微机接口复习.docVIP

从本质上看，微型计算机控制系统的控制过程可以归纳为以下四点： （1）实时数据采集：对被控参数的瞬时值进行检测，并且将采样结果输入计算机； （2）实时决策：对输入的实时给定值与被控量的数值进行处理后，按照预先规定的控制规律进行运算，则称为实时决策，或简称决策； （3）实时控制：根据决策结果，实时地对控制机构发出控制信号； （4）信息管理：随着网络技术和控制策略的发展，信息共享和管理也介入到控制系统之中。 微型计算机控制系统是由计算机（工业控制计算机）和工业对象两大部分组成。它包括计算机硬件设备、控制软件和计算机通信网络三大部分。 硬件是指微机本身及其外围设备，是微机控制系统的基础； 软件是管理计算机的程序以及过程控制的应用程序，是微机控制系统的灵魂； 计算机通信网络则负责各个独立的数据采集节点和控制单元之间进行数据信息交换。 一、硬件组成 微型计算机控制系统硬件主要由主机，I/O接口，过程输入输出通道（设备），通用外部设备，通信设备，操作台（设备），系统支持功能等组成,如图1.4所示。 1、主机（CPU） 由微处理器，内贮存器（RAM和ROM）和系统总线构成的主机是控制系统的核心。主机根据过程输入通道发送来的，反映生产过程工况的各种信息和已定的控制规律，作出相应的控制决策，并通过输出通道发出控制命令，达到预定的控制目的。 2、I/O接口与过程（输入/输出）通道 过程通道是在微机和生产过程之间起信息传递和变换作用的装置，也是主机与被控对象进行信息交换的钮带。过程通道是不能直接由主机控制的，必须由“接口”来传送相应的信息和命令。这里的接口是指通用接口电路，一般有并行接口，串行接口和管理接口（包括中断管理，直接存取DMA管理，计数/定时等。 过程通道包括：模拟量输入通道（AI），开关量输入通道（DI），模拟量输出通道（AO）和开关量输出通道（DO）。 3、操作台（设备） 操作台是操作人员与微型机控制系统进行联系的钮带，其基本组成如下： （1）显示装置，如显示屏幕或荧光数码显示器，以显示操作人员要求显示的内容或报警信号。 （2）一组或几组功能键，键旁应有标明其作用的标志或字符，按下功能键，微型机就能执行该标志所标明的动作。 （3）一组或几组输入数字的键，用来输入某些数据或修改控制系统的某些参数。 （4）采用硬保护和软保护措施，保证键盘的误操作不致引起严重的后果。 操作人员通过操作台可以操作控制系统和了解系统的运行状态，微机控制系统的操作员分两种，一是系统操作员，负责建立和修改系统；另外是生产操作员，负责与生产过程运行有关的操作。为了安全和方便，二者的操作设备一般是分开的。 4、检测元件及执行机构 在微机控制系统中，为了对生产过程进行控制，首先必须对各种数据，如温度、压力、流量、液位、成分等进行采集。为此，必须通过检测元件，即传感器，把非电量参数转换成电量。此外，为了控制生产过程，还必须有执行机构。它们的作用就是控制各参数的流入量。 5、通用外部设备 主要为了扩大主机的功能而设置的，是实现微机和外界交换信息的功能的设备。常规外部设备可分为输入设备，输出设备和存储设备，并根据控制系统的规模和要求来配置。 6、通信设备 规模较大的工业生产过程，其控制和管理也较复杂，往往需用几台或几十台微机才能分级完成控制与管理任务。这样，系统中的微机之间需要通信。为此，由通信设备将系统中的微机互连起来，构成控制与管理网络。 7、系统支持功能 （1）监控定时器 俗称看门狗（Watehdog),其主要作用是，在系统因干扰或其它原因出现异常时，如“飞程序”或程度进入死循环，使系统自动恢复正常运行，从而提高系统可靠性。 （2）电源掉电检测 如果系统在运行过程中出现电源掉电故障，应能及时发现并保护当时的重要数据和CPU寄存器的内容，以保证复电后系统能从断点处继续运行。电源掉电检测电路能检测电源是否掉电，并能在掉电时产生非屏蔽中断请求。 （3）保护重要数据的后备存贮体 Watchdog和掉电保护功能均要有能保存重要数据的存贮体支持，后备存贮体容量不大，在系统掉电时数据不会丢失，故常采用NOVRAM，EEPROM或常有后备电池的SRAM，为了保证可靠、安全，系统存贮器工作期间，后备存贮体应处于上锁状态。 （4）实时日历钟 实时日历钟使系统具有时间驱动能力，好在指定时刻产生某种控制或自动记录某个事件发生的时间等。实时日历钟在电源掉电时仍应正常工作。 微型计算机控制系统的分类 一、操作指导控制系统—数据采集系统（DAS） 2、主要作用 （1）生产过程的集中监视 微机通过模拟量，开关量（数字量）输入通道进行实时