计算机控制技术-第3章-接口与通道

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1、第3章输入输出接口与过程通道在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，必须把现场的各种测试参数，如T、P等连续变化的物理量或开关量，转换为计算机可识别的数字量输入到计算机进行数据处理。处理结果又必须转换为电压或电流，以推动执行机构工作。…，因此在计算机和生产过程之间，必须设置信息传递和变换装置，这个装置称为过程输入/输出通道。过程通道:计算机和生产过程之间设置的信息传送和交换的连接通道主要内容：3.5硬件抗干扰技术*3.1数字量输入输出通道3.2模拟量输入通道*3.3模拟量输出通道*3.4D/A、A/D转换器的电源、

2、接地与布线3.1数字量输入输出通道数字量（开关量）信号：开关的闭合与断开继电器或接触器的吸合与释放马达的启动与停止阀门的打开与关闭用“0”和“1”表示3.1.1数字量输入输出接口技术接口是计算机与外部设备交换信息的桥梁，包括输入接口、输出接口。接口技术则是研究计算机与外部设备之间如何交换信息的技术。1A11Y11A21Y21A31Y31A41Y41A51Y51A61Y61A71Y71A81Y8输入接口D0D1D2D3D4D5D6D7PC总线2G1GCSIOR74LS2441.数字量输入接口MOVDX,PORTINAL,D

3、X负责从外界接收检测信号、键盘信号等各种状态信号。输出y00输出=输入11高阻状态用三态门缓冲器74LS244取得状态信息.隔离输入和输出线路，在两者之间起缓冲作用。有八个通道,可同时输入8个开关状态。要求对数据具有控制能力（常用三态门实现)2.数字量输出接口MOVAL,DATAMOVDX,PORTOUTDX,AL可用锁存器74LS273对状态输出信号进行锁存，数字量输出接口D0CLKCLR74LS273D2D1D2D3D4D5D6D7D1D3D5D4D6D7D8Q2Q1Q3Q5Q4Q6Q7Q8CSIOWRESETPC总

4、线输出接口3.1.1数字量输入输出接口技术需要保持，直到下次给出新的值为止。要求对数据具有锁存能力（常用锁存器实现）负责向外界传送由内部电路产生的处理结果、显示信息、控制命令、驱动信号等。数字量输入通道主要由缓冲器(74LS273等)、输入调理电路、输入地址译码电路等组成基本功能：接受外部装置或生产过程的状态信号。1，数字量输入通道结构输入调理电路输入缓冲器地址译码器生产过程PC总线3.1.2数字量输入通道例：利用译码器分时将采样数据送入计算机。输入调理电路－把现场信号经转换、保护、滤波、隔离转换成计算机能够接收的逻辑信

5、号。比如：用按钮或转换开关控制系统的启动或选择工作状态、用光电脉冲编码器检测速度、用行程开关反映生产设备的运行状态等。这些信号形式可能是电压、电流、开关的触点，因此会引起瞬时高压、过电压、接触抖动等现象。2.输入调理电路（1）小功率输入调理电路它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。图3.4采用积分电路2.输入调理电路开关去抖电路RSQQ0110100111保持R—S触发器去抖电路2.输入调理电路（2）大功率输入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。为了使接点工作可靠，接点两

6、端至少要加24V以上的直流电压,由于所带电压高，所以高压与低压之间，用光电耦合器进行隔离。图3.6大功率信号输入电路2.输入调理电路光电耦合器概念：发光器件和光敏器组装在一起，通过光线实现耦合，构成电-光-电转换的器件；作用：隔离类型：三极管型、单向晶闸管型、双向晶闸管型现以最简单的三极管型光电耦合隔离器为例来说明它的结构原理，如图所示。光电耦合隔离器的输入输出类似普通三极管的输入输出特性，即存在着截止区、饱和区与线性区三部分。两种隔离方式：1、数字隔离利用光耦隔离器的开关特性（即光敏三极管工作在截止区、饱和区），可传送

7、数字信号而隔离电磁干扰，简称对数字信号进行隔离。例如在数字量输入输出通道中，以及在模拟量输入输出通道中的A/D转换器与CPU或CPU与D/A转换器之间的数字信号的耦合传送，都可用光耦的这种开关特性对数字信号进行隔离。2、模拟隔离例如:在现场传感器与A/D转换器或D/A转换器与现场执行器之间的模拟信号的线性传送，可用光耦的这种线性区对模拟信号进行隔离。两种隔离方法优缺点：1、模拟信号隔离方法的优点是使用少量的光耦，成本低；缺点是调试困难，如果光耦挑选得不合适，会影响A/D或D/A转换的精度和线性度。2、数字信号隔离方法的优

8、点是调试简单，不影响系统的精度和线性度；缺点是使用较多的光耦器件，成本较高。但现在光耦越来越价廉，数字信号隔离方法的优势凸现出来，因而在工程中使用的最多。使用注意事项：1、发光管的电源与光敏管的电源不能共地，避免输出端与输入端相互间的反馈和干扰；2、要考虑允许的电流，电路中串合适的电阻。下面以控制系统中常用的数字信号