第二章 计算机控制系统的硬件设计ppt课件.ppt

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1、第2章计算机控制系统的硬件设计本章主要内容1.计算机控制系统的常用主机2．数字量输入输出通道及其设计3．模拟量输入通道及其设计4．模拟量输出通道及其设计7/29/20211一个计算机控制系统是一个复杂的软硬件结合体。硬件是软件的运行平台，硬件系统设计的好坏直接影响整个计算机控制系统的性能优劣。计算机控制系统的硬件组成框图7/29/20212硬件系统的设计主要包括：(1)根据控制要求和运行环境选择合适的主机系统。包括主机模式、实现人机对话的输入装置和输出装置。(2)过程通道的设计。过程通道是主机系统与被控对象之间进行信息交换的通道。它的设计是计算机控制系统硬件设计的重要组

2、成部分，对系统的控制精度起到决定性作用。计算机控制系统的过程通道分为四类：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。7/29/20213控制用计算机与通用型计算机相比，具有的显著特点是：1.系统实时性好；2.系统软硬件经过裁减，功能不多不少，从而降低功耗和成本；3.外围功能增强；4.系统通信功能强，开放性与扩充性好；5.工作稳定性好，抗干扰能力强。控制用计算机用于控制，性能价格比高。2.1控制用计算机7/29/20214一、工业控制计算机（IndustrialPersonalComputer)工业控制计算机简称工控机。它充分利用计算机系统的硬件和操

3、作系统，配以模块化的硬件板卡而组成的中、小规模的控制系统。1.工控机的特点：（1）高可靠性：隔离措施。（2）实时性：中断处理系统及快速信号通道。（3）硬件配置的可装配可扩展性：模块化设计，硬件模板功能单一化，模板品种多样化。（4）可维护性：系统使用的板级产品一致性好。7/29/202157/29/202162.工控机系统的硬件组成：（1）加固型机箱：防震、防冲击、防尘、通风散热；（2）主机板：CPU、RAM、ROM，ALL-IN-ONE；（3）输入输出模板：过程通道，AI、AO、DI、DO；（4）信号处理单元：放大、隔离、统一信号电平；（5）人机接口：PC键盘、显示器、

4、打印机等；（6）内部总线和外部总线：内部－PC总线、STD总线等，外部－RS232、RS485等。（7）磁盘系统：通用的磁盘和硬盘。7/29/202173.工控机的软件组成：（1）系统软件：实时多任务操作系统、引导程序、调度执行程序等，DOS、Windows。（2）支持软件：汇编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程序等。（3）应用软件：设计人员针对某个生产过程编制的控制和管理程序，过程输入程序、过程输出程序、人机接口程序、打印显示程序和控制算法程序等。7/29/202184.工控机总线介绍：（1）PC总线工控机：XT总线、ISA总线、EISA总线、PCI

5、总线、CompactPCI总线以及PC104总线。（2）STD总线工控机：8位工业I/O总线，发展成16位，分时复用技术。（3）VME总线工控机：数据宽度64位，最大数据传输速度为80MB/s，主要采用Motorola公司的68K系列微处理器。（4）多总线工控机：MULTIBUS总线，以INTEL工控机为代表。7/29/20219二、可编程序控制器（PLC）以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种工业控制装置，它具有体积小、功能强、程序设计简单、维护方便等优点。专门为在工业环境下应用而设计的。7/29/2021101.PLC控制系统与一般计算机控

6、制系统的区别PLC控制系统与一般计算机控制系统相比，最大的区别在于工作方式不同：（1）计算机控制系统采用中断处理方式（2）PLC控制系统采用循环扫描的方式2.PLC控制系统的发展（1）继电器逻辑控制系统发展而来（2）通信功能不断增强，PLC与PLC、计算机互联（3）在线组态、编程和下载（4）具备了集散控制系统的形态7/29/202111PLC原理框图7/29/202112PLC系统的硬件结构框图7/29/2021137/29/202114三、单片机（SingleChipMicrocomputer)在工业控制和智能化系统中应用最多的模式。采用此模式的最大特点在于设计者可以

7、根据自己的需要来开发设计一个单片机系统，方便、灵活、成本低。基本方法：在单片机的基础上扩展一些接口。7/29/202115单片机的特点：与微型计算机相比具有的特点：（1）集成度高、功能强：把CPU、ROM、RAM、I/O接口、定时/计数器都集成在一块芯片上。体积小，功能强，提高了可靠性。（2）结构合理：程序存储器与数据存储器相互独立，存储量大，速度快；（3）抗干扰能力强：集成化，内部传送数据，不易受到外界的干扰，系统运行可靠。（4）指令丰富：特别是位操作指令。7/29/202116四、数字信号处理器（DSP）一种具有特殊结构的微处理器。内