測控系統是即“測”又“控”的系統，依據被控對象被控參數的檢測結果，按照人們預期的目標對被控對象實施控制。
基本介紹
- 中文名：測控系統
- 外文名：Measurement And Control System
發展,基本構成,特點,分類,檢測系統,控制系統,測控系統,功能,
發展
早期的測控系統主要由測量和控制電路組成，所具備的測控功能較少，測控性能也有限。隨著科學技術的不斷發展，尤其是微電子技術和計算機技術的飛速發展，測控系統在組成和設計上有了突飛猛進的發展。
20世紀三四十年代，當時的工業生產規模很小，工業產品主要是單機生產，批量也小；測控儀表主要採用基地式儀表，即採用安裝在設備上的單體儀表，儀表與儀表之間不能進行信息傳輸。
20世紀五六十年代，隨著社會化工業生產規模的不斷擴大，生產設備越來越多，生產結構也越來越複雜，需要掌握的運行參數和信息也越來越多，往往還要求對多點信息同時進行操作與控制。這就對測控系統提出了更高的要求，於是單元組合式儀表與檢測裝置應運而生。生產過程中的各種參數經分散式感測器轉換後輸出模擬信號，統一送往中心控制室．再由各類儀表計算、測量並顯示，從而實現集中監測、集中操作與控制。
20世紀70年代，生產過程逐步向自動化方向發展，特別是隨著計算機的出現，使得工業自動化進入到一個嶄新的階段，出現了以計算機為核心的測控系統。計算機測控系統可以將工業現場的各種物理參數進行採集、傳輸、集中分析與處理，完成過程控制。
20世紀70年代後．隨著微處理器與嵌入式技術的不斷發展和套用，測控系統逐步向小型化、智慧型化、攜帶型、系統化方向發展，出現了GPIB儀器、智慧型儀器、智慧型感測器、VXI儀器等，大大增強了系統的通用性與可擴展性。
上述已經取得的測控技術的發展成果使得傳統的測控系統發生了根本性的變化．計算機成為測控系統的主體和核心，形成了新一代的計算機自動測量和控制CAMAC(ComputeAutomated Measurement and Control)系統，它是自動控制技術、計算機科學、微電子學和通信技術有機結合、綜合發展的產物。
20世紀90年代以後，在北美和歐洲出現了面向工業測試現場的現場匯流排技術．並得到很好的套用。這主要因為其本身就是服務於現場的專用匯流排，能夠滿足工業現場套用的特殊要求，如匯流排供電、安全防爆等，並提供有專用的軟體開發工具。許多公司都推出了具有現場匯流排接口的感測器、執行器和各種智慧型儀表，極大地推動了現場匯流排控制系統的套用。
20世紀90年代中後期，國內外利用業已成熟的乙太網技術，對基於乙太網的工業測控系統進行了大量研究和實踐，國外對現場級高速乙太網的研究大約始於1997年。儘管對乙太網測控系統有不同的看法，但一般認為這是一種較好的工業測控技術解決方案，並具有很好的發展前景，是未來現場匯流排發展的方向。
基本構成
由四個部分構成：
感測檢測部分：感知信息（感測技術、檢測技術）
信息處理部分：處理信息（人工智慧、模式識別）
信息傳輸部分：傳輸信息（有線、無線通信及網路技術）
信息控制部分：控制信息（現代控制技術）
特點
1．測控設備軟體化
通過計算機的測控軟體，實現測控系統的自動極性判斷、自動量程切換、自動報警、過載保護、非線性補償、多功能測試和自動巡迴檢測等功能。軟測量可以簡化系統硬體結構，縮小系統體積，降低系統功耗，提高測控系統的可靠性和“軟測量”功能。
2．測控過程智慧型化
在現代測控系統中，由於各種計算機成為測控系統的核心，特別是各種運算複雜但易於計算機處理的智慧型測控理論方法的有效介入，使現代測控系統趨向智慧型化的步伐加快。
3．高度的靈活性
現代測控系統以軟體為核心，其生產、修改、複製都較容易，功能實現方便，因此，現代測控系統實現組態化、標準化，相對硬體為主的傳統測控系統更為靈活。
4．實時性強
隨著計算機主頻的快速提升和電子技術的迅猛發展，以及各種線上自診斷、自校準和決策等快速測控算法的不斷湧現，現代測控系統的實時性大幅度提高，從而為現代測控系統在高速、遠程以至於超實時領域的廣泛套用奠定了堅實基礎。
5．可視性好
隨著虛擬儀器技術的發展、可視化圖形編程軟體的完善、圖像圖形化的結合以及三維虛擬現實技術的套用，現代測控系統的人機互動功能更加趨向人性化、實時可視化的特點。
6．測控管一體化
隨著企業信息化步伐的加快，一個企業從契約訂單開始，到產品包裝出廠，全程期間的生產計畫管理、產品設計信息管理、製造加工設備控制等，既涉及對生產加工設備狀態信息的線上測量，也涉及對加工生產設備行為的控制，還涉及對生產流程信息的全程跟蹤管理，因此，現代測控系統向著測控管一體化方向發展，而且步伐不斷加快。
7．立體化
建立在以全球衛星定位、無線通信、雷達探測等技術基礎上的現代測控系統，具有全方位的立體化網路測控功能，如衛星發射過程中的大型測控系統的既定區域不斷向立體化、全球化甚至星球化方向發展。
分類
檢測系統
(2)變數轉換環節將敏感元件的輸出變數做進一步變換，即變換成更適於處理的變數，並且要求它應當保存原始信號中所包含的全部信息。
(3)變數控制環節為了完成對檢測系統提出的任務，要求用某種方式去控制以某種物理量表示的信號。這裡所說的控制的意思是在保持變數物理性質不變的條件下，根據某種固定的規律，僅僅改變變數的數值。
(4)數據傳輸環節當檢測系統的幾個功能環節被分隔開時，必須從一個地方向另一個地方傳輸數據。
(5)數據顯示環節有關被測量的信息要想傳給人以完成監視、控制或分析的目的，則必須將信息變成人的感官能接受的形式，完成這種轉換機能的環節稱為數據顯示環節。例如：數字顯示和列印記錄。
(6)數據處理環節檢測系統要對測量所得數據進行數據處理。數據處理工作由機器自動完成，不需要人工進行繁瑣的運算。
若系統僅用於生產過程的監測，當安全參數達到極限值時產生顯示及聲、光報警等輸出。此種系統一般稱為監測系統；除監測以外，還參與一些開關量的控制，如：斷電、閉鎖等順序控制，此種系統一般稱為監控系統。
控制系統
單純以程式控制為目的的系統。這是一種開環控制系統，程式控制的基本思想是將被控對象的動作次序和各類參數輸入控制器，去指揮執行機構按照固定的程式，一步一步地控制被控對象的動作，動作的結果如何，卻無從知道，因而控制精度不高。
測控系統
指既“測”又“控”的系統。依據被控對象、被控參數的檢測結果，按照人們預期的目標對被控對象實施控制，這裡的控制除了指對系統開關量的控制外，更主要指的是對被控對象參數變數的控制。
功能
測控系統應當完成如下任務。
(1)測量
在生產過程中，被測參量分為非電量與電量。常見的非電量參數有位移、液位、壓力、轉速、扭矩、流量、溫度等，常見的電量參數有電壓、電流、功率、電阻、電容、電感等。非電量參數可以通過各種類型的感測器轉換成電量輸出。
測量過程通過感測器獲取被測物理量的電信號或控制過程的狀態信息，通過串列或並行接口接收數字信息。在測量過程中，計算機周期性地對被測信號進行採集，把電信號通過A/D轉換成等效的數字量。有時，對輸入信號還必須進行線性化處理、平方根處理等信號處理。如果在測量信號上疊加有噪聲，還應當通過數字濾波進行平滑處理．以保證信號的正確性。
為了檢查生產裝置是否處於安全工作狀態，對大多數測量值還必須檢查是否超過上、下限值，如果超過．則應發出報警信號，超限報警是過程控制計算機的一項重要任務。
(2)執行機構的驅動
對生產裝置的控制通常是通過對執行機構進行調節、控制來達到目的的。計算機可以直接產生信號去驅動執行機構達到所需要的位置，也可通過A/D產生一個正比於某設定值的電壓或電流去驅動執行機構，執行機構在收到控制信號之後。通常還要反饋一個測量信號給計算機，以便檢查控制命令是否已被執行。
(3)控制
利用計算機控制系統可以方便地實現各種控制方案。在工業過程控制系統中常用的控制方案有三種類型：直接數字控制(DDC)、順序控制和監督控制(SPC)。大多數生產過程的控制需要其中一種或幾種控制方案的組合。
(4)人機互動
控制系統必須為操作員提供關於被控過程和控制系統本身運行情況的全部信息，為操作員直觀地進行操作提供各種手段，例如改變設定值、手動調節各種執行機構、在發生報警的情況下進行處理等。因此，它應當能顯示各種信息和畫面，列印各種記錄，通過專用鍵盤對被控過程進行操作等。
此外，控制系統還必須為管理人員和工程師提供各種信息，例如生產裝置每天的工作記錄以及歷史情況的記錄．各種分析報表等，以便掌握生產過程的狀況和做出改進生產狀況的各種決策。
(5)通信
現今的工業過程控制系統一般都採用分組分散式結構．即由多台計算機組成計算機網路，共同完成上述的各種任務。因此，各級計算機之間必須能實時地交換信息。此外。有時生產過程控制系統還需要與其他計算機系統(例如．全單位的綜合信息管理系統)之間進行數據通信。
