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1、第二章过程通道和数据采集系统黄松清安徽工业大学电气信息学院自动化系2013年2月内容提要概述模拟量输入通道A/D与D/A转换技术数据采集系统模拟量输出通道过程通道的抗干扰措施小结1概述过程通道：计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道。（AI、AO、DI、DO）计算机控制系统组成框图1概述2/10过程通道的组成和功能◆数字量输入（DI）通道：把从控制对象检测得到的数字码、开关量、脉冲量或中断请求信号经过输入缓冲器在接口的控制下送给计算机(检测通道)输入调理电路输入缓冲器地址译码器生产过程PC总线自动重合闸原理图60%以上是单相对
2、地短路！！！高压真空断路器LN2-10型户内式SF6断路器高压负荷开关一般与熔断器串联使用！高压隔离开关1概述3/10◆数字量输出（DO）通道：把从计算机输出的数字信号通过接口输出数字信号、脉冲信号或开关信号(控制通道,电磁阀)输出驱动器输出锁存器地址译码器生产过程PC总线1概述4/10◆模拟量输入（AI）通道：把从控制对象检测得到的时间连续模拟信号（如温度、压力、流量、液位等）(1-10V??,4-20mA)变换成二进制(????)的数字信号，然后经接口送入到计算机(检测通道)◆模拟量输出（AO）通道：把从计算机输出的数字信号通过接口由
3、它变换成相应的模拟量信号输出给控制对象(控制通道,连续调节阀)◆AI、AO比较重要，有不少特殊问题要解决!!!!1.概述5/10信号转换中的采样、量化和编码计算机控制系统，就必须首先解决模拟量和数字量之间的转换问题。转换过程大体上要解决如下三个问题：—采样（Sample）—量化（Quantity）—编码（Coding）【数字传输！】1采样概述（6/10）◆信号的采样把时间连续的信号转换为一连串时间不连续的脉冲信号，这个过程称为“采样”，又称为“抽样”、“取样”1概述7/10◆采样后的脉冲信号称为采样信号，采样信号在时间轴上是离散的，但
4、在函数轴上仍是连续的◆香农（Shannon）采样定理【奈奎斯特】：若信号的最高频率为fmax，只要采样频率f≥2fmax，采样信号就能唯一复现原信号。二倍频的内涵采样说明C：信道容量S/N：信号与噪功率比W：信道带宽采样的分类：周期采样、多阶采样、随机采样周期采样多阶采样：多阶采样也称为周期非均匀采样，相邻两采样点间的间隔非均匀,但任一数据与其后第N个采样点间的间隔均匀,采样间隔呈周期分布。图中,d表示时间延迟,T表示采样间隔的变化周期随机采样：在采取子样时，对采样的部位或时间均不施加任何人为的意志，能使任何部位的量都有机会采出的采样方法
5、1概述8/10◆量化采样信号经过整量化成为数字信号的过程称为整量化过程1概述9/10◆整量化过程是一个数值分层过程。四舍五入过程◆量化单位q是A/D转换器最低位二进制位（LSB）所代表的物理量，量化误差(精度)为±q/2◆采样信号与数字信号的区别◆实际应用中,f>=(5∽10)fmax采样、编码（调制）、传送多路复用技术多路复用技术（续）1概述10/10◆编码(格雷码、多项式、循环码、曼切斯特等)◆把量化信号转换为二进制代码的过程称为编码◆编码的任务由A/D转换器完成◆双极性(正负)信息的3种表示方法—符号－数值码—偏移二进制码—补码表示
6、法注记：常用的双极性编码数正基准负基准符号-数值码2的补码偏移2进制码+7+7/8-7/8011101111111+6+6/8-6/8011001101110+5+5/8-5/8010101011101+4+4/8-4/8010001001100+3+3/8-3/8001100111011+2+2/8-2/8001000101010+1+1/8-1/8000100011001+0+0-0000000001000-0-0+01000（0000）（1000）-1-1/8+1/8100111110111-2-2/8+2/810101110011
7、0-3-3/8+3/8101111010101-4-4/8+4/8110011000100-5-5/8+5/8110110110011-6-6/8+6/8111010100010-7-7/8+7/8111110010001-8-8/8+8/810000000注记：常用的双极性编码关系将右边码转变为下面码符号-数值码2的补码偏移2进制码符号-数值码不变最高位为1,则其余各位取反,再加00…01最高位取反,若取反后最高位为1,则其余各位取反,再加00…012的补码最高位为1,则其余各位取反,再加00…01不变最高位取反偏移2进制码最高位取反,
8、若取反后最高位为0,则其余各位取反,再加00…01最高位取反不变内容提要概述模拟量输入通道D/A与A/D转换技术数据采集系统模拟量输出通道过程通道的抗干扰措施小结2模拟量输入通道模拟量输入通道
