过程输入输出通道材料.ppt

第2章过程输入输出通道 过程通道: 是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量(开关量)输入通道、数字量(开关量)输出通道，即AI/AO、DI/DO。 接口: 是计算机与外部设备（部件与部件之间）交换信息的桥梁，它包括输入接口和输出接口。 接口技术: 是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。 2.1 数字量输入输出通道 2.1.1 数字量输入输出接口技术 2.1.2 数字量输入通道 2.1.3 数字量输出通道 明确概念 1、数字量(开关量)信号 开关的闭合与断开，指示灯的亮与灭，继电器或接触器的吸合与释放，马达的启动与停止，阀门的打开与关闭等。 共同特征:这些信号的是以二进制的逻辑 “1”和“0”出现的，代表生产过程的一个状态。 2、PC总线 2．数字量输出接口 作用：当对生产过程进行控制时，一般控制状态需进行保持，直到下次给出新的值为止，这时输出就要锁存。 完成过程：用74LS273作8位输出锁存口，对状态输出信号进行锁存。由于PC总线工业控制机的I/O端口写总线周期时序关系中，总线数据D0～D7比I/O写前沿(下降沿)稍晚，因此利用I/O写的后沿产生的上升沿锁存数据。经过端口地址译码，得到片选信号，当在执行OUT指令周期时，产生I/O写信号。 2.1.2 数字量输入通道 1.数字量输入通道的结构 数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入口地址译码电路等组成。 2. 输入调理电路 数字量(开关量)输入通道的基本功能就是接收外部装置或生产过程的状态信号。 这些状态信号的形式可能是电压、电流、开关的触点，因此引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。 为了将外部开关量信号输入到计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理 。 （1）小功率输入调理电路 （2）大功率输入调理电路 （1）小功率输入调理电路 开关、继电器等接点接通和断开动作，被转换成TTL电平信号与计算机相连。 为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，一般都应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡。 R—S触发器消除开关两次反跳电路 （2）大功率输入调理电路 当从电磁离合等大功率器件的接点输入信号时，为了使接点工作可靠，接点两端至少要加24V以上的直流电压（因为直流电平的响应快，不易产生干扰）。但是这种电路，由于所带电压高，所以高压与低压之间，用光电耦合器进行隔离。 光电隔离：通常使用一个光耦将电子信号转换为光信号，在另一边再将光信号转换回电子信号。如此，这两个电路就可以互相的隔离。 2.1.2 数字量输出通道 1.数字量输出通道的结构 数字量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路等组成 。 2.输出驱动电路 在数字量输出通道中，关键是驱动，因为从锁存器中出来的是TTL电平，驱动能力有限，所以要加上驱动电路。 （1）小功率直流驱动电路 ①功率晶体管输出驱动继电器电路 继电器包括线圈和触点。 因负载呈电感性，所以输出必须加装克服反电势的保护二极管D，J为继电器的线圈。 D的作用是泄流，通过D放掉J上所带的电荷，防止反向击穿。 R的作用是限流。 作用过程：当TTL电平为1时，晶体管截止，J不吸合 当TTL电平为0时，晶体管导通，J吸合 ②达林顿阵列输出驱动继电器电路。? MC1416是达林顿阵列驱动器. ?? 达林顿晶体管DT（Dar1ington Transistor）亦称复合晶体管。它采用复合过接方式，将两只或更多只晶体管的集电极连在一起，而将第一只晶体管的发射极直接耦合到第二只晶体管的基极，依次级连而成，最后引出E、B、C三个电极。 (2)大功率交流驱动电路 在大功率交流驱动电路中，固态继电器SSR作交流开关使用。 SSR是一种无触点通断电子开关，是一种有源器件，其中两个端子为输入控制端，另外两个为输出受控端，为实现输入与输出之间的电气隔离，器件中采用了高耐压的专用光电耦合器。 2.2 A/D转换器及其接口技术 A/D转换器的主要技术指标： 转换时间：指完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 分辨率：通常用数字量的位数n(字长)来表示，如8位、12位、16位等。 线性误差：理想转换特性(量化特性)应该是线性的，但实际转换