工业信号检测与控制课程整体设计

传感器与检测技术课程设计《传感器与检测技术》课程改革设计方案一、课程性质本课程作为机电一体化技术专业基础课程，在本专业的职业能力培养中所起着承前启后的桥梁作用，它既是前期理论课的延续，又是学习其他专业课的前提。

本课程主要培养学生选择应用各类传感器的能力，组成各种检测系统的能力和各种测试模块电路的设计制作能力，这些能力是构成本专业职业岗位技能的重要部分。

本课程的前期课程主要有《工程制图》《电子电路基础》《电子线路cad》《应用数学基础》等。

二、课程整体设计1课程目标设计1.1能力目标（1）能够用万用表、示波器等常用仪器检查各种传感器性能，判别其好坏；（2）能够根据检测要求合理选用各种类型的传感器；（3）能够根据被测信号的特点，用不同类型的传感器设计合理的检测电路；（4）能够设计一般电子检测产品；（5）能够正确维护常用电子检测设备。

1.2知识目标（1）掌握测量及误差理论等知识，传感器及检测技术基本知识，电桥测量电路的基本特性；（2）掌握各种常用传感器的基本工作原理、性能特点，理解它们的工作过程，掌握它们的各种应用场合和方法；（3）掌握信号处理及抗干扰技术的基本知识，理解典型检测系统的工作原理，清楚各组成部分的功能及其特性。

1.3职业目标（1）能独立学习、工作，掌握交流与团队合作能力，具备相应的职业道德；（2）养成良好的工作责任心、坚强的意志力和严谨的工作作风；（3）在实际工作中能创造性地完成各项任务，了解电子信息产业的相关法律法规常识；（4）掌握文明生产、安全生产与环境保护的相关规定及内容。

2课程内容设计课程教学内容根据课程目标，按照职业岗位能力要求进行选择，采取项目教学结合虚拟真实工作场景的实践教学，培养典型电子产品设计和生产管理人员。

教学内容包括产品开发市场调研、产品电子线路设计制作、工艺文档编制、质量检验等，通过项目执行使学生了解项目从调研到成品检验的全过程，具体教学内容安排见表1。

表1《传感器与检测技术》课程内容工作过程课程内容模块子模块课时市场调研传感器常识传感器在电子产品中的应用情况4电子线路设计制作传感器选用模块电阻传感器及其应用4电容传感器及其应用4电感传感器及其应用6热电偶传感器及其应用6光电传感器及其应用4霍尔传感器及其应用4压电传感器及其应用4超声波传感器及其应用4工艺文档编制及产品质量检验检测系统集成模块信号处理与抗干扰技术4传感器网络的组成与应用4简易电子秤系统的设计10小组答辩23能力训练项目设计学期初，将学生分成四至六名一组的学习小组，每个学习小组分配在编号固定的传感器实验台上，上课在传感器实验室进行，在整个学习过程中完成常用传感器选型应用训练和典型检测系统集成与使用维护训练等10个项目。

摘要现代工业控制系统中，自动化仪表检测技术和仪表控制系统是实现自动控制的基础。

在过程自动化中要通过检测元件获取生产工艺变量，最常见变量是温度、压力、流量、物位（四大参数）。

检测元件又称为敏感元件、传感器，它直接响应工艺变量，并转化成一个与之成对应关系的输出信号。

这些输出信号包括位移、电压、电流、电阻、频率、气压等。

随着新技术的不断涌现，特别是先进检测技术、现代传感器技术、计算机技术、网络技术和多媒体技术的出现，给传统的自动控制系统带来了新的挑战，并由此引出许多新的发展，如虚拟仪器、软测量技术、数据融合理论与方法以及最新发展的传感器网络技术等。

全文以典型工业过程控制系统的构成为基础，以应用自动控制理论设计过程控制系统为主线，重点介绍了自动化检测仪表、全刻度指示 PID 连续调节仪表、数字控制仪表、执行器和防爆栅、智能仪表与虚拟仪器以及自动化仪表应用实例。

关键词：仪表、DCS组态、安装第一章序言 (3)1-1设计背景 (3)1-2设计内容及规划 (3)1-3设计意义 (3)第二章自动化检测技术及部分检测仪表原理介绍 (3)2-1自动化检测技术简介 (3)2-2 PID调节规律及方法 (3)第三章仪表选型及一些仪表介绍 (3)3-1转子流量计 (3)3-2 FIELDVUE DVC2000系列数字式阀门控制器 (3)3-2 SITRANS压力变送器 (3)第四章DCS系统简介 (3)4-1 霍尼韦尔DCS系统简介 (3)4-2 霍尼韦尔DCS软、硬件简介 (3)4-3 DCS系统软硬件的组态与连接 (3)4-4 DCS在压缩机上的应用 (3)结论 (3)参考文献 (3)第一章序言1-1设计背景半个多世纪以来，自动化仪表经历了从气动液动仪表、电动仪表、电子式模拟仪表、数字智能仪表，到计算机集散控制系统(DCS)等发展阶段，为各行各业的现代化大规模生产提供了强大的支持。

近年来，随着网络通信等相关技术的快速发展，自动化仪表正处于一场意义重大的变革中，以仪表的全数字化、开放化、网络化为特征的现场总线控制系统(FCS)正在迅猛发展。

PLC课程设计简介PLC（可编程逻辑控制器）是一种常见的工业控制设备，用于自动化控制系统中。

在PLC课程设计中，我们将学习如何设计和实现一个简单的PLC程序，以控制一个模拟工厂的自动化过程。

目标本课程设计的目标是让学生了解PLC的基本概念和工作原理，掌握PLC编程的基本技巧，以便能够设计和实现简单的自动化控制系统。

设计原理在本课程设计中，我们将采用模拟工厂进行实验。

模拟工厂由多个机械和电气设备组成，其中包括传感器、执行器、电动机等。

PLC将用于控制各个设备的工作，实现自动化控制。

PLC的工作原理是通过扫描输入模块的信号状态，根据预先编写的程序逻辑，控制输出模块的输出信号。

在PLC的程序中，我们可以定义各种逻辑和运算操作，如条件判断、循环控制等。

PLC编程语言在本课程设计中，我们将使用Ladder Logic（梯形图）作为PLC编程语言。

Ladder Logic是一种图形化编程语言，类似于梯子的形状。

它使用两个纵向的电路导线，表示输入和输出信号，横向的线表示逻辑关系。

Ladder Logic的基本元素包括线圈（Coil）和连线（Contacts）。

线圈用于表示输出信号，连线用于表示输入信号和逻辑运算。

通过组合线圈和连线，我们可以实现复杂的逻辑控制。

PLC程序设计步骤在进行PLC程序设计之前，我们需要先确定自动化控制的需求和过程。

然后，按照以下步骤进行PLC程序设计：1.确定输入信号：识别所需的传感器和开关信号，确定它们与PLC的输入模块的连接方式。

2.确定输出信号：识别所需的执行器和显示设备，确定它们与PLC的输出模块的连接方式。

3.设计Ladder Logic程序：根据需求和过程，设计Ladder Logic程序。

程序中包括逻辑元件（线圈和连线）和逻辑运算（条件判断、循环控制等）。

4.编写Ladder Logic程序：使用PLC编程软件，按照设计好的LadderLogic程序进行编写。

5.下载程序到PLC：将编写好的程序下载到PLC中，使其可以执行控制操作。

检测系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解检测系统的基本概念，掌握其工作原理和分类。

2. 使学生掌握检测系统中的关键部件及其功能，了解各部件之间的联系。

3. 引导学生了解检测系统在工程领域的应用，培养其跨学科思维能力。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析检测系统问题的能力，能进行简单的故障排查和解决方案设计。

2. 提高学生动手实践能力，能完成检测系统的基本搭建和调试。

3. 培养学生团队协作和沟通能力，能在小组合作中发挥个人优势，共同解决问题。

情感态度价值观目标：1. 培养学生热爱科学、积极探索的精神，增强其对检测系统相关技术的兴趣。

2. 引导学生认识到检测系统在保障生产和生活安全中的重要性，树立安全意识。

3. 培养学生具有责任感和使命感，认识到学习检测技术对国家和社会发展的意义。

课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

学生特点：本课程针对的是具有一定物理和数学基础的高年级学生，他们对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力。

教学要求：教师应注重理论与实践相结合，关注学生的个体差异，引导他们通过小组合作和自主探究的方式，达到课程目标。

在教学过程中，教师需将目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 检测系统基本概念：介绍检测系统的定义、功能、分类及其在工程领域的应用。

2. 检测系统关键部件及其功能：详细讲解传感器、执行器、信号处理单元等关键部件的工作原理和作用。

3. 检测系统工作原理：分析检测系统的信号检测、信号处理、信号输出等环节，阐述各环节之间的联系。

4. 检测系统的应用案例：通过具体案例，展示检测系统在实际工程中的应用，如工业自动化、环境监测等。

5. 检测系统故障分析与排查：教授学生如何分析检测系统故障，掌握常见的故障排查方法。

6. 检测系统实践操作：安排学生进行检测系统的搭建、调试和优化，提高学生动手实践能力。

《传感器与检测技术》课程设计报告设计目的温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在建材、食品、机械、冶金、化工、石油等工业中，具有举足重轻的作用。

随着电子技术和微型计算机的迅速发展，微机测量和控制技术得到了迅速的发展和广泛的应用。

单片机具有运行速度快、处理能强、功耗低等优点，应用在温度测量与控制方面，控制简单方便，测量范围广，精度较高。

随着计算机在社会领域的渗透, 单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。

在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往是作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构，以及具体应用对象特点的软件结合，以作完善。

随着现代测量、控制和自动化技术的发展，传感器门的重视。

技术越来越受到特别是近年来，由于科学技术，经济发展及生态平衡的需要、传感器在各个领域中的作用也日益显著。

在工业控制、机电一体化、智能仪表、通信、家用电器、能源、交通、灾害预测、安全保护、医疗卫生等方面所开发的各种传感器，不仅能代替人的感官功能，并且在检测人的感官所不能感受的参数方面创造了十分有利的条件。

温度是表征物体冷热程度的物理量，温度的测量对于人们日常的生活有很重要的意义。

温度对于农业生产，工业生产的数量以及质量都有很大的影响。

如果能很有效的控制温度掌握温度农业生产、工业生产的数量以及质量都将大幅度增加。

所以。

能有效的掌握并控制温度都大有好处。

温度传感器在测量方面都有着诸多的优点。

随着科技的进步，生产力的加强，温度传感器得到更好的发展。

种类越来越多，应用越来越普遍。

来满足生活生产的需求。

设计要求本课题研究的主要内容是单片机温度检测系统设计。

主要为了实现温度检测显示本设计采用了 STC89C52单片机、DS18B20 温度传感器以及数码显示管 LED 等硬件。

用单片机实现其具体控制功能如下： 1、能够连续测量室内的温度值，用十进制数码管来显示室内的实际温度。

工业测控系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解工业测控系统的基本概念、组成及工作原理。

2. 使学生掌握工业测控系统中常用的传感器、执行器及其应用。

3. 引导学生了解工业测控系统中数据采集、处理和传输的方法。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决实际工业测控问题的能力。

2. 提高学生设计简单的工业测控系统的能力，包括硬件选型、软件编程等。

3. 培养学生团队协作、沟通表达和动手实践的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对工业测控技术及其应用的兴趣，激发学生的求知欲。

2. 培养学生严谨、细致、负责的工作态度，提高学生的职业素养。

3. 引导学生关注工业测控技术的发展趋势，培养学生的创新意识。

课程性质分析：本课程为专业选修课，旨在帮助学生掌握工业测控系统的基础知识，提高学生在实际工程中的应用能力。

学生特点分析：学生具备一定的电子技术、计算机技术和自动控制技术基础，具有较强的学习能力和实践能力。

教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力。

2. 强化团队合作，培养学生的沟通协调能力和解决实际问题的能力。

3. 注重过程评价，关注学生的学习进步和个性发展。

二、教学内容1. 工业测控系统概述- 测控系统的基本概念- 工业测控系统的组成与发展- 常见工业测控系统的应用案例2. 工业测控系统硬件- 传感器的工作原理与选型- 执行器的类型及应用- 数据采集与处理硬件设计3. 工业测控系统软件- 常用测控软件及其功能- 数据采集与处理软件设计- 控制算法在工业测控系统中的应用4. 数据传输与通信- 工业现场总线技术- 通信协议及其应用- 工业以太网技术5. 工业测控系统设计实例- 系统需求分析- 硬件选型与设计- 软件编程与调试- 系统集成与优化6. 教学实践- 案例分析与讨论- 实践项目设计与实施- 团队合作与成果展示教学内容安排与进度：第1周：工业测控系统概述第2-3周：工业测控系统硬件第4-5周：工业测控系统软件第6周：数据传输与通信第7-8周：工业测控系统设计实例第9-10周：教学实践与成果展示教学内容与教材关联性：本教学内容紧密结合教材《工业测控技术》的相关章节，涵盖基本概念、硬件设计、软件编程、数据传输等方面，确保学生能够系统地掌握工业测控技术知识。

《信号检测课程设计》教学大纲课程名称：信号检测课程设计课程类别：学科基础课学时/学分： 2周/2学分开课单位：信息工程系通信与物联网教研室开课对象：通信工程本科专业选定教材：自编讲义。

参考书：《电子技术基础》，姜桥，北京，人民邮电出版社，2009年9月。

《单片机原理及基于单片机的嵌入式系统设计》，蔡方凯，北京，中国水利水电出版社，2007年4月。

一、课程的性质、目的与任务信号检测方法课程设计本着理论联系实际的原则，在专业理论知识的指导下，从学生的专业特长出发，结合学生的个人特点，达到学以致用的目的。

努力打造和培养适应现代化生产，科研等领域的专业人才。

整个课程设计的过程结合各种检测仪器与设备的结构原理，测量原理和实验，实习的专业内容，以及相关课程的理论基础知识，运用电子技术，传感器技术，网络通讯，以及相关专业技术，调动学生的主观能动性，扩展知识面，大胆创新，努力开发和设计出能够体现专业特点的符合生产，生活需求的具有某种简易功能的电子线路。

二、课程设计内容及基本要求选择以下任一选题，进行proteus仿真：1、可变周期、占空比的脉冲信号源；2、三角波，锯齿波信号发生器；3、V/F变换电路；4、环境温度测量电路（-55～125度）基本要求：1、选题后收集相关资料，通过所学知识进行电路设计，并能对整体电路进行分析；2、熟悉仿真软件，掌握仿真软件和编程软件keil；3、画出电路图，要求布线整齐，布局美观；4、完成程序编写及测试、常见故障分析、判断与修正；5、完成课程设计报告。

三、学时分配进度要求本课程设计将安排在第18-19周, 在433实验室进行。

具体安排如下：总体进度安排表具体时间安排四、其它教学环节及考核方式1、考核方式本课程设计成绩单独按100分记分。

凡成绩不及格者，课程设计必须重做。

2、成绩评定方法（1）80~100分能正确理解实习的目的要求，能独立、顺利而正确地完成各项实验操作，会分析和处理实验中遇到的问题，能掌握所学的各项实验技能，能较好地完成实习报告，有一定创造精神和能力。