工业机器人基础知识讲述.pptx

机器人领域基础知识 —— yogo 主要内容 第一章：信号的定义和分类 第二章：工业现场总线 第三章：Profinet现场总线的配置 第四章： 第五章： 第六章： 第七章： 第八章： 第九章： 第十章： 第十一章： 一.信号的定义和分类 1.1 什么是信号： 信号是消息的一种物理体现，消息则是信号的具体内容。 信号按物理属性分：电信号和非电信号,它们可以相互转换。 电信号传输优点：容易产生，便于控制，易于处理。 1.2、信号的分类 classification of signal 1、按信号的时间特性分类 信号的分类方法很多，可以从不同的角度对信号进行分类。 研究确定信号是研究随机信号的基础。本课程只讨论确定信号。 确定性信号 连续时间信号（时间变量t连续或称模拟信号） 离散时间信号 抽样信号—— 数字信号—— 信号 可以用确定时间函数表示的信号，称为确定信号或规则信号。如正弦信号。 不能用确定时间函数表示的信号，且在任意时刻的取值都具有不确定性，只可能知道它的统计特性，如在某时刻取某一数值的概率，这类信号称为随机信号或不确定信号。电子系统中的起伏热噪声、雷电干扰信号就是两种典型的随机信号。 随机信号 时间离散 幅值连续 时间离散 幅值离散 例1：收发电子邮件 调制是将数字信号与音频载波组合，产生适合于电话线上传输的音频信号（模拟信号），解调是从音频信号中恢复出数字信号。 1.3 数字信号和模拟信号 1.3.1 数字信号 在时间上和数量上都是离散的物理量称为数字量。把表示数字量的信号叫数字信号。把工作在数字信号下的电子电路叫数字电路。 例如： 用电子电路记录从自动生产线上输出的零件数目时，每送出一个零件便给电子电路一个信号，使之记1，而平时没有零件送出时加给电子电路的信号是0，所在为记数。可见，零件数目这个信号无论在时间上还是在数量上都是不连续的，因此他是一个数字信号。最小的数量单位就是1个。 1.3.2 模拟信号 在时间上或数值上都是连续的物理量称为模拟量。把表示模拟量的信号叫模拟信号。把工作在模拟信号下的电子电路叫模拟电路。 例如： 热电偶在工作时输出的电压信号就属于模拟信号，因为在任何情况下被测温度都不可能发生突跳，所以测得的电压信号无论在时间上还是在数量上都是连续的。而且，这个电压信号在连续变化过程中的任何一个取值都是具体的物理意义，即表示一个相应的温度。 数字信号与模拟信号的相互转换原理 1. 数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，一般用低通滤波即可以实现。数字信号先进行解码，即把数字码转换成与之对应的电平，形成阶梯状信号，然后进行低通滤波。 根据信号与系统的理论，数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱（即Sa函数）的乘积。这样，用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可恢复为采样信号。由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱。 一般实现时，不是直接依据这些原理，因为尖锐的采样信号很难获得，因此，这两次滤波（Sa函数和理想低通）可以合并（级联），并且由于这各系统的滤波特性是物理不可实现的，所以在真实的系统中只能近似完成。 2. 模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统，是一个滤波、采样保持和编码的过程。 模拟信号经带限滤波，采样保持电路，变为阶梯形状信号，然后通过编码器， 使得阶梯状信号中的各个电平变为二进制码。 二. 工业现场总线二 2.1 工业总线 工业总线就是在模块之间或者设备之间传送信息、相互通信的一组公用信号线的集合，是系统在主控设备的控制下，将发送设备发送的信息准确地传送给某个接收设备的信号载体或公共通路。 2.1.1 工业总线的特点： 工业总线的特点在于其公用性．即它可以同时挂接多个模块改设备。 由于总线公用性的特点，必须解决物理连接技术和信号连接技术。 物理连接包括电线的选择与连接、用于缓冲的驱动器、接收器的选择与连接．还包括传馈线的屏蔽、接地和抗干扰等技术。 信号连接包括基本信号相互问的时序匹配和总线握手逻辑控制问题。 2.1.2 现场总线 现场总线（Field bus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。由于现场总线简单、可靠、经济实用等一系列突出的优点，因而受到了许多标准团体和计