器可以根据需要，量化测量温度、压力、流量、湿度、速度等各种物理量，并将其转化为电信号输出。

这种方式具有快速、准确的特点，适用于各种不同的工业和科技领域。

此外，数据采集还可以通过人机交互界面实现。

在一些特定的场景中，人们可以通过触摸屏、键盘等手段，将数据输入到系统中进行采集。

这种方式操作简单、灵活性高，适用于需求变动频繁和精细度要求不高的场景。

二、数据处理数据采集完成后，接下来就是对采集到的数据进行处理和分析。

数据处理是将数据进行清洗、整理、转换和分析的过程，旨在从原始数据中提取出有用的信息，并为决策和优化提供支持。

在数据处理的过程中，最常见的方式是使用计算机过程自动化（Computer Process Automation, CPA）技术。

CPA技术可以通过编写代码、使用特定的软件工具等方式，对采集到的数据进行清洗、整理等操作，并运用统计分析、机器学习等方法，从中发现规律和趋势。

数据处理的结果可以呈现为各种形式，如报表、图表、图像等。

这样的结果可以直观地展示数据的特点和规律，帮助使用者更好地理解和分析数据。

同时，数据处理还可以将结果输出为数据文件，供其他系统或模型进行进一步处理和分析。

ems-第二章数据采集与监控系统(SCADA)第3节.

ems-第二章数据采集与监控系统(SCADA)第3节.

任课教师:王守相天津大学电气与自动化工程学院2013年电力系统调度自动化及 EMS电力系统调度自动化及 EMS 第二章数据采集与监控系统 (SCADA第一节SCADA 概述第二节交流数据采集与处理第三节远动终端 RTU电力系统调度自动化及 EMS 第三节远动终端 RTU一、概述三、远动终端硬件与软件配置二、远动终端的功能四、遥测信息采集五、遥信信息采集六、遥控及命令执行过程七、遥调及命令执行过程电力系统调度自动化及 EMS 一、概述远动终端(Remote Terminal Unit是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置,简称RTU。

作用:采集所在发电厂或变电站表征电力系统运行状态的模拟量和状态量,监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量, 执行调度中心发住所在发电厂或变电站的控制和调节命令。

简言之,采集电网运行数据和执行调度命令。

电力系统调度自动化及 EMS 二、远动终端的功能(一远方功能:RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能。

(二当地功能:RTU通过自身或连接的显示、记录设备,实现对电网的监视和控制的功能。

电力系统调度自动化及 EMS (一远方功能1、遥测(Tele-measurement2、遥信(Tele-indication、Tele-signalization3、遥控(Tele-command4、遥调(Tele-adjusting电力系统调度自动化及 EMS (一远方功能1、遥测(Tele-measurement遥测即远程测量,它是将采集到的被监控发电厂或变电站的主要参数按规约传送给调度中心。

电力系统调度自动化及 EMS (一远方功能2、遥信(Tele-indication、Tele-signalization遥信即远程信号。

它是将采集到的被监控发电厂或变电站的设备状态信号,按规约传送给调度中心。

电力系统调度自动化及 EMS (一远方功能3、遥控(Tele-command即远程命令。

第一章第一节自动装置及其数据的采集处理.

第一章第一节自动装置及其数据的采集处理.

模拟信号和数字信号
现场总线 主节点
PC机
路由器：
路由、中继、 数据交换作用
现场总线 从节点
区域路由器 区域路由器
... ...
现场总线 从节点
... ...
现场总线 从节点
... ...
现场总线 从节点
模拟信号和数字信号
... ...
现场总线 从节点
... ...
现场总线 从节点
... ...
模拟信号和数字信号
通 信 控 制 器
通 信 收 发 器
D
滤波器
滤波器
滤波器
滤ห้องสมุดไป่ตู้器
模拟量输出
. . .
保持器
. . .
C1
C2
C3 ENB
R
A1 V1 V2 A2
Uin
S Us C
Uou
控制信号
传感器
S1
D
被 测 物 理 量 、 状 态 量
传感器 传感器
. . .
S8
模拟MUX
C2 C3
采 样 保 持 器 S/H
A/D 转 化 器
通信控制器用来控制通信过程，确定通信的数据、地址以及 建立/拆除通信的数据链路。
通信收发器用来处理通信的物理层功能。包括物理引线的排列、 机械特性和物理电平
微型计算机系统组成
7. CPU及外部设备
自动装置的核心部件。
对系统的工作进行控制和管理。
对采集到的数据作必要处理，然后根据要求作出判断和指令。
（一）微型计算机系统
定义：
定义较为广泛，这里把简单的、借助于特定开发平台才能编程 的系统。(面向单片机，pc机)
组成；

自动装置及其数据的采集处理

自动装置及其数据的采集处理
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2
采样
对连续的模拟信号 x(t)，按一定的时间 间隔Ts，抽取相应 的瞬时值
1
第二节、采样、量化与编码技术
采样开关控制信号
采样过程 采样过程可以看作是脉冲调过程，采样开关可以看 作是调制器。输入信号与输出信号之间的关系可以表达为 假设采样脉冲为理想脉冲，且考虑到时间为负值无物理意义
一、采样
把量化信号的数值用二进制代码表示，称之为编码。
二进制的数码由多个码位组成，最左端的码位叫最高有效位（MSB)；最右端的码位叫最低有效位（LSB)。每个码位有“0”、“1”两个状态，量化引入的最大误差为
量化和编码都由A/D转换器完成
采用逐次逼近式ADC。
3
2
1
4
2、编码
据上式计算出幅值和相位角。
根据傅氏采样算法，基波信号的实部和虚部分别为
DCS
FCS
数据采集测控站 通讯接口 上位机
现场总线主节点 现场总线从节点 路由器
01
04
02
03
运行参数设置程序
系统管理（主控制）程序
信号采集与处理程序
通信程序
二、软件
编码
把量化信号的数值 用二进制代码表示
3
量化
把采样信号的幅值 与某个最小数量单 位的一系列整数倍 比较，以最接近于 采样信号幅值的最 小数量单位倍数来 表示该幅值。
采样周期Ts决定了采样信号的质量和数量： Ts太小：数据剧增，占用大量的内存单元 Ts太大：模拟信号的某些信息丢失，信号失真
采样定理：指出了重新恢复连续信号所必须的最低采样频率，以保证能不失真地恢复原信号x(t)
采样频率

ems-第二章数据采集与监控系统(SCADA)第3节

ems-第二章数据采集与监控系统(SCADA)第3节

任课教师：王守相天津大学电气与自动化工程学院2013年电力系统调度自动化及EMS第二章数据采集与监控系统(SCADA)第一节SCADA概述第二节交流数据采集与处理第三节远动终端RTU第三节远动终端RTU一、概述二、远动终端的功能三、远动终端硬件与软件配置四、遥测信息采集五、遥信信息采集六、遥控及命令执行过程七、遥调及命令执行过程一、概述远动终端(Remote Terminal Unit)是电网监视和控制系统中安装在发电厂或变电站的一种远动装置，简称RTU。

作用：采集所在发电厂或变电站表征电力系统运行状态的模拟量和状态量，监视并向调度中心传送这些模拟量和状态量，执行调度中心发住所在发电厂或变电站的控制和调节命令。

简言之，采集电网运行数据和执行调度命令。

二、远动终端的功能（一）远方功能：RTU与调度中心之间通过远距离信息传输所完成的监控功能。

（二）当地功能：RTU通过自身或连接的显示、记录设备，实现对电网的监视和控制的功能。

（一）远方功能1、遥测(Tele-measurement)2、遥信(Tele-indication、Tele-signalization)3、遥控(Tele-command)4、遥调(Tele-adjusting)（一）远方功能1、遥测(Tele-measurement)遥测即远程测量，它是将采集到的被监控发电厂或变电站的主要参数按规约传送给调度中心。

（一）远方功能2、遥信(Tele-indication、Tele-signalization)遥信即远程信号。

它是将采集到的被监控发电厂或变电站的设备状态信号，按规约传送给调度中心。

（一）远方功能3、遥控(Tele-command)即远程命令。

它是从调度中心发出改变运行设备状况的命令。

这种命令包括操作发电厂或变电站各级电压回路的断路器、投切补偿电容器和电抗器、发电机组的开停等等。

因此，这种命令只取有限个离散值，通常只取两种状态命令，如断路器的“合”或“分”命令。

变电站综合自动化与智能变电站应用技术章节习题及答案

第1章变电站综合自动化系统的基础知识习题答案1.什么是变电站综合自动化？答：变电站综合自动化是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。

变电站综合自动化系统具有功能综合化、结构微机化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。

2.变电站综合自动化系统有哪些基本功能？答：变电站综合自动化系统的基本功能主要有微机保护、安全自动控制、远动监控、通信管理。

3.简述变电站层的组成。

答：变电站层一般主要由操作员工作站（监控主机）、五防主机、远动主站及工程师工作站组成。

4. RCS-9600综合自动化系统有哪几部份组成？答：RCS-9600综合自动化系统从整体上分为三层，即变电站层、通信层和间隔层，硬件主要由保护测控单元、通信控制单元及后台监控系统组成。

5.RCS-9600后台监控系统具有哪些特点？答：RCS-9600后台监控系统用于综合自动化变电站的计算机监视、管理和控制或用于集控中心对无人值班变电站进行远方监控。

RCS-9600后台监控系统通过测控装置、微机保护以及变电站内其他微机化设备（IED）采集和处理变电站运行的各种数据，对变电站运行参数自动监视，按照运行人员的控制命令和预先设定的控制条件对变电站进行控制，为变电站运行维护人员提供变电站运行监视所需要的各种功能，减轻运行维护人员的劳动强度，提高变电站运行的稳定性和可靠性。

6. RCS-9600系列保护测控单元完成的主要功能有哪些？答：RCS-9600系列保护测控单元作为变电站综合自动化系统一个基本部分，以变电站基本元件为对象，完成数据采集、保护和控制等功能。

概括地说，其完成的主要功能有：模拟量数据采集、转换与计算，开关量数据采集、滤波，继电保护，自动控制功能，事件顺序记录，控制输出，对时，数据通信。

7. RCS-9600综合自动化系统中实时采集的数据包括哪些类型？答：实时数据采集包括：①遥测。

电力设备运行与维护管理手册

电力设备运行与维护管理手册第1章电力设备概述 (3)1.1 设备分类与功能 (3)1.2 设备运行原理及参数 (4)第2章电力设备运行管理 (4)2.1 运行制度与岗位职责 (4)2.1.1 运行制度 (4)2.1.2 岗位职责 (5)2.2 运行监控与操作流程 (5)2.2.1 运行监控 (5)2.2.2 操作流程 (5)2.3 故障处理与应急预案 (5)2.3.1 故障处理 (5)2.3.2 应急预案 (5)第3章电力设备维护管理 (6)3.1 维护策略与周期 (6)3.1.1 维护策略 (6)3.1.2 维护周期 (6)3.2 维护方法与工艺 (6)3.2.1 维护方法 (6)3.2.2 维护工艺 (6)3.3 维护质量与效果评估 (7)3.3.1 维护质量 (7)3.3.2 效果评估 (7)第4章变压器运行与维护 (7)4.1 变压器运行管理 (7)4.1.1 运行监控 (7)4.1.2 运行维护 (7)4.1.3 运行记录与分析 (7)4.2 变压器维护管理 (8)4.2.1 定期维护 (8)4.2.2 应急维护 (8)4.2.3 保养与防腐 (8)4.3 故障处理与案例分析 (8)4.3.1 故障处理流程 (8)4.3.2 案例分析 (8)4.3.3 预防措施 (8)第5章高压开关设备运行与维护 (8)5.1 高压开关设备运行管理 (8)5.1.1 设备运行监控 (9)5.1.2 运行环境管理 (9)5.1.3 运行操作规范 (9)5.2 高压开关设备维护管理 (9)5.2.1 维护计划制定 (9)5.2.2 维护内容 (9)5.2.3 维护周期 (9)5.2.4 维护质量验收 (9)5.3 故障处理与案例分析 (9)5.3.1 故障处理流程 (9)5.3.2 故障诊断方法 (9)5.3.3 故障处理措施 (10)5.3.4 案例分析 (10)第6章电力线路运行与维护 (10)6.1 电力线路运行管理 (10)6.1.1 运行监控 (10)6.1.2 运行检查 (10)6.1.3 运行维护 (10)6.2 电力线路维护管理 (10)6.2.1 维护计划 (10)6.2.2 维护内容 (10)6.2.3 维护质量 (10)6.3 故障处理与案例分析 (11)6.3.1 故障处理 (11)6.3.2 案例分析 (11)6.3.3 故障预防 (11)第7章电力电缆运行与维护 (11)7.1 电力电缆运行管理 (11)7.1.1 运行监控 (11)7.1.2 运行环境管理 (11)7.1.3 运行数据分析 (11)7.2 电力电缆维护管理 (11)7.2.1 定期维护 (11)7.2.2 预防性维护 (12)7.2.3 应急维护 (12)7.3 故障处理与案例分析 (12)7.3.1 故障处理流程 (12)7.3.2 常见故障原因分析 (12)7.3.3 案例分析 (12)第8章继电保护与自动化设备运行与维护 (12)8.1 继电保护与自动化设备运行管理 (12)8.1.1 运行原则 (12)8.1.2 运行要求 (12)8.2 继电保护与自动化设备维护管理 (13)8.2.1 维护原则 (13)8.2.2 维护要求 (13)8.3.1 故障处理 (13)8.3.2 案例分析 (13)第9章电力设备安全管理 (13)9.1 安全生产法律法规 (14)9.1.1 法律法规概述 (14)9.1.2 法律法规要求 (14)9.1.3 法律法规在电力设备安全管理中的应用 (14)9.2 安全防护设施与措施 (14)9.2.1 安全防护设施概述 (14)9.2.2 安全防护措施的制定与实施 (14)9.2.3 安全防护设施与措施的检查与维护 (14)9.3 调查与处理 (14)9.3.1 调查概述 (14)9.3.2 处理措施 (14)9.3.3 预防与整改 (14)第10章电力设备管理信息化 (15)10.1 信息管理系统概述 (15)10.2 数据采集与处理 (15)10.3 设备状态评估与预测 (15)10.4 智能化运维与优化建议 (15)第1章电力设备概述1.1 设备分类与功能电力设备按照其用途和功能可分为以下几类：（1）发电设备：包括火力发电、水力发电、核能发电等，其功能是将一次能源转换为电能。

第2章 信息系统数据的采集与编码


5
2.1.3 数据处理
数据处理是指对数据进行收集、存储、分类、排序、查询、维护(录入、修改和删除)、 统计和传输等一系列活动的总称，是将数据转换为信息的过程。 1. 数据处理的目的 (1) 把原始数据转换为易于分析、传递、加工及处理的形式。 (2) 从大量的原始数据中，根据应用需求，提取有用信息，为管理与决策提供依据。 (3) 把编辑后的数据存储起来，供以后使用。 2. 数据处理的基本任务 (1) 数据采集：依据信息系统的需求，采集相关数据。 (2) 数据转换：把采集的数据，转换成计算机能够处理的形式。 (3) 数据输入：将数据输入信息系统中。 (4) 数据筛选：根据用户需求，对数据进行筛选、分类和排序。 (5) 数据组织：把具有某种逻辑关系的数据组织起来，以某种方式存放在计算机存 储器中。合理组织数据，可以使数据处理的速度加快，并且占用的存储空间变小。 (6) 数据加工：根据用户需求，对数据进行加工，包括算术运算、逻辑运算等。 (7) 数据存储：将数据存储在计算机的存储设备(一般以数据库的形式存储)中。 (8) 数据检索：根据用户需求，检索相应的数据。 (9) 数据发布：通过网络把数据发布给相关的部门与人员。 (10) 数据输出：将数据以需要的格式预览或打印输出。
12
2.4 信息系统基础数据的采集与编码
2.4.1 人员数据的采集与编码
1. 民族数据的采集与编码 2. 籍贯数据的采集与编码 3. 政治面貌数据的采集与编码 4. 学历数据的采集与编码 5. 学位数据的采集与编码 6. 职称数据的采集与编码
2.4.2 图书数据的采集与编码
1. 图书类型数据的采集与编码 2. 出版社数据的采集与编码
16
2.5.3 准备图书数据
准备的图书数据如表2-18所示。

工业自动化系统操作规程

工业自动化系统操作规程第一章工业自动化系统概述 (2)1.1 系统简介 (2)第二章系统安装与调试 (4)1.1.1 安装前准备 (4)1.1.2 安装流程 (4)1.1.3 注意事项 (4)1.1.4 调试前准备 (4)1.1.5 调试流程 (4)1.1.6 注意事项 (5)第三章系统操作准备 (5)1.1.7 培训目的 (5)1.1.8 培训内容 (5)1.1.9 培训方式 (5)1.1.10 培训周期 (5)1.1.11 培训要求 (5)1.1.12 设备检查目的 (6)1.1.13 设备检查内容 (6)1.1.14 设备检查周期 (6)1.1.15 设备检查要求 (6)第四章设备操作规程 (6)1.1.16 启动前准备 (6)1.1.17 启动操作 (7)1.1.18 启动注意事项 (7)1.1.19 运行监控 (7)1.1.20 运行维护 (7)1.1.21 运行注意事项 (7)1.1.22 停机操作 (7)1.1.23 停机检查 (8)1.1.24 停机注意事项 (8)第五章系统监控与维护 (8)1.1.25 监控系统概述 (8)1.1.26 监控系统构成 (8)1.1.27 监控系统操作规程 (8)1.1.28 维护保养目的 (9)1.1.29 维护保养内容 (9)1.1.30 维护保养操作规程 (9)第六章故障处理与排除 (9)1.1.31 概述 (9)1.1.32 故障分类 (9)1.1.33 故障发觉与报告 (10)1.1.34 故障诊断 (10)1.1.35 故障处理 (10)1.1.36 故障原因分析 (10)1.1.37 故障预防与改进 (11)1.1.38 故障记录与反馈 (11)第七章安全生产 (11)1.1.39 操作前准备 (11)1.1.40 操作流程 (11)1.1.41 操作注意事项 (11)1.1.42 设备故障应急处理 (11)1.1.43 人员伤害应急处理 (12)1.1.44 火灾应急处理 (12)1.1.45 其他突发事件应急处理 (12)第八章质量控制 (12)1.1.46 质量标准概述 (12)1.1.47 质量标准内容 (12)1.1.48 质量标准制定原则 (13)1.1.49 质量检测概述 (13)1.1.50 质量检测方法 (13)1.1.51 质量检测流程 (13)1.1.52 质量检测要求 (13)第九章系统升级与改造 (14)1.1.53 系统升级目的 (14)1.1.54 升级前的准备工作 (14)1.1.55 升级流程 (14)1.1.56 升级过程中的注意事项 (14)1.1.57 改造背景 (14)1.1.58 改造目标 (14)1.1.59 改造方案 (15)第十章系统管理 (15)1.1.60 目的与意义 (15)1.1.61 适用范围 (15)1.1.62 组织架构 (15)1.1.63 管理制度 (15)1.1.64 运行管理措施 (16)1.1.65 安全管理措施 (16)1.1.66 维护管理措施 (16)1.1.67 人员管理措施 (16)第一章工业自动化系统概述1.1 系统简介工业自动化系统是指在工业生产过程中，利用计算机、通信、控制等技术，对生产过程进行自动检测、自动控制、自动调节和自动管理的系统。

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注意区别 ：
精度是指转换结果对于实际值的准确度，而分 辨率是指能对转换结果产生影响的最小输入量。
（3）转换时间 完成一次A/D转换所需的时间，即由发出启动转
换命令信号到转换结束，信号开始有效的时间间隔。 转换时间的倒数称为转换速率。例如，AD574的转换 时间为25s，其转换速率为40kHz。
（4）量 程 量程是指所能转换的模拟输入电压的范围，分
1．CPU单元
处理STD总线上的数据、地址和各种控制功 能；控制其它STD功能单元的工作；进行整个工 控系统的计算、数据处理、控制等工作。
2．A/D单元
提供模/数转换的接口。
3．存储器单元
作为通用存储器的扩展卡。
4．系统支持单元
为STD-PC提供系统支持的功能单元。
5．定时器单元
可完成定时、计数以及实现“看门狗”功能等。
3．线性化处理
采取线性拟合措施，以消除传感器或转换 过程引起的非线性误差。
4．数字滤波
数字滤波器可以对极低频率的干扰信号进 Байду номын сангаас滤波，弥补了RC滤波器的不足。
在计算机中数字滤波用一定的计算方法对 输入信号的量化数据进行数学处理，减少干扰 在有用信号中的比重，提高信号的真实性。
理的基本思想。
举例来说，小电流接地系统检测装置，要采样的信号 是 5 倍频的电流信号，即 f0 550 250(Hz)，采样频率 至少应选 fs 2 250(Hz)，才能保证采样的 5 倍频电流信 号不失真地还原。
二. 模数变换（A/D）
1．基本原理
逐次把设定的逐次逼近寄存器 SAR 寄存器中 的数字量经 D/A 转换后得到的电压Uc 与待转换的 模拟电压U x 进行比较。比较时，先从 SAR 的最高 位开始，逐次确定各位的数码是“1”还是“0”。
输入电路的基本功能是将测控对象需要的状态 信号引入微机系统；输出电路主要是将CPU送出的 数字信号或数据进行显示、控制或调节。
3．CPU及存储控制部分
是自动装置硬件系统的数字核心部分，对系统 的工作进行控制和管理，对采集到的数据做必要处 理，然后根据要求作出判断和发出指令等。 CPU：微机系统自动工作的指挥中枢。 存储器：把程序和数据保存起来。 定时器/计数器：计时；触发采样信号，引起中断 采样；U/f变换式A/D中关键部件。 Watchdog：监视微机系统程序的运行情况。
在自动装置中，被采样的信号 x(t)主要是工频 50Hz 信号，通常以工频每个周期的采样点数来间接定义采样 周期TS 或采样频率 fs 。例如工频每个周期采样点数为 12 次 ， 则 采 样 周 期 TS 20/12 5/ 3(ms) ， 采 样 频 率 fs 5012 600(Hz)
2．采样定理
相对精度：是指整个转换范围内，任一数字量所对 应的模拟输入量的实际值与理论值之差，用模拟电 压满量程的百分比表示。
例如，满量程为10V的10位A/D芯片，若其绝对 精度为1/2LSB，则其最小有效位的量化单位E＝ 10×103/210 ＝ 9.77mV ， 其 绝 对 精 度 为 1/2E ＝ 4.88mV，其相对精度为4.88mV/10V＝0.048％。
2．数据的有效性校验
其目的是判断采入的数据是否有明显的出错或 为干扰信号等，并且可根据物理量的特性来判断。 （1）变化缓慢的参数，可用同一参数前、后周期的 变化量来判断。 （2）利用相关参数间的关系相互校核。 （3）对一些重要参数，可以用两个测点或在同一测 点上装两台变送器，用它们之间的差值进行校核。 （4）限制判断。
单极性、双极性两种类型。单极性量程为0～＋5V、 0～＋10V、0～＋20V；双极性量程为-2.5～＋2.5V、 -5～＋5V、-10～＋10V。
三. 输入数据的前置处理
1．标度变换
进入A/D转换器的信号一般是电平信号，但 其意义却有所不同。例如同样是5V电压，可以代 表540°蒸汽温度，也可以代表500A电流或110kV 电压等。要由计算机乘上不同的系数进行标度变 换，把它们恢复到原来的量值。
4．人机对话接口回路
（1）显示画面与数据。 （2）输入数据。 （3）人工控制操作。 （4）诊断与维护。
5．通信回路
完成自动装置间通信、监控系统与自动 装置间通信及自动装置信息远传。
（二）工业控制计算机系统
工业控制计算机系统一般由稳压电源、机箱和 不同功能的总线模板以及键盘等外设接口组成。早 期的工业控制计算机较多采用STD总线，即工业控 制标准总线。
在进行转换时，先将 SAR 寄存器各位清零。转换开始时， 控制逻辑电路先设定 SAR 寄存器的最高位为“1”，其余各位 为“0”，此试探值经 D/A 转换成电压Uc，然后将Uc与模拟 输入电压Ux 进行比较。如果U x Uc，说明 SAR 最高位的“1” 应予以保留；如果U x Uc，说明 SAR 该位应予清零。然后 再对 SAR 寄存器的次高位置“1”，依上述方法进行 D/A 转换 和比较。如此重复上述过程，直至确定 SAR 寄存器的最低位 为止。过程结束后，状态线 EOC 改变状态，表示已完成一次 转换。转换结果能否准确逼近模拟信号，主要取决于 SAR 和 D/A 的位数。位数越多，越能准确逼近模拟量，但转换所 需的时间也越长。
2．A/D转换器主要技术指标
（1）分辨率 分辨率反映A/D转换器对输入微小变化的响应
能力，通常用数字量输出最低位（LSB）所对应的 模拟输入的电平值表示。
例如，8位A/D转换器能对模拟量输入满量程的 1/28＝1/256的增量作出反映。n位A/D能反映模拟 量满量程的1/2n的增量。一般也简单地用数字量的 位数来表示分辨率，即n位二进制数最低位所具有 的权值就是它的分辨率。
（四）现场总线控制系统（FCS）
用现场总线将各智能现场设备、各级计算机和自 动化系统互连，形成一个数字式、全分散、双向串行 传输、多分支结构、多点通信的通信网络。生产过程 现场的各种传感器、变送器、控制器等配置有微处理 器或单片机，各自都具有数字计算和通信能力，实现 将DCS中的控制站的功能分散到智能设备中。FCS系统 采用了规范的全开放式总线标准、通信协议，所有符 合标准的产品都可互连，共享网络资源。FCS系统是今 后工业控制体系结构的发展方向之一。
二．软 件
1．信号采集与处理程序 2．运行参数设置程序 3．系统管理（主控制）程序 4．通信程序
2.2 数据的采集与处理
一. 采 样
1．采样过程
对随时间连续变化的模拟信号 x(t)，按一定的时间 间隔TS ，抽取相应的瞬时值。
S (t ) ：采样控制脉冲。 TS ：采样周期，相邻两个采样时刻的时间间隔。 fs：采样频率， fs 1 TS 输入模拟信号 x(t) 经过理想采样变成 x(t)后可表示为： x(t) x(t) tnTS
（2）精 度
精度是反映在同一模拟输入信号的情况下，一 个实际的A/D转换器的输出数字量与一个理想的A/D 转换器的输出数字量的差别。精度有绝对精度和相 对精度。
绝对精度：在一片转换器中，对应于一个数字量的 实际模拟输入电压和理想的模拟输入电压之差并非 是一个常数，而是一个范围。通常以数字量的最小 有效位（LSB）的分数值来表示绝对精度。例如： 1LSB、1/2LSB等。
选择采样周期必须有一个依据，以保证 x(t)能不失真 地恢复原信号 x(t)。
fs f0:直流量 fs 1.5 f0:差拍低频信号 fs 2 f0:频率为 f0的信号 fs 2 f0:更加真实地代表 输入信号 x(t)
若输入信号 x(t) 含有各种频率成分，其最高频率为 f max ，若要对其不失真地采样，或者采样后不产生频率混 叠现象，采样频率必须不小于2 fmax ，即 fs 2 fmax。也就是 说，为了使信号被采样后不失真地还原，采样频率必须不 小于 2 倍的输入信号的最高频率，这就是奈奎斯特采样定
6．I/O单元
实现开关量的输入/输出的功能单元。
7．键盘显示板
键盘输入、显示输出、打印机接口等部分。
（三）集散控制系统（DCS）
1．数据采集测控站
一般由单片机数据采集控制装置组成，可以将 信号通过通信线路传送至上位机，并能接受上位机 通过通信线路下达的控制指令进行现场控制。
2．上位机
将各个站上传的数据进行分析处理，以及进 行数据的存储和整个系统的协调，集中显示或打 印各种报表。最重要的功能是根据数据处理的结 果，确定控制的参数和方法，并将这些结果通过 通信线路下达给相应的站。
（一）微型计算机系统
1．模拟量输入/输出回路
微机系统是一种数字电路设备，只能接受数字 脉冲信号、识别数字量，所以需要将这一类模拟信 号转换为数字脉冲信号。同时，为了实现对电力生 产过程或电力输配过程的监控，有时还需要输出模 拟信号，去驱动模拟调节执行机构工作，这就需要 模拟量输出回路。
2．开关量输入/输出回路
第2章 自动装置及数据的 采集与处理
2.1 自动装置的硬件和软件
一. 硬件组成形式
三种结构形式：微型计算机系统、工业控制计算机系统 和集散控制系统。 对于控制功能单一的自动装置所需采集的电气量不是很 多，微型计算机系统可满足运行要求。 对于控制功能要求较高、软件开发任务较为繁重的系统， 大多采用工业控制计算机系统。 对于分散的多对象的成套测控装置采用集散控制系统。