第2章节操纵计算机与输入输出通道.ppt

2002 控制原理 2.5 数字量输入输出通道 工业控制计算机用于生产过程的自动控制，需要处理一些最基本的输入输出信号，即数字量（开关量）信号，包括开关的闭合与断开、指示灯的亮与灭、继电器或接触器的吸合与释放、电动机的启动与停止、阀门的打开与关闭等。经过一定的电路将“导通”和“截止”两个状态，用二进制的逻辑“1”和“0”代表。 2.5.1 光耦和器（隔离电路） 光耦和器能实现输入和输出之间的隔离。其优点是：能有效抑制尖峰脉冲及各种噪声干扰，从而使传输通道上的信噪比大大提高。 2.5.2 数字量输入通道 输入缓冲器 输入调理电路 地址译码器 来自生产过程 PC总线 2.5-1 数字量输入通道结构 ● 对生产过程进行控制时，往往要收集生产过程的 状态信息，根据状态信息，再给出控制量。因 此， 可用74LS244三态门缓冲器取得状态信息。 ● 数字量（开关量）输入通道接收的状态信号可能 是电压、电流、开关的触点，容易引起瞬时高压、 过电压、接触抖动现象，须经转换、保护、滤波、 隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑电平信 号。 计算机控制系统 第一章 绪论 中南大学机电工程学院 计算机控制系统 分析与设计 中南大学机电工程学院 2011年9月 第 2 章 控制计算机与输入输出通道 本章主要教学内容 2.1 计算机控制技术 2.2 常用的控制计算机 2.3 模拟量输入通道 2.4 模拟量输出通道 2.5 数字量输入输出通道 2.1 计算机控制技术 2.1.1 工业控制技术的发展 流体控制技术 测量元件：就地式气动仪表 执行元件：气动或液压元件。如气缸、气泵、 液压缸、液压泵、液压马达等 电气电子技术 气动、电动单元组合式仪表和集中控制室：主要是基于4-20mA电流信号的仪表和控制系统 计算机控制技术 基于微处理器的自动控制技术。计算机控制技术和系统已成为整个企业自动化的核心基础，不仅用于生产的自动化监控，也是上层管理信息系统的数据源和基础核心模块。 2.1.2 工业控制自动化的层次 管理自动化 过程自动化 基础自动化 工业过程综合自动化系统将生产过程的生产工艺技术、设备运行技术、和生产过程管理技术集成起来，实现生产过程的优化控制、优化运行和优化管理，从而保证与产品质量、成本及相关的综合生产指标优化。 2.1.3 计算机控制技术在企业自动化中的作用 流程工业 过程控制技术是将与产品的质量、产量、成本相关的经济技术指标自动转化为流程工业生产过程各工序自动控制的系统参数，从而保证达到产品的微观组织和最终性能的高技术。以PLC和工控机为主。 难点：很多过程中的非线性特性 离散工业 离散工业自动化的主要特征是计算机集成制造系统，即CIMS。它将信息技术、现代管理技术与先进设计制造技术相结合，应用于企业产品生命全周期。离散工业企业的生产现场底层的核心控制器通常是专用的。 2.2 常用的控制计算机 现在常见的生产控制系统中的计算机控制系统内的核心控制器分别为 ● 通用工业控制计算机—工业PC或IPC （Industrial Personal Computer） ● DCS工控机— “现场工作站” ● PLC ● 嵌入式工控机 2.2.1 基于PC的控制器 专用的、使用于工业环境的工业PC，成为实现低成本工业自动化的重要途径。 PC总线标准 ● XT线（PC总线）：62线，16位，数据传输率 2.38Mbps ● ISA (AT) 总线：对XT总线的扩充，98线， 16 位，寻址空间16MB，数据传输率16Mbps ● EISA 总线：对ISA总线的扩充， 32位，98+98 线，数据传输率32Mbps ● VESA总线：局部总线标准，是ISA总线的扩展，适应多媒体技术，数据交换由CPU总线直接进行，运行速度为66MHz或更高，最大数据传输率为132Mbps。 ● PCI总线：在CPU和外设间插入协调数据传输的管理层，提供一致的总线接口，形成了开放的局部总线标准，而不依赖于CPU芯片。工作频率33MHz，PCI总线的数据宽度为32位和64两种，数据传输率分别为133Mbps和266Mbps，PCI Express数据传输率可以达到8Gbps。 ● ISA 总线工控机 ● PCI 总线工控机 ● PC104 总线工控机：总线与ISA兼容的基础上缩小模板尺寸，降低功耗，满足嵌入式系统的要求。有104条信号线，模板尺寸为3.6 in×3.8 in (90mm×96mm)，可以层叠。 ● Compact PCI工控机：PCI总线＋欧式插卡结构。 1 基于PC总线的工业