电气装备计算机控制技术实验指导书.doc

《电气装备的计算机控制技术》 实验指导书 浙江大学电气工程学院电机工程学系 二0一三年九月 第一章 计算机控制技术硬件调试环境简介 工业控制是计算机的一个重要应用领域，计算机控制正是为了适应这一领域的需要而发展起来的一门专业技术。 图1-1 典型的计算机控制系统的硬件组成框图 分，软件是计算机控制系统的关键。图1-1为典型的计算机控制系统的硬件组成框图。 控制通道是被控对象与主机进行信息交换的通道，其根据信号方向和形式可分为： （1）模拟量输入通道（AI）：完成模拟信号的转换，使之成为计算机能够接收的标准数字信号。 （2）模拟量输出通道（AO）：大多数执行机构只能接收模拟信号，通过模拟量输出通道完成对数字量转换为模拟量。 （3）数字量输入通道（DI）：数字量输入通道把过程和被控对象的开关量或通过传感器已转换的数字量传入计算机。 （4）数字量输出通道（DO）：数字量输出通道是将数字信号输出给被控对象或外部设备。 图1-2 计算机控制系统的组成 上图为计算机控制系统的组成示意图。 计算机技术发展异常迅速，内容更新很快，微型计算机越来广泛的深入应用到自动控制、智能仪表、数据采集等各个领域。数据采集 图1-3 PCI-1202数据采集卡 PCI-1202为12位总线数据采集:16通道单端/8通道差分模拟输入，可扩展到256通道；1616个数字量输出通道。两通道12位D/A输出；16位计数/定时器。数据采集功能 . +5V PCI总线； . 12/16位分辨率； . 110 KS/s的采样频率，12位A/D输入 . 板载FIFO缓存，2K的数据FIFO和512字输入扫描FIFO A/D触发方式：软件触发，时钟触发，外触发； . 数据传输方式：查询、中断、DMA； . 2个独立的可编程数摸转换器； . 16个数字量输入/16个数字量输出通道； . 16位计数/定时器增益: ( 软件可编程) PCI-1202L: 0.5, 1, 2, 4, 8。 双极性输入信号范围： PCI-1202L: ±10V,±5V, ±2.5V, ±1.25V, ±0.625V。 单极性输入信号范围： PCI-1202L: 0～10V, 0～5V, 0～2.5V, 0～1.25V。 12-bitADC输入电压与输出数字量的对应关系： 表1-1 模拟输入与数字输出对应关系 PCI-1202总线数据采集 图1-5 PCI-1202数据采集魔术扫描（MagicScan）功能，它具有以下特点： 1. 每通道可以有不同的增益 2. 通道扫描可以无序 3. 每通道可以有不同的采样频率 4. 每通道可编程不同的数字滤波 5. 可编程高/低报警功能，为每通道提供4种不同的报警监控模式 6. 扫描采样率可以保持最大采样时间而不用牺牲采样速度 7. 提供三种外部触发：前触发、预触发、中触发 8. 容易编程 PCI-1202具备M_Function功能,M_Function用于支持全速率连续平滑的A/D、D/A转换。用户可以使用D/A通道发送预先设置的信号到外部设备，同时测量输出反馈用于分析。 　　M_function可以在DOS、Windows和Linux中运行。VC/C++、BC++、VB、Delphi、Java等编程语言和LabVIEW等软件包可以调用M_function。 PCI-1202提供了不同的连续采集功能： 1、低速连续采集：采集的数据可以被显示，不需要存储。因此可以连续的监视数据。 2、高速连续采集：采集的数据被存入PC的DRAM，采集的周期受内存容量大小的限制。 3、高速连续采集：采集的数据被存入SRAM卡中，采集的周期受存储器容量大小的限制。必须根据采样速率和采集周期计算内存的容量。 　　连续采集功能可以应用于DOS、Windows及Linux中。连续采集功能支持多块板卡。 由FIFO容量可以来计算缓冲器时间，例如：PCI-1202 FIFO容量为2K字，最大的采样速率为110KS/s，那么最大的缓冲时间是：1Sec / 110K x 2K (FIFO SIZE) / 2 = 9.3ms，这个时间在DOS和Windows上的应用是足够了。对于一些复杂的多任务应用，用户必须知道FIFO的容量，否则有可能会丢失数据。 A/D支持多种触发模式，PCI-1202提供内部和外部触发模式。内部触发模式包括：软件触发和时钟(Pacer)触发。外部触发模式包括后触发模式、前触发模式、中间触发模式三种。 PCI-1202L输入范围如下表所示： 表1-2 PCI-1202L增益与输入范围对应关系 模拟量输