工学计算机控制技术ppt课件.ppt

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1、第2章输入输出接口与过程通道在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的控制参数及运行状态按规定的方式送入计算机，计算机经过计算、处理后，将结果以数字量的形式输出，此时需将数字量变换为适合生产过程控制的量，因此在计算机和生产过程之间，必须设置完成信息的传递和变换装置，这个装置称为过程输入输出通道，也叫I/O通道。第2章输入输出接口与过程通道内容2.1过程输入输出通道概述2.2数字量输入输出通道2.3模拟量输出通道2.4模拟量输入通道2.5数据的采样及保持2.6常用输出驱动电路2.7数据采集

2、系统实例2.1过程输入输出通道概述过程输入输出通道：过程输入输出通道在微型计算机和工业生产过程之间起着信号传递与变换的纽带作用。模拟量输入通道模拟量输出通道开关量输入通道开关量输出通道2.1过程输入输出通道概述把反映生产过程或设备工况的模拟信号(如温度、压力、流量、速度、液位等)、转换为数字信号送给微型计算机。模拟量输入通道把微型计算机输出的数字控制信号转换为模拟信号(电压或电流)作用于执行机构，实现对生产过程或设备的控制。模拟量输出通道2.1过程输入输出通道概述开关量（脉冲量、数字量）输入通道把反映

3、生产过程或设备工况的开关信号（如继电器接点、行程开关、按扭等)、脉冲信号(如速度、位移、流量脉冲等)送给微型计算机开关量（脉冲量、数字量）输入通道微型计算机通过开关量输出通道控制那些接受开关(数字)信号的执行机构和显示、指示装置。开关量输出通道2.1过程输入输出通道概述2.1.1模拟量输入通道的组成结构2.1.2模拟量输出通道的结构形式2.1.3开关量输入通道的基本结构2.1.4开关量输出通道的基本结构2.1.1模拟量输入通道的一般结构模拟量输入通道（简称AI通道）的组成结构如图2-1所示。过程参数由

4、传感元件和变送器测量并转换为电压（或电流）形式后送至多路开关；在微机的控制下，由多路开关将各个过程参数依次地切换到后级，进行放大、采样和A/D转换，实现过程参数的巡回检测。图2-1模拟量输入通道的组成结构变送器I/V变换多路转换器A/D转换器采样保持器接口逻辑电路PC总线.........模拟输入通道过程参数4~20mA0~10mA2.1.2模拟量输出通道的结构形式模拟量输出通道（简称AO通道）的两种基本结构形式有:一个通道设置一个D/A转换器的形式D/A转换器除承担数字信号到模拟信号转换的任务外，还

5、兼有信号保持作用，即把微机在t=kT时刻对执行机构的控制作用维持到下一个输出时刻t=(k+1)T。这是一种数字保持方式，送给D/A转换器的数字信号不变，其模拟输出信号便保持不变。接口D/AD/AV/I和自动/手动切换切换V/I和自动/手动切换切换通道1通道n...PC总线图2-2一个通路一个D/A转换器的结构2.1.2模拟量输出通道的结构形式多个通道公用一个D/A转换器的形式D/A转换器只起数字信号到模拟信号的转换作用，信号保持功能靠采样保持器完成。这是一种模拟保持方式，微机对通路i（i=1，2，..

6、.，n）的控制信号被D/A转换器转换为模拟形式后，由采样保持器将其记忆下来，并保持到下一次控制信号的到来。多D/A形式输出速度快、工作可靠、精度高，是工业控制领域普遍采用的形式。图2-3共用D/A转换器的结构通道1通道n接口D/AV/I和自动/手动切换切换V/I和自动/手动切换切换...PC总线多路开关采样保持器采样保持器2.1.3开关量输入通道的基本结构开关量输入通道又称为数字量输入通道，该通道的任务是把被控对象的开关状态信号（或数字信号）送给计算机、或把双值逻辑的开关量变换为计算机能够接收的数字量

7、送给计算机，简称DI通道。它的结构形式如图2-4所示。信号变换器整形变换电平变换总线缓冲器CPU信号变换器整形变换电平变换图2-4开关量输入通道结构框图将生产过程的非电量开关量转换为电压或电流的双值逻辑值。将混有毛刺之类干扰的输入双值逻辑信号或其信号前后沿不符合要求的输入信号整形为接近理想状态的方波或矩形波，然后再根据系统要求变换为相应形状的脉冲信号。将输入的双值逻辑电平转换为与CPU兼容的逻辑电平。暂存数字量信息并实现与CPU数据总线的连接。协调各通道的同步工作，向CPU传递状态信息并控制开关量的输

8、入、输出。接口逻辑2.1.4开关量输出通道的基本结构开关量（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）传送给开关型的执行机构（如继电器或指示灯等），控制它们的通、断或亮、灭，简称DO通道。其典型结构如图2-5所示。CPU锁存输出隔离功放执行机构控制逻辑图2-5开关量输出通道结构框图锁存CPU输出的数据或控制信号，供外部设备使用防止干扰把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的驱动信号在计算机控制系统中，当需对生产过程进行自动