工业信号检测与控制课程整体设计

实验设备的选择与使用
实验设备的选择
根据实验需求和目标，选择合适的实验设备，确保实验结果的准 确性和可靠性。
实验设备的操作
掌握实验设备的操作流程和注意事项，正确使用设备进行实验。
实验设备的维护
定期对实验设备进行维护和保养，保证设备的正常运行和使用寿 命。
实验方案的设计与实施
1 2
实验目的与要求
明确实验目的和要求，确保实验方案的设计符合 实验目标。
利用语音信号处理算法， 对语音信号进行识别和 分析，提取出所需的信
息。
声学成像技术
利用声波的传播特性， 对物体进行声学成像， 显示出物体的内部结构
和形态。
电学检测技术
电感检测技术
利用电感的物理特性，对物体的位置、位移 和角度等进行测量和检测。
电阻抗谱技术
利用电阻抗谱的原理，对材料的物理和化学 性质进行测量和评估。
结果解释与报告
根据分析结果，解释实验结果的意义，撰写完整的实验报告。
07 课程总结与展望
本课程的主要内容总结
信号处理基础
介绍信号的基本概念、信号的分类、 信号的运算以及信号的频域分析等。
02
检测原理
讲解各种物理量检测的原理，如位移、 速度、加速度、力、压力等。
01
现代检测技术
介绍新型检测技术，如超声检测、射 线检测、涡流检测、红外检测等。
电容检测技术
利用电容的物理特性，对物体的湿度、压力 和液位等进行测量和检测。
电磁感应技术
利用电磁感应原理，对物体的磁特性和电特 性进行测量和检测。
其他检测技术
01
02
03
化学分析技术
利用化学分析方法，对物 质的成分、结构和性质等 进行测量和评估。

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。

真 组 织 研 讨 ， 遵 循 校 企 共 建 原 则 ， 基 于 测 控 应 用 系 统
及“ 检 测与 控制 综合 应用 模块 ” 三 个 学 习 阶 段 按 照 人
的认 知 规 律 ． 从 技 能 ， 到 技 术 知识 的 架 构 ， 从 简 单 ， 到
综合 ． 逐步 递进 ． 螺旋上 升 ， 构建 了“ 项 目加 任 务 ” 的 《 工业 信号 检测 与控 制》 课 程 的知识 体 系 。
课 程 项 目的 实 施
每 一 个 学 习 项 目 都 是 以 一 个
包 括 单 片 机 应 用 技 术 和 各 种 传 感 器 对 信 号 的 采 集 与 处 理 。其 中 ． 单 片 机应 用 技 术包 括存 储 、 外部 端 口、 定 时器 、 计数器 、 中断 等 资 源 的 运 用 。 编 程语 言 的运 用 ， 程 序 开 发 平 台 的 运 用 及 外 围 资 源 的 运 用 传 感 器 对 信
２ Ｏ １ ３ ４
高职 专论
高职《 工业信号检测与控制》 课程改革探索
朱 才 荣
（ 淮 安信 息职 业技 术 学 院 江 苏 淮安 ２ ２ ３ ０ ０ ３ ）
摘 要 ：高 职 院 校 应 从 培 养 满 足 电 气 自 动 化 技 术 专 业 工 作 岗 位 的 关 键 能 力 的 课 程 教 学 目 标 出 发 ， 结 合 基 于 工 作 过 程 的课 程 开 发 理 念 ， 从课程定位 、 课 程 内容 整 合 、 课 程教学 方式、 课 程 内 容 拓 展 等 多
随 着高 职 教 育 的进 一 步发 展 ． 越 来 越 要 求 各 专 业 的课 程 能 够更 好 、 更 紧 密 地 与 专 业种 大 环 境 的 要 求 下 ， 我 院 课 程 组 对 电 气 自动 化 技 术 专 业 的 《 工业信号检测与控制》 课 程 进 行 了 多 方 面 的改 革 尝 试 ． 取 得 了显 著 的效 果 。 对 同 类 课 程 的 教 学 改 革 具 有 很 好 的 借 鉴 作 用

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。

工业机器人未来发展趋势
智能化发展
随着人工智能技术的不断进步， 工业机器人将越来越智能化，具 备自主学习和决策能力，能够更 好地适应复杂多变的生产环境。
柔性化生产
未来工业机器人将更加注重柔性 化生产，能够适应不同产品的生 产需求，实现快速换型和灵活调
整。
01
03
02 04
协作机器人
协作机器人将成为未来发展的重 要方向，能够与人类工作人员紧 密协作，共同完成任务，提高工 作效率和安全性。
07
课程总结与展望
课程重点回顾
工业机器人基本原理
介绍了工业机器人的定义、分类、基 本构成和工作原理，以及工业机器人 在现代制造业中的重要性和应用。
工业机器人编程与仿真
介绍了工业机器人的编程语言、编程 方法和仿真技术，通过实例演示了如 何编写机器人程序并进行仿真验证。
工业机器能、控制方式和控制算法，包 括传感器、执行器、控制器等关键部 件的选型和设计。
传感器与检测系统集成
传感器选型与配置
根据机器人应用场景和需求，选择合适的传感器类型和参数，并进行 合理配置。
信号调理与转换
对传感器输出的微弱信号进行调理和转换，以便于后续处理和分析。
数据采集与处理
通过数据采集系统对传感器信号进行采集、存储和处理，提取有用信 息并转换为机器人可识别的指令。
系统集成与调试
工业机器人组成及工作原理
组成
工业机器人主要由执行机构、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成。
工作原理
工业机器人通过感知系统获取环境信息，控制系统根据预设程序或实时指令进 行决策和规划，驱动系统驱动执行机构完成相应动作。
工业机器人应用领域
焊接应用
工业机器人在焊接领域具有高效、稳定、精确的优势，可 广泛应用于汽车制造、航空航天等行业的焊接生产线。

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。

目录前言 (1)1 PLC和组态软件基础 (1)1。

1 可编程控制器基础 (1)1.1。

1 可编程控制器的产生和应用 (2)1。

1。

2 可编程控制器的组成和工作原理 (2)1。

1。

3 可编程控制器的分类及特点 (4)1。

2 组态软件的基础 (4)1。

2.1 组态的定义 (4)1。

2.2 组态王软件的特点 (5)1。

2.3 组态王软件仿真的基本方法 (5)2 PLC控制系统的硬件设计 (5)2.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤 (6)2.1。

1 PLC控制系统设计的基本原则 (6)2。

1。

2 PLC控制系统设计的一般步骤 (6)2。

1。

3 PLC程序设计的一般步骤 (7)2.2 PLC的选型和硬件配置 (8)2。

2.1 PLC型号的选择 (8)2。

2。

2 S7-200 CPU的选择 (9)2。

2.3 EM235 模拟量输入/输出模块 (9)2。

2。

4 热电式传感器 (9)2.2.5 可控硅加热装置简介 (10)2。

3 系统整体设计方案和电气连接图 (10)2.4 PLC控制器的设计 (10)2。

4。

1控制系统数学模型的建立 (11)2。

4.2 PID控制及参数整定 (11)3 PLC控制系统的软件设计 (14)3.1 PLC程序设计的方法 (14)3。

2 编程软件STEP7-—Micro/WIN 概述 (14)3。

2。

1 STEP7-—Micro/WIN 简单介绍 (15)3。

2。

2 计算机与PLC的通信 (15)3。

3 程序设计 (15)3。

3.1 程序设计思路 (15)3.3.2 PID指令向导 (16)3.3.3 控制程序及分析 (17)4 组态画面的设计 (18)4。

1 组态变量的建立及设备连接 (18)4.1。

1 新建项目 (18)4。

2 创建组态画面 (19)4.2.1 新建主画面 (19)4。

2。

2 新建PID参数设定窗口 (19)4。

2.3 新建数据表库 (19)4。

2。

4 新建实时曲线 (19)4。

工业自动化仪表及自动化控制技术摘要：作为世界上最大的制造国家之一，中国的工业自动化发展已经取得了长足的进步。

目前，我国的工业自动化已经应用于各个领域，包括机械制造、电子信息、化工、冶金、航空航天等。

在工业自动化中，涉及到许多仪器设备，也是多种多样，例如：位移传感器、温度传感器、PLC控制器、DCS控制器、PC控制器、电机、电磁阀、气缸、压力计、流量计、以太网、CAN总线、Modbus等。

这些仪器设备都是工业自动化中不可或缺的部分，它们的发展与应用推动了我国工业自动化行业的蓬勃发展。

鉴于上述，本文将针对工业自动化仪表的原理、应用进行深入分析探究，进而有效控制自动化技术，促进我国工业自动化持续发展。

关键词：工业生产；自动化仪表；自动化控制技术；对策措施引言工业自动化大幅提高了生产效率，降低了成本，同时也减少人为操作的误差，提高产品的质量和一致性；工业自动化促进了企业从传统制造向智能制造的转型，加速了工业化进程，从而促进了产业转型升级；业自动化通过优化生产过程，精确控制物料的消耗和能源的使用，从而达到有效节能和环境的保护；工业自动化不仅提升了企业的竞争力，同时也增强了国家的核心技术和产业竞争力，推动我国在世界经济中的地位。

综上所述，工业自动化对于我国的发展十分重要，它不仅是现代工业化的必然趋势，也是我国实现高质量发展的关键所在。

1 工业自动化仪表概述1.1 工业仪表的历史工业仪表是用于测量、监控、调节和控制工业过程和设备的设备和系统。

它们已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。

以下是工业仪表的历史与发展。

19世纪初，随着蒸汽机和化学反应器的发明，工业生产进入了现代化阶段。

此时，工业仪表还处于萌芽状态，主要运用机械式仪表，机械式仪表是指气体、液体涡轮流量计，涡街流量计，电磁流量计等流量计量仪表以及压力开关、差压开关、压力变送器，差压变送器，液位开关，液位计，温湿度记录仪等工业仪器。

按照不同的功能可分为：温度仪表、压力仪表、流量仪表、分析仪表、物位仪表、称重仪表、转速仪表、仪表元件、调节仪表、执行机构、显示记录、阀门类、控制系统几大门类，这些仪表都是通过机械运动来显示物理参数的。

（2-5）
根据执行器的原理可知，如果系统接受一阶阶跃信号，执行器得由一个开度变化到另一个开度，因此这有一个过程，则中间就有一个过渡，但时间较短。因此执行器的传递函数可以近似为一阶惯性环节：
（2-6）
由于检测和变送器的输入信号和输出信号可以看成已线性化，因此其传递函数可以看成纯比例，即
G(S)=Kp（2-7）
调节器：DDZ-III型PID调节器
执行器：气动薄膜执行机构并配上电/气阀门定位器
电/气阀门定位器：ZPD-01
安全栅：型号：DFA-3100，防爆等级：ia II CT6 ，最大允许电压VM：（防爆额定值）AC/DC、220V
配电器：型号：DFP-2100 ，通道数:2，重量:1.5Kg，功耗：2.4W
[5] 张志涌等．MATLAB教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006．
[6] 刘文定．MATLAB/Simulink与过程控制系统[M]．北京：机械工业出版社，2013，1．
因此，在本设计中要做两个控制系统。一个是温度控制系统；一个是炉膛负压控制系统。则控制参数分别为炉膛内温度和炉膛负压。炉膛内温度范围是1100~1200℃，炉膛负压范围是0~-30Pa[3]。
2）控制燃烧方案
燃烧自动调节系统包括热负荷、送风、引风三个调节回路。其中，燃料量和送风量的比例是影响燃烧经济性的主要因素。为了防止不完全燃烧，保证动态过程中风量始终有一定裕量，就需要采用单交叉控制（或称选择性控制），以实现加负荷时先加风后加燃料，减负荷时先减燃料后减风。
2.2
对于燃烧控制系统，空气过剩系数u是一个重要参数。因为燃烧控制系统一个最重要的参数就是空燃比k，而k=β×u，其中β为量程修正系数。u与节能有着直接的联系。如下图所示
图2.2.1空气过剩系数与节能的关系

工业过程控制课程设计步骤与要求一、认知被控对象，设计控制方案，选择控制规律1．认知对象：2．设计控制方案⑴水箱水位单回路控制系统PID设定上水箱下水箱储水箱特性测试为手动温度⑵管道流量单回路控制系统⑶管道压力单回路控制系统3．控制规律选择为了取得较好的控制效果，上述所有单回路系统在系统设计时，均选PID 控制规律。

调试时根据调整情况可采用PI或PID控制规律。

二、选择过程仪表：包括检测仪表和执行器1. 液位传感器、压力传感器液位传感器用来对上位水箱和下位水箱的液位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，采用高品质、低功耗精密器件，稳定性、可靠性大大提高。

可方便地与其它DDZ--ⅢX型仪表互换配置，并能直接替换进口同类仪表。

校验的方法是通电预热15分钟后，分别在零压力和满程压力下检查输出电流值。

在零压力下调整零电位器，使输出电流为4mA，在满量程压力下调整量程电位器，使输出电流为20mA。

本传感器精度为0.5级，因为为二线制，故工作时需串24V直流电源。

液位传感器用来对上位水箱和中位水箱的液位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，0.5级精度，二线制4-20mA标准信号输出。

压力传感器液位传感2. 电磁流量传感器、电磁流量转换器⑴流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。

根据本实验装置的特点，采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0~0.3m3/h，压力1.6Mpmax，4-20mA标准信号输出。

可与显示，纪录仪表，积算器或调节器配套。

避免了涡轮流量计非线性与死区大的致命缺点，确保实验效果能达到教学要求。

主要优点：1.）采用整体焊接结构，密封性能好；2.）结构简单可靠，内部无活动部件，几乎无压力损失；3.）采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定；4.）仪表反应灵敏，输出信号与流量成线性关系，量程比宽；⑵流量转换器采用LDZ-4型电磁流量转换器，与LDS-10S型电磁流量传感器配套使用，输入信号：0~0.4mV输出信号：4 ~20mA DC，允许负载电阻为0~750Ω，基本误差：输出信号量程的±0.5%。

PLC控制系统设计与实现PLC（可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的设备。

它具有高可靠性、强适应性、易编程等特点，被广泛应用于各类工业过程控制和机器自动化领域。

在本文中，我们将探讨PLC控制系统的设计和实现。

第一部分：PLC控制系统设计基础PLC控制系统的设计是建立在对待控制对象的深入分析的基础上。

该分析包括了对待控制的工艺或机器的了解，操作要求，输入输出信号及其检测方式等等。

设计阶段的任务是明确控制系统的输入输出关系，即对于特定的输入信号，控制系统将产生何种输出信号。

在设计阶段，我们需要考虑以下几个方面：1. 确定输入信号：这涉及到对被控制设备的工艺流程或机器功能的了解。

我们需要明确哪些信号将作为输入，以及它们的触发方式和检测方式。

2. 确定输出信号：通过输入信号触发PLC的程序，我们需要确定该程序对于不同输入信号的输出。

这可能涉及到开关控制、电机控制、定时控制等等。

3. 制定控制逻辑：控制逻辑是PLC系统中非常重要的一部分。

通过逻辑程序，我们确定了各个输入信号与输出信号之间的关系。

例如，当输入信号A和输入信号B同时满足某个条件时，输出信号C将被触发。

第二部分：PLC控制系统实现步骤在进行PLC控制系统的实现之前，我们需要明确以下几个步骤：1. PLC选型：根据实际需求，选择适合的PLC型号和规格。

这需要考虑到输入输出点数、通信能力、编程语言以及可扩展性等因素。

2. 开发PLC程序：利用PLC厂家提供的编程软件，根据设计阶段确定的控制逻辑编写PLC程序。

这包括各个输入输出信号的定义、数据存储区的设置、程序的编写和调试等。

3. PLC与外部设备的连接：根据设备的需求，将PLC与其他设备进行连接。

这可能包括传感器、执行器、数值显示器等等。

确保连接正确可靠，并进行相应的调试和测试。

4. 调试和测试：在进行实际运行之前，进行PLC控制系统的调试和测试是非常重要的。

这包括逻辑程序的验证、输入输出信号的检测和调整、通信测试等等。

变差 m 100% L
任务一 热电阻传感器的温度检测与控制
3.检测控制系统的组成作用和品质指标
（2）检测系统的品质指标 ③测量范围和量程
测量范围和量程是两个概念，容易混淆。测量范围指上下限间的范围， 用上下限的值同时表示，如体温计的测量范围是35℃～42℃。量程是上限 值和下限值的代数差，体温计的量程是42℃-35℃=7℃.
分∆U用mV或表测量如图1.1.1所示。被测输出电压：UO=U+∆U。 由于U为标准值，而∆U很小可以用灵敏度很高的mV或表测量，
所以UO的测量结果比零位测量法误差大，而比偏差测量法的误 差小。
图1.1.1 位差测量原理
任务一 热电阻传感器的温度检测与控制
2.测量误差知识
（1）绝对误差和相对误差 ①绝对误差 绝对误差∆x，是测量结果x与被测量客观值x0之间的差值。由 于误差是不可避免的，无论仪表如何精密也存在误差，所以被测量 客观值x0事实上是无法得到的，人们常用比实际测量时精度高一级 的仪表的测量结果代替客观值x0。绝对误差表示为：
任务一 热电阻传感器的温度检测与控制
（2）偏差测量、零位测量和微差测量 ③微差测量 微差测量是零位测量和偏差测量的结合，它将被测量的大
部分与标准量平衡，剩余小部分采用偏差测量法，该测量方式 误差介于偏差测量和微差测量之间，常用来测量较大的被测量。 例如稳压电源的外特性。稳压电源的负载变化时输出电压波动。 测量输出电压UO时,用电位差计的标准电压U尽量平衡，剩余部
（2）检测系统的品质指标 ②变差
变差表示检测系统测量时正行程和逆行程的输入输出特性曲线的不一 致程度。相同被测参数正行程（被测参数逐渐加大）和逆行程（被测参数 逐渐减小）时，仪表的指示值不相同。通过实验绘制出检测系统的正程和 逆程特性曲线如图1.1.5，变差通常用同一被测量时，正程和逆程之间的 最大偏差与检测系统量程L的百分比表示。

信号测控装置的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解信号测控装置的基本原理，掌握相关概念，如传感器、信号调理、数据采集等。

2. 学生能够描述不同类型的信号测控装置及其适用场景，如温度传感器、压力传感器等。

3. 学生掌握信号测控装置在工业、医疗、科研等领域的应用，了解其在现代科技中的重要性。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的信号测控装置，进行数据采集、处理和分析。

2. 学生具备使用信号测控装置进行实验操作的能力，能够根据实际需求选择合适的传感器和设备。

3. 学生能够通过实际操作，掌握信号测控装置的调试、维护和故障排除方法。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对信号测控装置的兴趣，激发学习热情，形成积极探究的科学态度。

2. 学生认识到信号测控装置在国计民生中的重要作用，增强社会责任感和使命感。

3. 学生通过团队协作完成课程任务，培养沟通、合作能力和集体荣誉感。

课程性质：本课程为实践性较强的学科，结合理论知识和实际操作，旨在培养学生的动手能力和创新能力。

学生特点：高二年级学生已具备一定的物理知识和实验技能，对新鲜事物充满好奇心，具备一定的自主学习能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，充分调动学生的主观能动性，培养其解决实际问题的能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 信号测控装置基本原理：包括传感器的工作原理、信号调理过程、数据采集与处理方法等。

- 教材章节：第一章《信号测控技术概述》- 内容列举：传感器分类、工作原理；信号调理电路；数据采集与处理基本方法。

2. 信号测控装置类型与应用：介绍各类传感器及其在工业、医疗等领域的应用案例。

- 教材章节：第二章《传感器及其应用》- 内容列举：温度传感器、压力传感器、位移传感器等；各类传感器在实际应用中的案例分析。

3. 信号测控装置的设计与实现：结合实际案例，讲解如何设计简单的信号测控装置。