计算机控制系统 第2版 教学课件 作者 刘士荣 计算机控制系统第3章工业控制计算机.ppt

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1、计算机控制系统第3章工业控制计算机工业控制计算机简称工控机，是为满足工业生产过程的数据采集、监测与控制等要求而设计的一类计算机的总称，它通常采用开放式总线结构，将各种过程通道做成相应的模板或模块，以便与工业现场的各种传感器及执行机构直接连接，并配有功能齐全的控制软件。目前，工业控制计算机不但用于工业生产的过程控制，而且也直接参与生产调度管理，从而使工业自动化在就地控制、集中控制的基础上，向综合自动化方向发展。3.1工业控制计算机的特点与组成结构可靠性高实时性好(3)环境适应能力强(4)输入和输出模板配套好(5)系统通信功能强(6)系统开放性和扩充性好(7)控制软件

2、包功能强(8)后备措施齐全，具有冗余性3.1.1工业控制计算机的特点工业控制计算机包括硬件和软件两部分。硬件包括主机（CPU、RAM、ROM）板、内部总线和外部总线、人机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、输入输出通道。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。3.1.2工业控制计算机的组成结构和分类1．工业控制计算机的硬件组成图3-1工业控制计算机的硬件组成图2．工业控制计算机的软件组成(1)系统软件(2)支持软件(3)应用软件3．工业控制计算机的分类3.2工业控制计算机的总线结构总线是连接一个或多个部件的一组电缆的总称，通常包括地址总线、数据总线和控制总线。总线

3、的特点在于公用性和兼容性，它能同时挂连多个功能部件，且可互换使用。总线标准是指芯片之间、模板之间及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协议与规范。总线标准包括硬件和软件两个方面，如总线工作时钟频率、总线信号线定义、总线系统结构、总线仲裁机构与配置机构、电气规范、机械规范和实施总线协议的驱动与管理程序。通常说的总线，实际上指的是总线标准。1．总线概述及总线标准1)系统结构由面向CPU变为面向总线；2)有利于硬件、软件模块化设计与生产；3)结构清晰，便于灵活组态、扩充、改进、升级和维护；4)符合同一总线标准的产品兼容性强；5)满足用户不同的需要，容易构

4、成各种用途的计算机应用系统。3.2.1总线结构概述及分类2．总线的分类(1)片内总线(2)片间总线(3)内部总线(4)外部总线1．内部总线(1)PC系列总线(2)CompactPCI总线3.2.2常用总线2．外部总线(1)RS-232C串行通信接口(2)RS-485串行通信接口(3)IEEE-488总线3.3总线型工业控制计算机1．IPC工业控制机主要特点(1)兼容性好、升级容易(2)性能价格比高(3)丰富的软件支持(4)通信功能强(5)可靠性高3.3.1IPC工业控制机2．IPC工业控制机体系结构图3-3IPC构成原理3．IPC工业控制机的结构图3-4典型IPC

5、结构4．IPC工业控制机的外围接口部件(1)输入接口模板(2)输出接口模板(3)通信接口模板(4)信号调理模块(5)远程数据采集模块(6)人机接口1．DCS现场控制站结构体系DCS现场控制站是DCS系统的核心部分，接受工程师站的初始下装数据，完成数据采集、工程单位变换、控制运算、控制输出，通过监控网络将数据和诊断结果传到系统数据库等功能。现场控制站大部分采用分布式的结构，其结构体系如图3-19所示，由主控单元、智能I/O单元、总线与通信接口、电源单元和专用机柜等部分组成。3.3.2DCS现场控制站图3-5DCS现场控制站结构体系2．DCS现场控制站的硬件结构DCS

6、现场控制站是一个可独立运行的计算机监控系统，由于它是专为DCS系统而设计的设备，所以其机柜、电源、输入输出通道和内部计算机等与一般的工控机相比又有所不同。整个控制站硬件分为公共部件、功能模板、调理模块等几大部分。如图3-5所示。图3-6DCS现场控制站a)机柜正面b)机柜背面图3-7机箱机构图3-8I/O模板结构第3章完