计算机控制技术 教学课件 作者 李江全第6章.doc

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1、第6章基于板卡的控制系统及其实现习题与思考题1．基于板卡的计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？2．利用研华AdvantechDeviceManager中设备测试程序如何对板卡进行测试？3．什么是标度变换？在设计模拟量检测系统时如何实现标度变换？4．现有一块PCI总线数据采集卡，要想用它在VB、Kingviw、LabVIEW环境下开发测控程序，你需要做那些工作？解答1．基于板卡的计算机控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？工业生产对象传感器信号调理器输入板卡计算机主机输出板卡执

2、行机构图1基于板卡的数据采集与控制系统框图外围设备人机设备通信接口基于板卡的计算机控制系统的组成如图1所示，它可分为硬件和软件两大部分。1）传感器与变送器传感器的作用是把非电物理量（如温度、压力、速度等）转换成模拟电压或电流信号。例如，使用热电偶可以获得随着温度变化而变化的电压；转速传感器可以把转速转换为电脉冲信号。变送器的作用是将非电物理量转换成统一的标准电信号（4∽20mA或1∽5V等），其输出信号被送至计算机处理，实现数据采集。变送器的输出信号与被测量有一定的连续关系，反映了被测量。常用的

3、变送器有温度变送器、压力变送器、液位变送器、差压变送器、流量变送器等。系统设计人员可根据被测参数的种类、量程、被测对象的介质类型和环境来选择变送器的具体型号。2）信号调理器信号调理器的作用是对传感器输出的电信号进行加工和处理，转换成便于输送、显示和记录的电信号（电压或电流）。如传感器输出信号是微弱的，就需要由调理电路加以放大，以满足过程通道的要求（如与A／D转换器相适配）；为了与计算机接口方便，将模拟信号变换成数字信号或其它形式；根据需要调理电路还能进行滤波、阻抗匹配、微分、积分，线性化补偿等信

4、号处理工作。如果信号调理电路输出的是规范化的标准信号（4∽20mA或1∽5V等），这种信号调理电路就是变送器。此外，根据需要还可进行信号隔离与变换等。调理电路的种类和构成是由传感器的类型决定的，不同的传感器所要求配用的调理电路经常具有自己的特色。常见的信号调理（转换）电路有：电桥电路、调制、解调电路、滤波电路、放大电路、线性化电路、A/D转换电路等。实际上变送器也是信号调理器的一种。3）输入输出板卡应用IPC对工业现场进行控制，首先要采集各种被测量，计算机对这些被测量进行一系列处理后，将结果数据

5、输出。计算机输出的数字量还必须转换成可对生产过程进行控制的量。因此，构成一个工业控制系统，除了IPC主机外，还需要配备各种用途的I/O接口产品，即I/O板卡。常用的I/O板卡包括模拟量输入输出（AI/AO）板卡、数字量（开关量）输入输出（DI/DO）板卡、脉冲量输入输出板卡及混合功能的接口板卡等。模拟量输入板卡的作用是将传感器得到的工业对象的生产过程参数变换成二进制代码传送给计算机；模拟量输出板卡的作用是将计算机输出的数字控制量变换为控制操作执行机构的模拟信号，以实现对生产过程的控制。数字量输入

6、板卡的作用是将各种继电器、限位开关等状态通过输入接口传送给计算机；数字量输出板卡的作用是将计算机发出的开关动作逻辑信号经由输出接口传送给生产机械中的各个电子开关或电磁开关。各种板卡是不能直接由计算机主机控制的，必须由“I/O”接口来传送相应的信息和命令。I/O接口是主机和板卡、外围设备进行信息交换的纽带。目前绝大部分I/O接口都是采用可编程接口芯片，它们的工作方式可以通过编程设置。常用的I/O接口有并行接口、串行接口等。4）执行机构它的作用是接受计算机发出的控制信号，并把它转换成执行机构的动作，

7、使被控对象按预先规定的要求进行调整，保证其正常运行。生产过程按预先规定的要求正常运行，即控制生产过程。常用的执行机构有各种电动、液动、气动开关，电液伺服阀，交直流电动机，步进电机，各种有触点和无触点开关，电磁阀等。在系统设计中需根据系统的要求来选择。5）计算机主机它是整个计算机控制系统的核心。主机由CPU、存储器等构成。它通过由过程输入通道发送来的工业对象的生产工况参数，按照人们预先安排的程序，自动地进行信息处理、分析和计算，并作出相应的控制决策或调节，以信息的形式通过输出通道，及时发出控制命令

8、，实现良好的人机联系。目前采用的主机有PC机及工业PC机（IPC）等。6）外围设备主要是为了扩大计算机主机的功能而配置的。它用来显示、存储、打印、记录各种数据。包括输入设备、输出设备和存储设备。常用的外围设备有：打印机、记录仪、图形显示器（CRT）、外部存储器（软盘、硬盘、光盘等）、记录仪、声光报警器等。7）人机联系设备操作台是人机对话的联系纽带。计算机向生产过程的操作人员显示系统运行状态、运行参数，发出报警信号；生产过程的操作人员通过操作台向计算机输入和修改控制参数，发出各种操作命令；程序员使