工业系统的驱动、测量、建模与控制第19、20、21章.ppt

2.系统总线中的各类导线  一种系统总线通常有50～100根导线，这些导线分为五类： ●　数据线：根数由数据位数决定，如8位、16位、32位； ●　地址线：决定直接选址的范围； ●　控制线：包括触发信号、中断信号、时钟信号等； ●　系统地线：包括数字信号地线、模拟信号地线； ●　电源线：输送各种电源，如＋5V、＋12V； ●　备用线：留给厂商或用户自行决定用途。 20.8　工业计算机  20.8.1　工控机的特点20.8.2　工控机的结构20.8.3　工控机的I/O设备 20.8.1　工控机的特点 (1)环境适应能力强　工控机用于控制不间断的生产过程，必须具有很强的适应能力，具有在粉尘、烟雾、高低温、潮湿、振动、腐蚀等环境下持续工作，电磁兼容性好的特点。(2)实时性好　工控机对过程进行实时在线监测与控制，对其工作状况的变化给予响应，及时进行采集和输出调节。(3)输入/输出配套能力强　工控机具有很强的输入/输出能力，与工业现场的各种检测仪表和控制装置等相连接，以完成各种测控任务。(4)系统扩充性好　工控机采用底板+CPU主板的结构，可以扩充至20个甚至更多的板卡，能够根据现场的需求构成各种规模的工控机测控系统。 20.8.1　工控机的特点 (5)系统开放性好　工控机具有开放性体系结构，在主机接口、网络通信、软件兼容及升级等方面遵守了开放性原则，以便于系统扩充、异机种连接、软件的可移植和互换等性能。(6)兼容性好　利用ISA兼容性好的特点，可以方便升级。(7)具有系统监测与自复位功能　看门狗电路已成为工控机系统中不可缺少的部分，它能在系统出现故障时及时报警，并在无人干预的情况下，使系统自动恢复运行。(8)丰富的软件支持　工控机软件包括：实时多任务操作系统、应用软件、网络通信、数据库、工控软件包、组态软件等。(9)通信功能强　工控机具有串行通信、网络通信功能。 20.8.1　工控机的特点 (10)性能价格比高　各类高性能I/O板卡作为成熟的工业化产品与工控机配套使用，性能价格比不断提高，使用户在短时间内，像搭积木一样很快构成所需的测控系统。(11)故障容易快速修复　工控机采用底板+CPU主板的结构，便于快速人工恢复系统。 20.8.2　工控机的结构 图20-4　一种工控机的底板示意图 20.8.3　工控机的I/O设备 表20-3　I/O板卡的部分用途 20.9　计算机数据通道  20.9.1　信号的分类20.9.2　数据通道的分类 20.9.1　信号的分类 1.几个术语2.开关量和开关信号3.模拟量和模拟信号4.数字量和数字信号 1.几个术语 图20-5　人-机界面与机-机界面示意图 2.开关量和开关信号  开关量是仅有两个状态的量，状态的变换只发生在某些时刻。工业系统中，很多事件能产生开关量的变化。如现场的继电器或接触器触点动作，行程开关、温度开关、压力开关、光电开关通断等等。这些开关动作反映着系统的工作状态，如液位低于规定值，温度高于设定值，对象移动到了指定位置等，这一类传感器统称为开关量传感器，得到的信号称为开关信号。 3.模拟量和模拟信号  模拟量是某时段上和某有限数值域上连续取值的量。工业系统中的某些状态量，如力、位置、速度、加速度、姿态、温度、压力、流量等物理量，是在一个时段内连续变化的，量值也是在一定范围内连续的，这些量是典型的模拟量。能把这类连续物理量转换成连续电信号的传感器称为模拟传感器，得到的信号称为模拟信号。常常通过传感器把这些物理量转换成电压或电流。 4.数字量和数字信号  键盘、条码读入机、读卡机、扫描仪、打印机、数字显示器等数字化外部设备与计算机之间以数字信号的形式交换的信息。工业系统中也越来越多地用数字化的信号调理、传输和信号驱动，以数字方式把被测量输入或者把控制信号输出。工程中，“数字量”和“数字信号”两个术语常替换使用。 20.9.2　数据通道的分类 1.数字量输入通道2.数字量输出通道3.开关量输入通道4.开关量输出通道5.模拟量输入通道6.模拟量输出通道7.数据通道的外围电路 20.9.2　数据通道的分类 图20-6　四类数据通道 20.10　阅读材料  20.10.1　几个术语20.10.2　几种常用的数字控制器 20.10.1　几个术语  位(bit)是计算机处理信息的最小单位。一个位只有两种状态：“0”和“1”。 字节(Byte)常缩略成B，是表示存储容量、传送速率的基本单位，一个字节有8个位。 字(Word)在不同场合含义不同，对于微型计算机硬件而言，字是CPU与外部设备之间传送数据的基本单位。在微型计算机系统中，一个字可以是4位、8位、16位、32位、64位。 20.10.2　几种常用的数字控制器 1.单片机2.数字信号处理