计算机控制技术第3章计算机控制系统的硬件技术.ppt

（2）RS-485串行通信总线 RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，它使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B 。RS485采用差分信号负逻辑，-2V～-6V表示“0”，+2V～+6V表示“1”。RS485现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。RS-485的最大传输距离约为1200米，最大传输速率为10Mb/s。平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。 串口通讯实例 （3）USB总线 USB(Universal Serial Bus)是1995年Microsoft、Compaq、IBM等公司联合制定的一种新的PC串行通信协议。USB协议出台后得到各PC厂商、芯片制造商和PC外设厂商的广泛支持。USB本身也处于不断的发展和完善中，从当初的0.7、0.8、1.0到现在广泛采用的2.0、3.0版本。USB外设在国内外以惊人的速度发展，迄今为止，各种支持USB的外设已经有上千种。 USB采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另两根为下游（Downstream)设备提供电源，对于高速且需要高带宽的外设，USB以全速12Mbps的传输数据；对于低速外设，USB则以1.5Mbps的传输速率来传输数据。USB总线会根据外设情况在两种传输模式中自动地动态转换。USB是基于令牌的总线。类似于令牌环网络或FDDI基于令牌的总线。USB主控制器广播令牌，总线上设备检测令牌中的地址是否与自身相符，通过接收或发送数据给主机来响应。USB通过支持悬挂/恢复操作来管理USB总线电源。USB系统采用级联星型拓扑，该拓扑由三个基本部分组成：主机（Host)，集线器（Hub)和功能设备。 *三峡大学 自动化系 *北京科技大学 自动化系 付冬梅 第3章 计算机控制系统 的硬件技术 3.1主机：工控机、PLC、单片机、嵌入式 3.2 输入输出接口技术： 3.3 计算机控制系统的总线技术 串行总线有SPI、I2C、RS232、RS485、USB总线 并行总线ISA、PCI、STD、PC104总线等 数字量输入输出接口 模拟量输入输出接口 计算机控制系统的硬件主要由四部分组成： （1）主机；（2）输入输出通道； （3）外部设备；（4）检测与执行机构。 3.1.1 工业控制计算机简称工控机，是专门为工业控制设计的计算机，用于对生产过程中的机器设备、生产流程、数据参数等进行监测与控制。工控机经常在比较恶劣的环境下运行，对数据的安全性要求也很高，所以工控机通常会进行加固、防尘、防潮、防腐蚀、防辐射等特殊设计。工控机对于扩展性的要求也非常高，接口的设计需要满足特定的外部设备。因此，工控机通常采用模块化的硬件板卡，如处理器板卡、开关量板卡、模拟量I/O板卡、定时/计数板卡、通信板卡等基本板卡，可以灵活地组成中、小规模的控制系统。 3.1主机 3.1.2 可编程序控制器简称PLC，是一种专门为在工业环境下应用而设计的一类控制器。它采用可以编制程序的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外部设备都按易于与工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则而设计。目前，国内市场占主导地位的PLC有德国西门子S7-200\300\400系列和新产品S7-1200、1500系列；美国A-B公司PLC；日本欧姆龙CPM1A系列、三菱FX2N系列、松下电工FP1等产品。 3.1.3 单片微型计算机简称单片机，它在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、定时器/计数器和输入/输出（I/O）接口（并行I/O口、串行I/O口）等。它们之间互相连接构成了一个有机的整体，可见单片机就是一种计算机。以单片机为核心，扩展一些必要的外围电路就可方便地构成单片机控制系统。这样设计的控制系统，是针对控制要求的专用最小系统。 嵌入式系统是将专用微型计算机嵌入被控设备中的专用计算机系统，适用于应用系统对体积、功能、可靠性、成本、功耗等综合性能要求严格的场合。简单地说，嵌入式系统集计算机系统的应用软件与硬件于一体，类似于普通计算机中BIOS的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度