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1、项目三 计算机- I/O模块控制系统组态与安装调试,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,【任务要求】 利用组态王编写应用程序实现远程I/O模块温度测量与报警控制，要求如下： （1）自动连续读取并显示温度测量值； （2）显示测量温度实时变化曲线； （3）当测量温度大于设定值时，指示灯亮。,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,【任务分析】 组建远程I/O模块温度测量与报警控制系统，首先需要了解计算机通信方式、通信参数的含义以及PC常用串口标准的电气性能；其次，需要了解远程I/O模块的组成、原理、功能、
2、用途，掌握远程I/O模块的信号种类、规格，掌握远程I/O模块驱动程序的安装和参数配置；然后按照任务需求，合理地选用远程I/O模块、PC、温度传感器、指示灯、直流电源等相关硬件，按照硬件规格的要求，完成远程I/O模块与温度传感器、指示灯等一次元件的连接，通过通信电缆与PC相连。在进行系统组态之前，要安装远程I/O模块驱动程序，并进行参数设置。最后，使用组态软件，按照任务的具体要求组建温度测量与报警控制系统，并进行系统运行与调试。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,【相关知识】 一、计算机通信方式及常用的串行接口 串行通信接口是计算机的必备部件和常用接口之一，
3、串行接口技术简单成熟，性能可靠，价格低廉，要求的软件、硬件条件低，广泛应用于计算机控制相关领域。在计算机控制系统中，主控机一般采用PC，通过串口与I/O模块、智能仪器以及PLC等监控装置相连，监控装置再连接相应的传感器和执行器，形成一个简单的双层结构的计算机监控系统。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,（一）计算机通信的基本方式 数据传输可以通过并行通信和串行通信两种方式进行，如图3-2所示。在并行通信方式下，一组数据的各数据位在多条线上同时被传送，传送速度快、效率高，多用在实时、快速的场合，如在并口打印机上的应用。并行通信传送成本高，通常只适用于距离小于
4、30m的近距离的通信。在通信距离较远、传输数据较少时，一般采用串行通信。串行通信是指通信的发送端与接收端之间的数据传输仅使用一条数据线，一位一位地进行传输。串行通信的接线少，成本低，抗干扰能力强，传输距离长，可以从几米到几千米，因此，它在数据采集和控制系统中得到了广泛应用。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,在串行通信方式下，接收端是按照发送端所发送的每个码元的起止时刻和重复频率来接收数据的，两者在时间上必须取得一致。这被称作数据传输的同步方式。数据传输的同步方式有同步传输与异步传输两种。 同步传输方式是利用时钟的同步使发送装置和接收装置之间的定时不发生误
5、差。同步方式是指在一组字符（数据帧）之前加入同步字符（SYN），同步字符之后可以连续发送任意多个字符，即同步字符表示一组字符的开始。同步传输格式如图3-3所示。同步方式在短距离传输时表现良好，传输效率高，但在长距离传输中定时脉冲可能会和信息信号一样受到破坏，从而出现定时误差，误码率较高。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,而在异步传输方式中，数据被划分成字符分组，字符是数据传输单位。在通信的数据流中，字符内部各位间同步，“异步”主要体现在字符与字符之间的通信没有严格的定时要求，字符可以连续发送，也可以不连续地随机发送。 1个字符可用58位二进制代码表示。每
6、次发送字符时，都要在这个字符代码前加1个起始位，表示该字符代码的开始。在字符代码后加12个停止位，表示该代码的结束。在停止位之前，可选加1个校验位，用于检查所传送数据的正确性。异步传输格式如图3-4所示。 起始位编码为“0”，停止位编码为“1”。当不发送数据时，发送端连续地发送停止码“1”。接收端一旦接收到从1到0信号跳变，便知道要开始发送字符，利用这种极性的改变来启动定时机构，实现同步。当接收到停止位，就将定时机构复位。异步通信设备易于安装，维护简单且价格便宜，常用于低速传输，如1 200 b/s或更低的速度。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,（二）串
7、口通信的基本参数 走路要遵守交通规则，通信则要遵守通信协议。通信参数标准是通信协议中一项重要内容。在数据传输之前，应正确设置通信参数，确保正常通信。串口通信的基本参数有： （1）传输速率。 数据的传输速率是指单位时间内传输的信息量，常用波特率来表示，波特率是指通信中每秒所传送的数据位数，传输速率的高低受通信双方设备及通信线路的性能制约。收、发双方必须按照同样的速率进行通信，即收、发双方采用同样的波特率。常用的一些波特率标准有110、300、600、1 200、2 400、4 800、9 600、19 200、28 800、33 600，单位是b/s。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/
8、O模块控制系统组态与安装调试,（2）传送单位。 一般串行通信端口所传送的数据是字符型，工业控制领域使用ASCII字符码或JIS字符码。ASCII码使用8位形成一个字节，而JIS码则以7位形成一个字节。不同的通信协议，可能会使用不同的传送单位。在通信之前，必须确定使用7位还是8位合成一个字节。 （3）起始位、停止位。 由于异步串行传输中没有使用同步脉冲做基准，故接收端不知道发送端何时将进行数据传送。开始传送数据时，发送端会在所传送的字符前后分别加上高电位的起始位（逻辑0）及低电位的停止位（逻辑1），也就是说，开始传送数据时，将传输线上的电位由低电位提升至高电位，而当传送结束后，再将电位降至低电位
9、。接收端会因起始位的触发（因电压由低电位升至高电位）而开始接收数据；并因停止位的通知（因电压维持在低电位）而明确数据的字符信号已经结束。起始位固定为1位，而停止位则有“1”“2”位两种选择。选择时，只要通信双方协议通过即可，没有强制规定。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,（4）校验位。 为了预防错误的产生，使用校验位作为检查的机制。校验位是用来检查所传送数据正确性的一种核对码，一般使用奇偶校验的方法。奇偶校验可分为奇校验与偶校验两种，分别是检查字符码中1的数目是奇数或偶数。以偶校验为例，字符“a”的ASCII码以二进制表示时，是“01100001”，其中
10、“1”的数目是奇数3，因此校验位是“1”。接收者收到数据后，须重新计算奇偶校验位，如果新的计算值也是1，那么表示正常，如果新的计算值是0，那么表示此次接收的数据有误。 （三）常用的串行接口 常用的串行接口标准有RS-232、RS-422与RS-485，它们最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的。RS-232在1962年发布，作为工业标准，保证不同厂家产品之间的兼容。其传送距离最大约为15 m，最高速率为20 kb/s，并且RS-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通信而设计的。因此，RS232只适用于本地通信。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,
11、RS-422由RS-232发展而来，它是为弥补RS-232的不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10 Mb/s，传输距离延长到1 200 m（速率低于100 kb/s时），并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范。 为了扩展应用范围，EIA（美国电子工业协会）又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围。 1.RS-232C标准
12、 RS-232C是目前PC与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。PC上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。利用RS-232C串行通信接口可实现两台个人计算机的点对点的通信，也可与打印机、远程I/O模块、智能调节仪、PLC等外部设备近距离串行连接。如果将RS-232C接口转换为RS-422或RS-485接口，可实现一台计算机与多台现场设备之间的通信。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,RS-232C接口连接器如图3-5所示，其9针串口的针脚功能如表3-1所示。 （1）RS-232C接口电气特性。 EIA-RS-232C对电气特性、逻辑电平和各种
13、信号线功能都做了规定。 在数据线TXD和RXD上：逻辑1为-3 V-15 V；逻辑0为+3+15 V。 在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上： 信号有效（接通，ON状态，正电压）为+3 V+15 V； 信号无效（断开，OFF状态，负电压）为-3 V-15 V。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”的电平低于-3V，逻辑“0”的电平高于+3V；对于控制信号：接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对
14、值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在（315）V之间。 （2）近距离通信线路连接。 当2台RS-232C串口设备通信距离较近时（15 m）时，需附加调制解调器。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,在RS-232C的应用中，很少严格执行RS-232C标准。调制解调器用了9个信号（2条数据线、6条控制线、1条地线）；在其他一些应用中，可能只需要5个信号（2条数据线、2条握手线RTS及CTS、1条地线）；最简单的情况，在通信中根本不需要RS-232C的控
15、制联络信号，只需3根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信，如图3-6所示。工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND 3条线。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,2.RS-422标准 RS-422标准的全称是平衡电压数字接口电路的电气特性。由于RS-422与RS-485标准在电气特性上非常相近，在传输方式上有所区别。为便于理解，RS-422定义了接口电路的电气特性。图3-7是典型的RS-422四线接口，实际上还有一根信号地线，共5根线通信线。由于RS-422接收器采用高输入阻抗和发送器，因此，具有比RS-232更强的驱动能
16、力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点，即一个主设备，其余为从设备。因为设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多点的双向通信。接收器输入阻抗为4 k，故发送端最大负载能力是104 k+100（终接电阻）。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何信号交换均可以按软件方式（XON/XOFF握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。,上一页,下一页,返回,任务1 计算机-I/O模块控制系统组态与安装调试,RS-422的最大传输距离为约1 219米，最大传输速率为10 Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，只有在20kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100 m长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。RS-422需要安装一个终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗（一般取值为120 ）。在短距离或低波特率数据传输时可不安装终接电阻，即一般在300 m以下不安装终接电阻。终接电阻安装在传输电缆的最远端。,上一页,下一页,返回,
