第8章典型计算机控制系统简介摘要.PDF

长春理工大学电子教案－计算机控制系统 第八章 第 8 章典型计算机控制系统简介 本章简要介绍目前常用的比较典型的计算机控制系统，主要包括：基于 PC 总线的板卡 与工控机组成的计算机控制系统；基于数字调节器的计算机控制系统；基于 PLC 的计算机 控制系统；基于嵌入式系统的计算机控制系统；分散控制系统；现场总线控制系统和计算机 集成制造系统。 8.1 基于 PC 总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统 基于 PC 总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统是一种典型的 DDC 系统，工控机 通过基于 PC 总线的板卡进行实时数据采集，并按照一定的控制规律实时决策，产生控制指 令，并通过板卡输出，对生产过程直接进行控制。早在 80 年代初期，美国 AD 公司就推出 了类似 IPC 的 MAC-150 工控机，随后美国 IBM 公司正式推出工业个人计算机 IBM7532 。 由于 IPC 的性能可靠、软件丰富、价格低廉，从而在工控机中异军突起，后来居上，应用 日趋广泛。 1. 工业 PC 的结构 工控机的典型结构主要由以下几部分组成。（1）全钢机箱，IPC 的全钢机箱是按标准设 计的，抗冲击、抗振动、抗电磁干扰，内部可安装同 PC-Bus 兼容的无源底板。（2 ）无源底 板，无源底板的插槽由 ISA 和 PCI 总线的多个插槽组成，ISA 或 PCI 插槽的数量和位置可 以根据需要选择，该板为四层结构，中间两层分别为地层和电源层，这种结构方式可以减弱 板上逻辑信号的相互干扰和降低电源阻抗。底板可插接各种板卡，包括 CPU 卡、显示卡、 控制卡、I/O 卡等。（4 ）CPU 卡，IPC 的CPU 卡有多种，根据尺寸可分为长卡和半长卡，根 据处理器可分为 386、486 、586、PII 、PIII 和 PIV 主板，用户可视自己的需要任意选配。（5 ） 其他配件，IPC 的其他配件基本上都与PC 机兼容，主要有 CPU、内存、显卡、硬盘、软驱、 键盘、鼠标、光驱、显示器等。 2. 工业 PC 的特点 专门为工业工程控制现场设计的工业 PC 机与普通微机相比，有以下特点：（1）工业PC 总线设计支持各种模块化 CPU 卡和所有的 PC 总线接口板。（2 ）所有卡（CPU 卡﹑CRT 卡 ﹑磁盘控制卡和 I/O 接口卡等）采用高度集成芯片，以减少故障率，并均为模块化﹑插板式， 以便安装﹑更换和升级换代。（3 ）开放性好，兼容性好，吸收了PC 机的全部功能，可直接 运行 PC 机各种应用软件。（4 ）采用和 PC 总线兼容的无源底板。无源底板带有 4 、6、8、 12、14 或 20 槽，可插入各种 PC 总线模板。（6 ）可内装RAM 、EPROM 、EEROM 和 FLASH MEMORY 等电子盘以取代机械磁盘，使 PC 机在工业环境下的操作具有高速和高可靠性。 8.1.2 基于 PC 总线的板卡简介 基于 PC 总线的板卡是指计算机厂商为了满足用户需要，利用总线模板化结构设计的通 长春理工大学电子教案－计算机控制系统 第八章 用功能模板。基于 PC 总线的板卡种类很多，其分类方法也有很多种。各种类型板卡依据其 所处理的数据不同，都有相应的评价指标，现在较为流行的板卡大都是基于 PCI 总线设计 的，下面以研华 PCI 系列测控板卡为例介绍一下不同种类的典型板卡的性能和特点。基于 PC 总线的 A/D 板卡是基于 PC 系列总线，如 ISA、PCI 等总线标准设计的，板卡通常有单 端输入、差分输入以及两种方式组合输入三种。例如研华 PCI-1710 数据采集卡，如图 8.2 所示。 1. 模拟量输出板卡（D/A 卡） 例如研华 PCI-1720 模拟量输出卡，如图 8.3 所示。由于能够在输出和 PCI 总线之间提 供 2500 VDC 的隔离保护，PCI-1720 非常适合需要高电压保护的工业场合。 2. 数字量输入/输出板卡 例如，研华 PCI-1760 光隔开关量输入输出卡，如图 8.4 所示，提供了 8 路数字量输入 通道和 8 路继电器输出通道。 8.1.3 基于 PC 总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统的组成和特点 基于 PC 总线的计算机控制系统是一个典型的 DDC 系统，因此它具有以