计算机控制技术第三章ppt课件.ppt

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1、第三章输入输出接口与信息通道技术3.1数字量输入输出通道3.2模拟量输入通道3.3模拟量输入通道3.4人-机交互通道一、信息通道的概念信息通道包括过程通道和人-机交互通道。计算机控制系统基本原理图r给定值计算机-被控量控制器执行机构被控对象A/DD/A过程（输入输出）通道：是计算机和工业生产过程相互交换信息的桥梁。1.过程通道（掌握）过程通道的组成1根据过程信息的性质及传递方向，过程输入输出通道分类如下：模拟量输入通道：模拟量输出通道：生产过程的参数(如温度、压力、流量、速度、位移等)一般是随时间连续变化的模拟量

2、，通过检测元件或变送器将其转换为对应的模拟电压或电流，并转化为数字信号的过程；把微机输出的数字控制信号转换为模拟信号（电压或电流）并传输给被控对象的过程；数字量(开关量)输入通道：数字量(开关量)输出通道：拾起或检测反映生产过程或设备工况的开关信号（如继电器接点、行程开关、按纽等）、脉冲信号（如速度、位移、流量脉冲等）并传输给微机的过程；将数字信号从微机传输给那些接受数字信号的执行机构和显示、指示装置的过程。过程输入输出通道示意图过程通道与CPU交换的信息类型23．控制信息：用来控制过程通道的启动和停止等信息，如

3、三态门的打开和关闭、触发器的启动等。2．状态信息：又叫协议信息，如应答信息、握手信息，它反映过程通道的状态，如准备就绪信号。过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种：注意：在过程输入输出通道中，必须设置一个与CPU联系的接口电路，传送数据信息、状态信息和控制信息。1．数据信息：反映生产现场的参数及状态的信息，它包括数字量、开关量和模拟量。过程通道的编址方式32．过程通道与存储器独立编址方式1．过程通道与存储器统一编址方式由于计算机控制系统一般都有多个过程输入输出通道，因此需对每一个过程输入输出通道安排地址。过

4、程通道编址方式有两种：2.人-机交互通道主要功能是实现人-机对话，实现操作人员与计算机之间的信息交流。二、输入输出接口（掌握）接口电路起着连接过程通道与CPU的桥梁作用，它的基本任务有：1．控制信息的传递路径：即根据控制的任务在众多的信息源中进行选择；2．控制信息传送的顺序：计算机控制的过程就是执行程序的过程，为确保进程正确无误，接口电路应根据控制程序的要求，适时地发出一组有序的门控信号。以确定该信息传送的路径和目的地。在过程通道接口电路设计中应解决以下问题：1．触发方式：有序的门控信号的主要作用就是严格遵循系统

5、工作时序要求，适时对系统中某个或某些特定部件发出开启或关闭(触发)信号，这必然涉及到同步触发和异步触发的方式。2．时序：控制逻辑的结构有组合控制逻辑与存储控制逻辑两种类型，不管哪种类型都要严格遵守规定的操作步骤，每一个操作步骤又都是在一组有序的控制信号驱动下实现的。3.负载能力：一旦控制逻辑确定后，系统能否可靠运行与器件的选择关系密切，器件的选择除了要考虑电平的摆幅、数值、延时外，还应考虑器件所带负载是否匹配。3.1数字量输入输出通道数字量输入信号：开关闭合与断开，继电器吸合与释放（检测）数字量输出信号：指示灯亮

6、灭，电机的启和停，阀门的开闭（控制）数字量信号的两个状态：导通和截止变换为二进制0和1来表示3.1.1数字量输入输出接口技术（掌握）1.数字量输入接口2.数字量输出接口3.1.2数字量输入／输出通道数字量输入输出通道结构（掌握）：数字量输入／输出通道一般由三部分组成：输入／输出地址译码电路、输入缓冲器／输出锁存器、输入／输出电气接口亦即数字量输入信号调理／输出信号驱动电路。各种数字量输入／输出电气接口作用：主要完成滤波、电平转换、隔离和功率驱动等功能。输入缓冲器功能：对输入信号缓冲、加强和选通；输出锁存器功能：对

7、输出信号锁存供外围设备使用；1）信号转换处理从工业现场获取的开关量或数字量，在逻辑上表现为逻辑“1”或逻辑“0”，信号形式则可能是电压、电流信号或开关的通断，其幅值范围也往往不符合数字电路的电平范围要求，因此必须进行转换处理。对于电压输入，V2>某一值，为逻辑1对于电流输入，V2>某一值，为逻辑1数字量输入信号调理和信号隔离（了解）1电压输入电路如果是电压输入，R1和R2电阻分压，使得V2符合TTL逻辑规范V1V2电流输入电路如果是电流输入，I在电阻R2上的压降符合TTL逻辑规范开关触点输入电路对于开关输入，S断

8、开，V2=5V，为逻辑“1”S闭合，V2=0V，为逻辑“0”V22）安全保护措施在设计一个计算机控制系统时，必须针对可能出现的输入过电压、瞬间尖峰或极性接反的情况，预先采取安全保护措施。信号转换电路，虽然也考虑逻辑电平问题，但在工业应用中，还可能出现意外的过电压（电流），瞬间干扰等。就是非工业控制应用也可能出现瞬间尖峰过电压（过电流），例如雷电引起的等。因此还需要有安全保