工业自动控制系统有哪些功能模块.docx

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1、工业自动控制系统有哪些功能模块目录1 .前言22 .传感器模块22.1. 常用传感器的种类22.1.1.概述22.1.2.热敏传感器32.1.3.光敏传感器32.1.4.气敏传感器32.1.5.力敏传感器32.1.6.磁敏传感器42.1.7.湿敏传感器42.1.8.声敏传感器42.1.9.放射线传感器42.1.10.视觉传感器52.1.11.味敏传感器（电子舌）51. 2.传感器的工作原理52. 3.传感器的应用领域53. 4.传感器的性能指标64. 5.传感器的接口协议65. 6.传感器的数据处理和算法66. 执行器模块76.1. 执行器控制模块基本工作原理76.2. 执行器控制模块应用场景

2、76.3. 执行器控制模块技术特点87. 控制器模块87.1. 1.电机控制模块87.2. 传感器控制模块97.3. 网络通信控制模块97.4. 控制器98. 数据采集与处理模块98.1. 1.概述98.2. 数据采集模块108.3. 数据处理模块10?为什么要数据处理？10?如何进行数据处理？13?数据处理平台169. 人机交互界面模块196.1.概述196.2.HMI196. 3.人机界面常识207.通信模块217. 1.概述217.2.通信模块的概念及应用领域217.3.通信模块的种类227.4.通信模块的发展趋势221 .前言工业自动控制系统指的是利用电子、计算机和网络技术对工业过程的

3、生产流程、质量、能耗等进行实时监测和控制的系统。工业自动控制系统有哪些功能模块？工业自动控制系统装置一般包括传感器、执行器、控制器、数据采集与处理设备以及通讯设备等功能模块。2 .传感器模块用于检测物理量并将其转换为电信号。传感器模块广泛用于许多数字和模拟应用。传感器的复杂程度差异很大，可以根据我们将要使用的应用进行选择。2.1. 常用传感器的种类2.1.1. 概述传感器模块包括了各种不同类型的传感器，如温度传感器、湿度传感器、光照传感器、压力传感器、加速度传感器等。这些传感器可以用于测量不同的物理量，满足不同的应用需求。温度传感器可以用来测量环境的温度，广泛应用于气象、农业、工业等领域。湿度

4、传感器可以测量环境的湿度，常用于大气环境监测、农业灌溉等。光照传感器可以测量环境的光照强度，常用于照明控制、自动调光等。压力传感器可以测量物体的压力，常用于工业自动化、汽车制造等。加速度传感器可以测量物体的加速度，常用于运动控制、安全监测等。传感器的种类繁多，可以根据不同的应用需求选择合适的传感器模块。2.1.2.热敏传感器热敏传感器是一种将温度转化为电子信号的传感元件。其中，热释电效应、热电效应和半导体结效应是其工作机理。后者以电阻器的热敏性作为其工作原理，占到了热敏元件的55%。在对测量精度有较高要求的情况下，采用该传感器进行测量。常用的耐热性材料是伯，铜，银等，这些材料的电阻温度系数大,

5、线性好，性能稳定，使用范围宽，加工方便。适用于-200+500的温度测量。2.1.3.光敏传感器光敏传感器是目前应用最为广泛的传感器，其类型包括：光电管，光电倍增管，光敏电阻，三极管，太阳能电池，红外传感器，紫外线传感器，光纤传感器，色彩传感器，CCD,CMOS图像传感器，等等。国内的知名生产厂家有OTRoN等。光敏元件是目前产量最大、应用最广泛的一种，其在自动控制及非电量电感技术中有着举足轻重的作用。最简单的感光元件是感光电阻器，它在接触点产生电流。2.1.4.气敏传感器气敏传感器是一种用于监测气体的浓度和组成的传感器，在环保、安全监测等领域发挥着举足轻重的作用。气敏传感器主要用于接触不同组

6、份的气体，因现场温度、湿度变化大，同时也有大量的粉尘、油雾等，因此它的工作环境非常恶劣，同时，气体与传感器件的材质会发生化学反应，从而导致器件的性能下降。因此，对于气敏传感器，必须具备以下条件：能侦测到报警气体的容许浓度及其它标准值之气体浓度，可长时间、稳定性、重复性好、反应迅速、共存物质的影响较低等。2.1.5.力敏传感器力敏传感器是一种将压力、应力等力学量转化为电信号的一种转换装置。力敏传感器有电阻型、电容型、电感型、压电型、电流型等。它在各行各业的自动化控制领域得到了广泛的应用，包括水利水电，铁路，交通，智能建筑，生产自动化，航空航天，军工，石化，钻井，电力，船舶，机床，管道等众多行业。

7、2. 1.6.磁敏传感器霍尔传感器是一种基于霍尔效应原理的磁场传感器，在工业自动化、检测、信息处理等领域得到了广泛的应用。霍尔效应是一种重要的研究手段。利用霍尔效应实验得到的霍尔系数可以判定导电类型、载流子浓度和载流子的迁移速率。霍尔效应传感器是一种被动式的传感器，必须要有一个外部的电源，这个特性使得它能够探测到低速运行。3. 1.7.湿敏传感器湿敏传感器是一种可以感应到环境中的湿度，并利用其物理和化学特性的改变，把水分转换为有用的信号。对湿度敏感元件的性能要求，应能在较宽的温度、湿度范围内工作，并具有较高的测量准确度；具有较高的使用寿命和较好的稳定性；反应迅速、湿滞回差小、重复性好；具有高的

8、灵敏度、良好的线性、低的温度系数；其制作方法简便、容易量产、转换线路简单、造价低廉；具有耐蚀性、耐热、低温等性能。3.1. 8.声敏传感器声敏传感器是一种具有高/低灵敏度范围工作的流量检测传感器。高灵敏度范围适合于40分贝的高频信号。对于28db至68db的高频信号，应该使用低灵敏度的测量范围。本系统采用外部供电方式，使其能够与控制装置无关地独立运行。声敏传感器是一种用于测量固体流量的传感器。同时，它还可以对泵的汽蚀、液漏进行探测，并能发出足够的声响警报。3.1.9. 放射线传感器物质被放射线照射后.其某些特性（如折射率）发生变化的现象统称为放射线效应。例如，某些特殊成分制成的光纤（掺楮光纤）

9、受到放射线作用后，其折射率发生变化.使接收的光强度变化，因此可制成光纤放射线传感器。放射线与物质的作用是一切核辐射传感器的基础。2.1.10.视觉传感器视觉传感器具有从一整幅图像捕获光线的数以千计的像素。图像的清晰和细腻程度通常用分辨率来衡量，以像素数量表示。视觉传感器的低成本和易用性已吸引机器设计师和工艺工程师将其集成入各类曾经依赖人工、多个光电传感器，或根本不检验的应用。视觉传感器的工业应用包括检验、计量、测量、定向、瑕疵检测和分拣。2.1.11.味敏传感器（电子舌）利用计算机仿真分析、识别和判断样品，利用多种统计技术对样品进行快速反应，从而使样品的总体质量信息得以迅速识别和分类。它是以多

10、传感器阵列为基础，通过对样本的总体特性进行感应，从而实现对样本的模式识别和定量分析。该系统包括味觉传感器阵列、信号采集系统、图像识别系统三大模块。2.2.传感器的工作原理传感器模块的工作原理主要包括电气原理、光学原理、声学原理、磁学原理等。电气原理是传感器模块最常见的工作原理，利用电流、电压、电阻等电学量与被测量物理量之间的关系来进行测量。光学原理是利用光的传播和反射特性来测量物理量，如利用光电二极管和光敏电阻来测量光照强度。声学原理是利用声音的传播和反射特性来测量物理量，如利用麦克风和声音传感器来测量声音的频率和强度。磁学原理是利用磁场的变化来测量物理量，如利用磁传感器来测量磁场的强度和方向

11、。传感器模块的工作原理多种多样，不同的传感器模块采用不同的工作原理来实现测量。2.3.传感器的应用领域传感器模块广泛应用于各个领域，如工业自动化、智能家居、医疗健康、环境监测等。在工业自动化领域，传感器模块可以用于测量温度、压力、流量等物理量，实现对生产过程的监测和控制。在智能家居领域，传感器模块可以用于测量室内温度、湿度、光照强度等,实现智能控制和节能管理。在医疗健康领域，传感器模块可以用于监测人体的心率、体温、血压等生理参数，实现健康监护和疾病预防。在环境监测领域，传感器模块可以用于测量大气污染、水质污染、土壤湿度等环境参数，实现环境保护和资源管理。传感器模块在各个领域都有重要的应用，为各

12、行各业提供了丰富的数据支持。2.4.传感器的性能指标传感器模块的性能指标是衡量传感器性能的重要参数，包括精度、灵敏度、响应时间、线性度等。精度是指传感器输出值与真实值之间的偏差大小，精度越高表示测量结果越准确。灵敏度是指传感器输出值对被测量物理量变化的敏感程度，灵敏度越高表示传感器对变化的响应越快。响应时间是指传感器从接收到输入信号到输出稳定的时间，响应时间越短表示传感器的响应速度越快。线性度是指传感器输出值与被测量物理量之间的线性关系程度，线性度越高表示传感器输出值与被测量物理量之间的关系越接近线性。传感器模块的性能指标直接影响着传感器的测量精度和可靠性。2.5.传感器的接口协议传感器模块的

13、接口协议是传感器与其他设备之间进行通信的规则，常见的接口协议有I2C、SP1UART等。I2C是一种串行通信协议，适用于多个设备之间的短距离通信。SPI是一种高速串行通信协议，适用于传感器与主控芯片之间的高速数据传输。UART是一种异步串行通信协议，适用于传感器与计算机之间的数据传输。传感器模块的接口协议不同，需要根据实际需求选择合适的接口协议。2.6.传感器的数据处理和算法传感器模块的数据处理和算法是对传感器采集到的原始数据进行处理和分析，提取有用的信息。数据处理包括数据滤波、数据校正、数据压缩等，可以提高传感器的测量精度和稳定性。算法是对传感器数据进行分析和计算的方法，常见的算法包括峰值检

14、测、趋势预测、模式识别等。通过合理的数据处理和算法，可以提高传感器模块的性能和应用效果。传感器模块包括了各种不同类型的传感器，具有多种工作原理和应用领域。传感器模块的性能指标、接口协议、数据处理和算法等也是传感器模块的重要组成部分。了解传感器模块的基本知识和应用情况，有助于我们更好地理解和应用传感器技术。传感器模块是现代科技中不可或缺的一部分，它们广泛应用于各个领域，为我们提供了丰富的数据支持。通过不断的创新和发展，传感器模块的性能和应用领域将会得到进一步的拓展和扩展。3.执行器模块接收控制信号并执行相应的操作，如开关、调节等。3.1. 执行器控制模块基本工作原理执行器控制模块是一种智能化的控

15、制设备，主要用于对执行器（如电动阀门、电动调节阀、电动球阀等）的控制与监控。其基本工作原理如下：1接收信号执行器控制模块通过自身的接口和传感器，接收来自空调、供暖、制冷、通风等系统的信号，进行数据采集并实时处理。2 .判断信号执行器控制模块在接收到信号后，根据内部算法进行分析与对比，以确定执行器当前的工作状态和控制要求。3 .输出信号执行器控制模块将处理后的信号输出到执行机构，指挥执行机构进行具体的操作，从而达到控制执行器的目的。3.2.执行器控制模块应用场景执行器控制模块广泛应用于液压、气动和电动控制领域，可以用于电动阀门、电动调节阀、电动球阀等执行器的控制。主要应用于以下场景（不限于此）:1）暖通空调执行器控制模块可用于空调系统的空气调节和流量调节，通过对空气流通调节，程序化控制空气质量和空气温度，使恒温、恒湿和环保等各项指标达到标准。2）液压方向阀执行器控制模块可用于液压方向阀的控制与监控，可以实现对液压方向阀的自动调节、开启及关闭等操作。3）电磁液压阀执行器控制模块可用于电磁液压阀的控制与监控，可以实现对电磁液压阀的自动控制和调节，保证其安全、稳定运行。4）工业炉窑温度、