《过程通道》PPT课件

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1、第五章过程输入输出通道第1节过程通道的概念一过程通道的概念计算机控制系统基本原理图r给定值计算机-被控量控制器执行机构被控对象A/DD/A过程（输入输出）通道：是计算机和工业生产过程相互交换信息的桥梁。根据过程信息的性质及传递方向，过程输入输出通道分类如下：二过程输入输出通道的组成与功能模拟量输入通道：模拟量输出通道：生产过程的参数(如温度、压力、流量、速度、位移、电流、电压等)一般是随时间连续变化的模拟量，通过检测元件或变送器将其转换为对应的模拟电压或电流，并转化为数字信号的过程；把微机输出的数字

2、控制信号转换为模拟信号（电压或电流）并传输给被控对象的过程；数字量(开关量)输入通道：数字量(开关量)输出通道：拾起或检测反映生产过程或设备工况的开关信号（如继电器接点、行程开关、按纽等）、脉冲信号（如速度、位移、流量脉冲等）并传输给微机的过程；将数字信号从微机传输给那些接受数字信号的执行机构和显示、指示装置的过程。注意：数字量输入输出通道包括多字节型数字量。过程输入输出通道示意图三过程输入输出通道与CPU交换的信息类型3．控制信息：用来控制过程通道的启动和停止等信息，如三态门的打开和关闭、触发器的

3、启动等。2．状态信息：又叫协议信息，如应答信息、握手信息，它反映过程通道的状态，如准备就绪信号。过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种：注意：在过程输入输出通道中，必须设置一个与CPU联系的接口电路，传送数据信息、状态信息和控制信息。1．数据信息：反映生产现场的参数及状态的信息，它包括数字量、开关量和模拟量。四过程通道的编址方式2．过程通道与存储器独立编址方式1．过程通道与存储器统一编址方式由于计算机控制系统一般都有多个过程输入输出通道，因此需对每一个过程输入输出通道安排地址。过程通道编址方式

4、有两种：五过程通道接口设计应考虑的问题接口电路起着连接过程通道与CPU的桥梁作用，它的基本任务有：1．控制信息的传递路径：即根据控制的任务在众多的信息源中进行选择，2．控制信息传送的顺序：计算机控制的过程就是执行程序的过程，为确保进程正确无误，接口电路应根据控制程序的要求，适时地发出一组有序的门控信号。以确定该信息传送的路径和目的地。在过程通道接口电路设计中应解决以下问题：1．触发方式：有序的门控信号的主要作用就是严格遵循系统工作时序要求，适时对系统中某个或某些特定部件发出开启或关闭(触发)信号，这

5、必然涉及到同步触发和异步触发的方式。2．时序：控制逻辑的结构有组合控制逻辑与存储控制逻辑两种类型，不管哪种类型都要严格遵守规定的操作步骤，每一个操作步骤又都是在一组有序的控制信号驱动下实现的。3.负载能力：一旦控制逻辑确定后，系统能否可靠运行与器件的选择关系密切，器件的选择除了要考虑电平的摆幅、数值、延时外，还应考虑器件所带负载是否匹配。第二节模拟量输入通道一、模拟量输入通道的结构模拟输入通道的作用是实现模拟待测信号与主控微处理器之间的接口，一般由传感器、信号调理电路、多路模拟开关、放大器、采样保持

6、器(S/H)和A/D转换器组成。其中A/D转换器是实现模拟待测信号到数字信号之间转换的关键部件。模拟量输入通道根据不同的应用要求，可以有不同的结构形式，1、单路模拟量输入通道2、多路模拟量输入通道接口电路信号处理信号处理信号处理传感器1传感器2传感器nA/D转换器多路开关采样保持微型计算机1、多路转换器多路转换器又称多路开关，它是用来切换模拟电压信号的关键元件。多路开关功能：把多个模拟量参数分时地接通并送入A/D转换器，即完成多到一的转换；或者把经计算机处理，且由D/A转换器转换成的模拟信号按一定的

7、顺序输出到不同的控制回路（或外部设备）中，即完成一到多的转换。前者成为多路开关，后者叫做多路分配器，或叫做反多路开关。二、模拟量输入通道中的常用器件及电路理想多路开关要求：开路电阻应为无穷大，接通时的导通电阻应为零，切换速度快、噪声小、寿命长、工作可靠。实际多路开关性能：导通电阻10几欧，开关速度几百纳秒多类开关的分类：1)单向多路开关(1对多或多对1)，如AD7501（8路）、AD8506(16路)；2)双向多路开关（1对多且多对1），如CD4051；3）矩阵多路开关（多对多），如MT8816；多

8、路开关实例：CD4051CD4051是8通道多路开关带有3个通道选择输入端A、B、C，用于选择8个通道之一一个禁止输入端INH，高电平时，禁止模拟信号输入；低电平时允许模拟信号输入VDD与VSS的电平差为－0.5~15VCD4051的真值表０１１１７输入状态接通通道ＩＮＨＣＢＡ００００００００１１００１０２００１１３０１００４０１０１５０１１０６ＣＤ４０５１在实际应用中，如果被测参数多于8路，可以采用将多个CD4051相连进行扩展。*由D0D1D2D3来选择16路通道