第2章-过程输入输出通道技术.ppt

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1、第2章输入输出接口与过程通道2.1输入输出接口及过程通道概述2.2数字量输入通道2.3数字量输出通道2.4模拟量输入通道2.5模拟量输出通道2.6系统的硬件抗干扰技术本章小结8/3/20211计算机控制技术2.1过程输入输出通道概述接口：是计算机与外围设备交换信息的桥梁过程输入输出通道：微机与生产过程之间信号传递与转换的过程通道。包括模拟量和开关量输入输出通道。模拟量输入通道把反映生产过程或设备工况的模拟信号（如温度、压力、流量速度、液位等），转换为数字信号送给计算机。模拟量输出通道则把计算机输出的数字控制信号转换为模拟信号（电压或电流）作用于执

2、行机构，实现对生产过程或设备的控制。开关量输入通道把反映生产过程或设备工况的开关信号和脉冲信号（如速度、位移、流量脉冲等）送给计算机。开关量输出通道把计算机的控制信号送给那些接受开关信号的执行机构和显示、指示装置：如两位阀门、指示灯、步进电机及继电器灯装置。8/3/20212计算机控制技术2.2数字量输入通道（DI）数字量输入接口电路：把现场的各种开关信号变成计算机内部处理的标准信号。数字量（开关量）信号包括：开关的闭合与断开、指示灯的亮与灭、继电器或接触器的吸合与释放、马达的启动和停止、可控硅的通和断，等等。这些信号的共同特征是以二进制的逻辑“

3、1”和“0”出现的，所以把这类信号统称为数字信号。本节内容包含：一、数字量输入通道的结构二、数字量输入调理电路三、数字量输入接口电路8/3/20213计算机控制技术输入调理电路输入缓冲器地址译码器生产过程PC总线一、数字量输入通道的结构数字量输入通道主要由输入缓冲器、输入调理电路、输入地址译码电路组成。其结构如下：8/3/20214计算机控制技术二、输入调理电路数字量（开关量）输入通道的基本功能就是接受外部装置或生产过程的状态信号。这些状态信号的形式可能是电压、电流、开关的触点，必然引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。为了将外部开关量信号输入到

4、计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接受的逻辑信号，这些功能称为信号调理。8/3/20215计算机控制技术1、小功率输入信号调理电路将接点的接通和断开动作，转换成TTL电平信号与计算机相连。为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，一般应加入有较长时间常数的积分电路来消除这种振荡。下图是一种简单的采用积分电路消除开关抖动的方法。AOA2O2O1A18/3/20216计算机控制技术2、大功率输入信号调理电路在大功率系统中，需要从电磁离合等大功率器件的接点输入信号。由于大功率开关电路采用较高的直流电源，在输

5、入开关状态信号时可能对计算机控制系统带来干扰和破坏，故需要将这类开关信号经光电隔离后才能与计算机相连，以确保计算机正常运行。这种情况下，为了使接点工作可靠，接点两端至少要加24V以上的直流电压。8/3/20217计算机控制技术常见开关量输入接口电路1.直流输入接口电路：见下图8/3/20218计算机控制技术2.交流输入接口电路：见下图8/3/20219计算机控制技术3.交、直流输入接口电路：8/3/202110计算机控制技术三、数字量输入接口技术1、输入接口元件数字量输入接口元件常用三态门缓冲器74LS244取得状态信息。特点：74LS244共有

6、8个通道，可输入8个开关状态。作用：74LS244可用来隔离输入和输出线路，在两者之间起缓冲作用。8/3/202111计算机控制技术2、数字量输入接口经过端口地址译码，得到片选信号CS，且在执行IN指令时，产生IOR信号，则被测的状态信息通过输入接口送到PC总线的数据线上，然后装入AL寄存器。8/3/202112计算机控制技术（2）数字量输入接口完成取数的指令：MOVDX,port地址送DXINAL,DX从端口读数，送AL8/3/202113计算机控制技术2.3数字量输出通道(DO)数字量输出通道：把计算机内部信号转换成现场执行机构的各种开关信号

7、。本节内容包含：一、数字量输出通道的结构二、数字量输出驱动电路三、数字量输出接口电路8/3/202114计算机控制技术一、数字量输出通道的结构组织量输出通道主要由输出锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码电路组成。输出驱动器输出锁存器地址译码器生产过程PC总线8/3/202115计算机控制技术二、输出驱动电路(drivecircuitofoutput)要把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的驱动信号。根据生产过程开关器件功率和工作电压的不同，可有多种数字量放大电路的构成方式。如：功率晶体管、晶闸管、大功率场效应管和继电器。在开关信号

8、从输出缓冲器到驱动电路之前，往往要对其进行隔离，以避免现场设备的开关和起停干扰计算机控制系统或引入强电进系统。8/3/202116计算机