工业控制计算机及其接口

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1、第5章工业控制计算机及其接口5.1工业控制计算机5.2计算机控制接口技术5.3可编程控制器15.1工业控制计算机一工业控制计算机系统的组成它由计算机基本系统、人-机对话系统、系统支持模块、过程输入输出子系统组成。工业控制计算机系统的软件包括适应工业控制的实时系统软件、通用软件和工业控制软件等。235.1工业控制计算机二.工业控制计算机系统的基本要求1.具有完善的过程输入输出功能2.具有实时控制功能3.具有可靠性4.具有较强的环境适应性和抗干扰能力5.具有丰富的软件4三.工业控制计算机的分类及其应用特点1.可编程序控制器可编程控制

2、器(PC，ProgrammableController)是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，专为在工业环境下应用而设计。由于最初研制这种装置的目的，是为了解决生产设备的逻辑及开关量控制，故也把它称为可编程逻辑控制器（PLC，ProgrammableLogicController）。PLC采用可编程序的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。5三.工业控制计算机的分类及其应用特点1.可编程序控制器图5-11是PLC应用于逻辑控制的简单事例

3、。输入信号是由按钮开关、限位开关、继电器触点等提供的各种开关信号，通过接口进入PLC，经PLC处理后产生控制信号，通过输出接口送给线圈、继电器、指示灯、电动机等输出装置。6图5-11PLC的逻辑控制电路7主要特点：1.程序可变，柔性好。2.可靠性强，适于工业环境。3.编程简单，使用方便。4.功能完善。5.体积小，重量轻，易于装入机器内部。82.总线型工业控制计算机主要特点：1）提高设计效率，缩短设计和制造周期。2）提高系统可靠性。3）便于调试和维修。4）能适应技术发展的需要。92.总线型工业控制计算机1）STD总线工业控制机典型的

4、STD总线工控机系统的构成如图5-13所示，其突出特点是：模块化设计，系统组成、修改和扩展方便；各模块间相对独立，使检测、调试、故障查找简便迅速；有多种功能模板可供选用，大大减少了硬件设计工作量；系统中可运行多种操作系统及系统开发的支持软件，使控制软件开发的难度大幅降低。10图5-13用STD总线工业控制机组成的计算机控制系统112）PC总线工业控制机IBM公司的PC总线微机最初是为个人或办公室使用而设计的，早期主要用于文字处理或一些简单的办公室事务处理。早期产品是基于一块大底板结构，加上几个I/O扩充槽。PC/AT总线的IBM兼容

5、计算机由于价格低廉、使用灵活、软件资源非常丰富，因而用户众多，在国内更是主要流行机种之一。12近几年来许多公司推出了PC/AT总线工业控制机，一般对原有微机作了以下几方面的改进（1）机械结构加固，使微机的抗震性好。（2）采用标准模板结构。（3）加上带过滤器的强力通风系统，加强散热，增加系统抵抗粉尘的能力。（4）采用电子软盘取代普通的软磁盘，使之能适于在恶劣的工业环境下工作。（5）根据工业控制的特点，常采用实时多任务操作系统。133.单片机下面以MCS系列单片机为例，来介绍单片机的结构、性能及使用上的特点。1）受集成度的限制，片

6、内存储器容量较小。2）可靠性高。3）易扩展。4）控制功能强。5）一般单片机内无监控程序或系统通用管理程序。14MCS-51单片机系列该系列包括有8031、8051、8751、2051、89C51等多种机型。其主要特点是：15（1）8位CPU，工作频率为1~12MHz。（2）128BRAM数据存储器，4KBROM程序存储器。（3）5V电源，40引脚双列直插式封装。（4）12MHz工作频率时机器周期为1μs，所有指令的执行为1~4个机器周期。（5）外部可分别扩展64KB数据存储器和程序存储器。（6）2级中断，5个中断源。（7）

7、21个专用寄存器，有位寻址功能。（8）两个16位定时/计数器，1个全双工串行通信口。（9）4组8位I/O口。16表5-1三种常用工业控制计算机的性能比较175.2计算机控制接口技术I/O接口电路简称接口电路，它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起着桥梁和纽带作用。接口电路的主要作用如下：18（1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题。（2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题。（3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题。19一.信息采集接

8、口模拟量输入通道可完成模拟量的采集并将它转换成数字量送入计算机的任务。依据被控参量和控制要求的不同，模拟量输入通道的结构形式不完全相同。目前普遍采用的是共用运算放大器和A/D转换器的结构形式，其组成方框图