计算机联锁的基本原理.pptVIP

第一节 计算机联锁系统硬件 计算机联锁系统硬件组成 （2）工业控制计算机的特点 2、总线 总线是一组公用信号线的集合，它定义了各引线的信号、电气、机械特性，把计算机或计算机联锁系统中的各个模板以及各种设备连接成一个整体，以便彼此之间进行信息交换。 计算机联锁系统中的总线，一般根据其功能和规模分类。一般分为三类，即内部总线、外部总线和现场总线。 （1）内部（系统）总线 内部总线（I-BUS）又称“系统总线” 是通用微型计算机和测控系统用计算机内部所特有的总线。计算机的内部总线一般都是并行总线，系统总线是各种模板进行信息传送的通路，把测控计算机系统的各种模板插件连接起来，构成完整的计算机测控系统。 常用的内部总线有STD总线、VME总线、ISA总线、PCI总线、等均是系统总线。 （2）外部总线 外部总线（E-BUS）又称“通信总线”，它是计算机系统之间或是计算机系统与其他系统（仪器、仪表、控制装置）之间信息传输的通路，常借用其他领域已有的总线标准。计算机的外部总线通常分为并行总线和串行总线两种。 例如：IEEE－488总线为并行总线，RS－232总线、RS-422总线、RS-485总线为串行总线。并行总线的优点是信号线各自独立，每次同时传送一个数据字节，所以传输速度高，接口简单；缺点是电缆线数多，适用于短距离（数十米）的快速传输。 串行总线的优点是电缆线数少，便于远距离传送；缺点是信号传输慢，每次传送一个比特的信息，接口比较复杂。串行通信一般可分为异步模式和同步模式常用的外部总线除了以上几种形式，还包括现场总线和工业以太网。 （3）现场总线 根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向串行传输、多分枝结构的通信网络。 目前较流行的现场总线主要有：CAN、PROFIBUS、Lonworks、HART、FF。计算机联锁系统使用比较多的是 CAN控制器局域网络。 3、过程输入/输出通道 计算机联锁系统为了实现对生产过程的控制，需要将生产过程中的各种必要信号及时地检测传送、并转换成计算机能够接受的数据形式。计算机对送入数据进行适当的分析处理后，又以生产过程能够接受的信号形式实现对生产过程的控制。这种完成在过程信号与计算机数据之间变换传递的装置叫过程输入/输出通道。 （1）通用I/O接口原理 在计算机联锁系统中，外部通道是不能直接与中央处理单元（CPU）相连的，因为它们的速度、数据格式不一定相同，信号形式也不一定匹配。为了便于两者交换信息，往往需要一套连接CPU和外部通道的中间环节，即接口电路（简称接口）。 接口是计算机联锁系统各通道中多个设备协调一致地运行的保证，它具有电平变换、数据转换、缓冲和状态信息提供等功能，所以接口是通道建立的基础。 ①I/O接口的寻址 I/O接口的编址方式：包括存储器映射方式和隔离式编址方式（I/O编址方式）。 I/O接口的地址译码：译码电路的构成形式通常有固定式端口地址译码和开关可选式地址译码两种。 ②常用的I/O接口 输入输出通道 非安全接口是不涉及行车安全数据的接口，均可采用通用的标准接口。 对传输安全数据的串行接口电路来说，可采用编码理论中的差错控制技术发现数据错误，所以可采用标准通用接口。 输安全数据的并行接口电路，不能简单地用通用标准接口，须采用故障—安全输入输出接口。 分散式控制结构的计算机联锁系统组成 b、二乘二取二冗余结构 “二取二”指在一套子系统上集成两套CPU，两套CPU严格同步，实时比较。只有双机运行一致，才对外输出运算结果。 “二乘”指用两套完全相同的二取二子系统构成双机并用或热备系统。 每一子系统内部为安全性冗余结构，两子系统形成可靠性冗余结构，这样，既提高了系统的可靠性，又提高了系统的安全性。 第三节 计算机联锁系统的可靠性与安全性保障 1、避错技术 避错技术的基本着眼点是通过质量控制（如设计审核、元件筛选、测试等）、环境保护（如对外部干扰采取屏蔽）和减载使用等措施设法消除产生故障的原因，从而防止故障的发生，延长系统的使用寿命。避错技术是提高系统可靠性的第一道防线，是必不可少的常规技术。 （1）质量控制技术 （2）环境防护技术 2、容错技术 （1）容错技术的基本概念 ①容错技术的含义 当系统的某一部分发生故障时仍使系统保持正常工作的技术叫容错技术。 容错技术的基本出发点就在于首先承认故障不可避免的事实，进而考虑解除故障影响的措施。为了实现这一思想，采取的主要手段就是用外加资源的冗余方法，来达到掩蔽故障影响或使系统从故障状态重新恢复正常工作的目的。 ②容错技术的分类 容错技术又分为两种类型——故障掩蔽技术和系统重组技术（也称动态