第9章智能仪器设计

《第9章智能仪器设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第9章智能仪器设计（55页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第第 9 9 章章 智能仪器设计智能仪器设计设计要求、原则及步骤设计要求、原则及步骤9.1数据采集系统设计数据采集系统设计9.2简易单回路温度控制器简易单回路温度控制器9.3首页首页本章内容本章内容1. 1. 智能仪器的设计要求、原智能仪器的设计要求、原 则及步骤则及步骤3. 3. 单回路温度控制器单回路温度控制器l 重点重点：2. 2. 数据采集系统的设计数据采集系统的设计 返 回下 页上 页返 回9.19.1智能仪器设计要求、原则及步骤智能仪器设计要求、原则及步骤9.1.19.1.1智能仪器设计的基本要求智能仪器设计的基本要求 1) 1) 功能及技术指标要求功能及技术指标要求智能仪器应具备

2、的功能如输出形式、人机对智能仪器应具备的功能如输出形式、人机对话、通信、报警提示、仪器状态的自动调整等。话、通信、报警提示、仪器状态的自动调整等。仪器的主要技术指标如精度、测量范围、工作环仪器的主要技术指标如精度、测量范围、工作环境条件、稳定性等。境条件、稳定性等。9.1.19.1.1下 页上 页返 回 仪器的故障将造成整个生产过程混乱，甚至引仪器的故障将造成整个生产过程混乱，甚至引起严重后果，所以仪器能否正常可靠地工作，将直起严重后果，所以仪器能否正常可靠地工作，将直接影响测量结果，也将影响工作效率和仪器的信誉，接影响测量结果，也将影响工作效率和仪器的信誉，为保证仪器能长时间稳定的工作，应采

3、取各种措施为保证仪器能长时间稳定的工作，应采取各种措施提高仪器的可靠性。提高仪器的可靠性。2) 2) 可靠性要求可靠性要求注意： 在硬件方面，应合理选择元器件，即在设计时对元器件在硬件方面，应合理选择元器件，即在设计时对元器件的负载、速度、功耗、工作环境等技术参数留有一定的余量，的负载、速度、功耗、工作环境等技术参数留有一定的余量，并对元器件进行老化和筛选。另外，采用在极限情况下进行并对元器件进行老化和筛选。另外，采用在极限情况下进行试验，即在研制过程中，让样机承受低温、高温、冲击、振试验，即在研制过程中，让样机承受低温、高温、冲击、振动、干扰、烟雾等试验，以保证其对环境的适应性。在软件动、干

4、扰、烟雾等试验，以保证其对环境的适应性。在软件方面，采用模块化设计方法，并对软件进行全面测试。可减方面，采用模块化设计方法，并对软件进行全面测试。可减小软件故障率，提高软件可靠性。小软件故障率，提高软件可靠性。9.1.19.1.1下 页上 页返 回 在仪器设计过程中，应考虑操作方便，控制开关或在仪器设计过程中，应考虑操作方便，控制开关或按钮不要太多、太复杂，尽量降低对操作人员专业知识按钮不要太多、太复杂，尽量降低对操作人员专业知识的要求，从而使操作者无需专门训练，便能掌握仪器的的要求，从而使操作者无需专门训练，便能掌握仪器的使用方法，便于产品的推广应用。另外，仪器结构要尽使用方法，便于产品的推

5、广应用。另外，仪器结构要尽量规范化、模块化，并配有现场故障诊断程序，一旦发量规范化、模块化，并配有现场故障诊断程序，一旦发生故障，能保证有效地对故障进行定位，以便更换相应生故障，能保证有效地对故障进行定位，以便更换相应的模块，使仪器具有良好的可维护性。的模块，使仪器具有良好的可维护性。3) 3) 便于操作和维护便于操作和维护 结构工艺是影响仪器可靠性的重要因素之一，依据结构工艺是影响仪器可靠性的重要因素之一，依据仪器工作环境条件，确定是否需要防水、防尘、防爆密仪器工作环境条件，确定是否需要防水、防尘、防爆密封，是否需要抗冲击、抗振动、抗腐蚀等设计工艺结封，是否需要抗冲击、抗振动、抗腐蚀等设计工

6、艺结构；认真考虑仪器的总体结构、部件间的连接关系、面构；认真考虑仪器的总体结构、部件间的连接关系、面板的美化等，使产品造型优美、色泽柔和、外廓整齐、板的美化等，使产品造型优美、色泽柔和、外廓整齐、美观大方。美观大方。4) 4) 仪器工艺结构与造型设计要求仪器工艺结构与造型设计要求 9.1.19.1.1下 页上 页返 回9.1.29.1.2智能仪器的设计原则智能仪器的设计原则 设计人员根据仪器功能和设计要求提出仪器设设计人员根据仪器功能和设计要求提出仪器设计的总任务，绘制硬件和软件总框图计的总任务，绘制硬件和软件总框图(总体设计总体设计)。然后将任务分解成一批可独立表征的子任务，直然后将任务分解

7、成一批可独立表征的子任务，直到每个子任务足够简单，可以直接而且容易地实到每个子任务足够简单，可以直接而且容易地实现为止。子任务可采用某些通用模块，并可作为现为止。子任务可采用某些通用模块，并可作为单独的实体进行设计和调试。单独的实体进行设计和调试。1 1从整体到局部从整体到局部( (自顶向下自顶向下) )的原则的原则: :模块化设计方式，简化设计，缩短设模块化设计方式，简化设计，缩短设计周期，结构灵活，维修方便快捷、便于计周期，结构灵活，维修方便快捷、便于扩充和更新，增强系统的适应性，以最低扩充和更新，增强系统的适应性，以最低的难度和最高的可靠性组成系统。的难度和最高的可靠性组成系统。特点特点

8、下 页上 页返 回不应盲目追求复杂、高级的方案。在满足性能指标的前提不应盲目追求复杂、高级的方案。在满足性能指标的前提下，尽可能采用简单成熟的方案。就第一台样机而言，样机的下，尽可能采用简单成熟的方案。就第一台样机而言，样机的硬件成本不是考虑的主要因素，系统设计、调试和软件开发等硬件成本不是考虑的主要因素，系统设计、调试和软件开发等研制费用是主要的。当样机投入生产时，仪器硬件成本成为产研制费用是主要的。当样机投入生产时，仪器硬件成本成为产品成本的重要因素。生产数量越大，每台产品的平均研制费用品成本的重要因素。生产数量越大，每台产品的平均研制费用越低。仪器投入使用时，应考虑维护费、备件费、运转费

9、、管越低。仪器投入使用时，应考虑维护费、备件费、运转费、管理费、培训费等。在综合考虑各种因素后正确选用合理的设计理费、培训费等。在综合考虑各种因素后正确选用合理的设计方案。方案。2 2较高的性能价格比原则较高的性能价格比原则科学技术飞速发展，产品更新换代快、市场竞争激烈，科学技术飞速发展，产品更新换代快、市场竞争激烈，设计时采用开放式设计原则，留下容纳未来新技术的余地，设计时采用开放式设计原则，留下容纳未来新技术的余地，同时向系统的不同配套档次开放、向用户不断变化的特殊要同时向系统的不同配套档次开放、向用户不断变化的特殊要求开放、兼顾通用和专用设计，以便满足用户不同层次、不求开放、兼顾通用和专

10、用设计，以便满足用户不同层次、不断变化的要求。断变化的要求。 3 3开放式设计原则开放式设计原则9.1.29.1.2下 页上 页返 回9.1.39.1.3智能仪器的设计步骤智能仪器的设计步骤 全面了解设计的内容，搞清要解决的问题，必要全面了解设计的内容，搞清要解决的问题，必要时到用户方调研，根据仪器最终要实现的设计目标，时到用户方调研，根据仪器最终要实现的设计目标，做出详细的设计任务说明书，明确仪器的功能和应达做出详细的设计任务说明书，明确仪器的功能和应达到的技术指标。到的技术指标。 1 1确定设计任务确定设计任务 根据设计任务说明书制定设计方案。最好提出几种根据设计任务说明书制定设计方案。最

11、好提出几种可能的方案，每种方案包括仪器的工作原理、采用的技可能的方案，每种方案包括仪器的工作原理、采用的技术路线等，然后对各方案进行可行性论证，包括理论分术路线等，然后对各方案进行可行性论证，包括理论分析、计算及必要的模拟实验，验证方案是否可达到设计析、计算及必要的模拟实验，验证方案是否可达到设计要求，最后从总体的先进性、可靠性、成本、制作周期、要求，最后从总体的先进性、可靠性、成本、制作周期、可维护性等各方面比较、择优，综合制定设计方案。可维护性等各方面比较、择优，综合制定设计方案。2 2拟定总体设计方案拟定总体设计方案下 页上 页返 回3 3方案实施方案实施 根据仪器总体方案，确定仪器的核