计算机控制系统第7章ppt课件.ppt

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1、第7章输入输出过程通道本章主要内容1．数字量输入输出通道及其设计2．模拟量输入通道及其设计3．模拟量输出通道及其设计2021/9/181在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将生产现场的各种被测参数转换成数字计算机能够接受的形式，计算机经过计算、处理后的结果还须变换成适合于对生产进行控制的信号量。这个在计算机和生产过程之间传递和变换信息的装置称为输入输出过程通道。计算机控制系统的过程通道分为四类：模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道。2021/9/1821.数字量输入通道7．1数字量输入输出通

2、道数字量输入通道的任务是把被控对象的开关状态信号（或数字信号）传送给计算机，简称DI通道。图7－1数字量输入通道结构数字量输入通道由信号调理电路和输入接口电路构成。DI接口电路2021/9/1831)数字量输入调理电路①小功率输入调理电路图7—2小功率输入调理电路（a）采用RC滤波电路（b）采用RS触发器从开关、继电器等接点输入信号。将接点的接通和断开动作，转换成TTL电平信号与计算机相连。为了清除由于接点的机械抖动而产生的振荡信号，通常采用RC滤波电路或RS触发电路。2021/9/184②大功率输入调理电路图7—3大功率输入调

3、理电路在大功率系统中，需要从电磁离合等大功率器件的接点输入信号。为了使接点工作可靠，接点两端至少要加24V或24V以上的直流电压。因为直流电平的响应快，不易产生干扰，电路又简单，因而被广泛采用。但是这种电路所带电压高，容易带有干扰，通常采用光电耦合器进行隔离。2021/9/1852）数字量输入接口数字量输入接口包括信号缓冲电路和接口地址译码。当CPU执行输入指令IN时，接口地址译码电路产生片选信号，将经过输入调理电路送来的过程状态（开关信号），通过输入缓冲器送到数据总线上，再送到CPU中。MOVDX,DI_PORT；接口地址DI

4、_PORT→DXINAL,DX；过程状态→AL寄存器设采用PC总线，接口程序为：2021/9/1862.数字量输出通道数字量输出通道的任务是把计算机输出的数字信号（或开关信号）传送给开关器件（如继电器或指示灯），控制它们的通、断或亮、灭，简称DO通道。图7—4数字量输出通道结构数字量输出通道主要由输出接口电路和输出驱动电路等组成。DO接口电路2021/9/1871）数字量输出驱动电路输出驱动电路的功能有两个，一是进行信号隔离，二是驱动开关器件。①低电压开关信号输出图7－5低电压开关输出图7－6三极管输出驱动对于低电压情况下开关量

5、控制输出，可采用三极管、OC门或运放等方式输出。2021/9/188②继电器输出接口图7－7继电器输出驱动一般在驱动大型设备时，往往利用继电器作为控制系统输出到输出驱动级之间的第一级执行机构，通过第一级继电器输出，可完成从低电压直流到高电压交流的过渡。③晶闸管输出接口技术晶闸管是一种大功率半导体器件。在计算机控制系统中，可作为大功率驱动器件，具有用较小功率控制大功率、开关无触点等特点，在交直流电动机调速系统、调功系统、随动系统中有着广泛的应用。2021/9/1892）数字量输出接口数字量输出(DO)接口包括输出锁存器和接口地址译

6、码。当CPU执行输出指令OUT时，接口地址译码电路产生写数据信号，将计算机发出的控制信号送到锁存器的输出端，再经输出驱动电路送到开关器件。MOVAL，DATA；DO数据→AL寄存器MOVDX，DO_PORT；接口地址DO_PORT→DXOUTDX，AL；DO数据→锁存器的输出端设采用PC总线，接口程序为：2021/9/18107．2模拟量输入通道1.模拟量输入通道的一般组成图7—8模拟量输入通道的组成结构模拟量输入通道一般由信号预处理、多路转换器、前置放大器、采样保持器、模/数转换器和接口逻辑电路等组成。其核心是模/数转换器。2

7、021/9/18112.模拟量输入通道中常用器件和电路①信号预处理信号预处理的功能是对来自传感器或变送器的信号进行处理。如将4mA～20mA或0～10mA电流信号变为电压信号，将热电阻(Pt100或Cu50)的电阻信号经过桥路变为电压信号等。无源I/V变换图7—9无源I/V变换电路无源I/V变换可以利用一个的精密电阻，将0～10mA的电流信号转换为0～5V的电压信号。2021/9/1812有源I/V变换图7—10有源I/V变换电路有源I/V变换是利用有源器件运算放大器和电阻组成。利用0～10mA电流在电阻R上产生的输入电压，若取

8、，则时，产生2V的输入电压。该电路的放大倍数为若取，，则0～10mA输入对应于0～5V的电压输出。2021/9/1813②多路转换器多路转换器又称多路开关，多路开关的作用是用来将各路被测信号依次地或随机地切换到公共放大器或A/D转换上。图7—11CD4051原理