计算机控制技术 教学课件 作者 刘川来 胡乃平 第04章 过程通道与人机接口.ppt

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1、第4章过程通道与人机接口7/25/20211过程通道过程通道是在计算机和生产过程之间设置的信息传送和转换的连接通道，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量（开关量）输入通道、数字量（开关量）输出通道。7/25/20212人机接口计算机和操作人员之间常常需要互通信息，为此计算机和操作人员之间应设置显示器和操作器，其中一种是CRT显示器和键盘，另外一种是针对某个生产过程控制的特点而设计的操作控制台等。通常把上述两类设备简称为人机接口。作用：显示生产过程的状况；供操作人员操作；显示操作结果。7/25/20213本章主要

2、内容数字量输入输出通道模拟量输出通道模拟量输入通道人机接口7/25/20214数字量的种类数字量输入通道数字量输出通道数字量输入输出通道的标准化设计4.1数字量输入输出通道7/25/202154.1.1数字量的概念及种类(1)数字量（开关量）的概念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电机的启动与停止设备的安全状况等。7/25/202164.1.1数字量的概念及种类(1)ZelioRelay可插拔式中间继电器7/25/202177/25/202184.1.1数字量的概念及种类(2)数字量（开关量）的种类

3、按类型分有电平式和触点式两种电平式为高电平或低电平触点式为触点闭合或触点断开，一般分两类：机械触点：按钮、旋钮、行程开关、继电器等触点电子触点：晶体管输出型的接近开关和光电触点等7/25/202194.1.2数字量输入通道(1)DI的任务:把外界被控对象的开关状态信号、或数字信号送至计算机或微处理器。7/25/2021104.1.2数字量输入通道(2)1．数字量输入通道的结构图4.1.数字量输入通道结构7/25/2021114.1.2数字量输入通道(3)2．输入调理电路外部装置或生产过程的状态信号，可能是电压、电流、开关

4、的触点等，会引起瞬时的高压、过低压、接触抖动等现象为了将外部开关量引入到计算机，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收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。7/25/2021124.1.2数字量输入通道(4)(1)．小功率输入调理电路消除由于触点机械扰动而产生的震荡信号图4.2小功率输入调理电路(消除抖动)010111007/25/2021134.1.2数字量输入通道(5)(2)．大功率输入调理电路为使接点工作可靠，接点两端使用24直流电压电容滤波，采用光耦隔离，克服干扰并达到安全目的7/

5、25/2021144.1.2数字量输入通道(6)3．常用的几种数字量输入的接线方式●在工业现场中，经常用到的数字量输入有：按钮、行程开关、接近开关、光电开关、旋转编码器等。●按钮是无源接点，晶体管输出型的接近开关、光电开关和旋转编码器等的输出有NPN和PNP两种方式。●下面分别以源极和漏极输入为例，来介绍工业中常见的几种数字量输入的接线方法。7/25/2021154.1.2数字量输入通道(7)(1)．漏极输入图4.4漏极输入的数字量输入接线原理框图7/25/2021164.1.2数字量输入通道(8)(2)．源极输入图4.

6、5源极输入的数字量输入接线原理框图7/25/2021174.1.3数字量输出通道(1)DO的任务：把计算机送出的数字信号（或开关信号）传送给开关器件，如指示灯、继电器，控制它们的通断、闭合或亮、灭等。7/25/2021184.1.3数字量输出通道(2)1．数字量输出通道的结构7/25/2021194.1.3数字量输出通道(3)2．输出驱动电路●晶体管输出驱动电路●继电器输出驱动电路●固态继电器输出驱动电路7/25/2021204.1.3数字量输出通道(4)(1)．晶体管输出驱动电路光耦加晶体管，适合小功率直流驱动，动作快

7、，可频繁动作7/25/2021214.1.3数字量输出通道(5)(2)．继电器输出驱动电路光耦加晶体管加继电器，适合交直流驱动，动作慢，寿命有限7/25/2021224.1.3数字量输出通道(6)(3)．固态继电器输出驱动电路光耦加SSR，适合交流驱动，可频繁动作，抗干扰能力强7/25/202123零交叉电路是指，当加入控制信号，交流电压过零时，SSR才会变为通态；而当断开控制信号后，SSR要等待交流电的正半周与负半周的交界点(零电位)时，SSR才会变为断态。这种设计能防止产生高次谐波干扰和对电网的污染。所以只有在交流电

8、压的零电位点，ACSSR才会导通（有控制电压信号）或关断（无控制电压信号）。当AC电压为零时，没有电流流过，这就使得继电器中的半导体设备安全、容易的通断。7/25/2021244.1.4数字量输入输出通道的标准化设计(1)在计算机控制系统中，开关量的输入输出接口极其普遍。在设计上，一般都将开关量的输入输出接口做在同一