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1、机电一体化系统与设计,第一章 机电一体化概论 第二章 精密机械技术 第三章 工业控制计算机 第四章 基于单片机的控制器 第五章 可编程序控制器 第六章 传感器与计算机接口 第七章 动力驱动及其计算机控制 第八章 机电一体化系统设计方法与实例,第三章 工业控制计算机,概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,第三章 工业控制计算机,概述 机电一体化对控制系统的基本要求 机电一体化控制系统的类型、特点与选用 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,控制
2、器 (IPC/PLC/MCU等),输入接口,输出接口,驱动执行机构 (电机、电磁阀等),被控对象 (各种机械参数),传感检测装置 (各类传感器等),反馈量,被控量,设定值,机电一体化系统的组成,机电一体化对控制系统的基本要求,第三章 工业控制计算机,概述 机电一体化对控制系统的基本要求 机电一体化控制系统的类型、特点与选用 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,机电一体化控制系统的类型、特点,机电一体化控制系统的类型 基于PC的控制系统 工业控制计算机+工业IO接口板 特点 基于MCU的控制系统 单片机、嵌入式处理器、数
3、字信号处理器(DSP) 特点 基于PLC的控制系统 顺序控制 特点 其他控制系统 数控系统(NCS)、集散控制系统(DCS)、现场总线系统(FCS),机电一体化控制系统的比较、选用,第三章 工业控制计算机,概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的概念及特点 工业控制计算机的组成 工业控制计算机的总线结构 基于工业控制计算机的机电一体化系统 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,工业控制计算机的概念及特点,概念 简称工控机(IPC，Industrial Personal Computer)，主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。以工控
4、机为核心的测量和控制系统，处理来自工业系统的输入信号，再根据控制要求将处理结果输出到执行机构，去控制生产过程，同时对生产进行监督和管理。 使用环境 特点 高可靠性 实时性 维护方便性 可扩充性 与普通计算机系统软、硬件兼容性 发展,第三章 工业控制计算机,概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的概念及特点 工业控制计算机的组成 工业控制计算机的总线结构 基于工业控制计算机的机电一体化系统 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,工业控制计算机的组成,硬件,主机(底板、主板、内存、总线等),工业I/O(数据I/O、通信接口等),外设(打印、存
5、储、交互设备等),系统软件(实时和非实时操作系统),工具软件(辅助开发软件等),软件,工控机,应用软件(面向生产过程的应用程序),工业控制计算机的组成,工业控制计算机的组成,工控机机箱(4U),机箱前端,机箱后端,工业控制计算机的组成,前端盖打开,机箱俯视,双正压风扇,工业控制计算机的组成,无源底板(8 ISA + 7 PCI),主板(支持P IV系列CPU),工业电源： 功率：300 W 输入：100 240 VAC, 60 50 Hz, 10 A 输出：+5V、-5V、+3.3V、+12V、-12V,第三章 工业控制计算机,概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的概念及特点 工业
6、控制计算机的组成 工业控制计算机的总线结构 基于工业控制计算机的机电一体化系统 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,工业控制计算机的总线结构,STD总线 ISA总线 PCI总线 其他总线 VME总线 Compact PCI总线/PXI PC-104总线，PC-104+总线 STD32 EISA AT96 CAN等各种现场总线,工业控制计算机的总线结构,无源底板(8 ISA + 7 PCI),ISA总线,PCI总线,ISA总线+PCI总线,第三章 工业控制计算机,概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的概念及特点 工业控制计算机的组成 工
7、业控制计算机的总线结构 基于工业控制计算机的机电一体化系统 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,基于工业控制计算机的机电一体化系统,主 机 (工控 机或 普通 计算 机),输入通道,输出通道,被 控 对 象 (压力 、速 度等 机械 参数),第三章 工业控制计算机,概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,工业控制计算机的主板,全长主板(PCI),鼠标+键盘,显示器,网口,CPU座,内存卡座,Advantech PCE-5124： LGA 775/Intel Core 2
8、 FSB 1333/1066/800 MHz DDR2 667/800 SDRAM PCI Express x16 2 Gigabit Ethernet 6 COM Ports 6 SATA2,硬盘(SATA2),工业控制计算机的主板,半长主板(Advantech PCI-7020),第三章 工业控制计算机,概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 基于工控机的控制系统应用,工业控制计算机的接口,模拟量输入/输出(AI/AO) 数字量输入/输出(DI/DO) 计数/定时(Counter/Timer) 多功能(AI、AO、DI、DO、 Count
9、er、Timer) 运动控制(Motion) 通信(Communication) 其他,模拟量输入/输出(AI/AO),模拟量输入(Advantech PCI-1713),Advantech PCI-1713： 32单端/16差分模拟量输入 12位A/D分辨率 采样速率可达100KS/s 板载4096 FIFO缓冲器 2,500VDC隔离保护 每个输入通道的增益可编程 支持软件、内部定时器触发或外部触发采样模式,PCI-1713 + PCL-10137 + ADAM-3937,模拟量输入/输出(AI/AO),模拟量输入(Advantech PCI-1720),Advantech PCI-172
10、0： 4路12 位D/A 输出通道 多种输出范围 2500 VDC隔离保护 系统重启后保持输出设置和输出值,数字量输入/输出(DI/DO),数字量输入/出(Advantech PCI-1756),Advantech PCI-1756： 32 DI/32 DO 540V输入允许 2,500VDC隔离保护 输入/输出可编程设置 数值锁定功能,PCI-1756 + PCL-10250 + ADAM-3951,计数/定时(Counter/Timer),计数/定时(Advantech PCI-1780),Advantech PCI-1780： 8位可编程时钟源 8路DI和8路DO(TTL) 最大20MH
11、z输入频率 可选多个计数器时钟源 计数器输出可编程 计数器门控功能,PCI-1780 + PCL-10168 + ADAM-3968,多功能(AI、AO、DI、DO、 Counter、Timer),多功能数据采集卡(Advantech PCI-1716),Advantech PCI-1716： 16单端/8差分AD，16位AD分辨率 2路模拟量输出，12位分辨率 16 DI / 16 DO(TTL) 3 Counter/Timer 板载1K FIFO 250 KS/s 采样率 PCI总线数据传输 自动校准功能,运动控制(Motion),运动控制卡(Advantech PCI-1240),Adv
12、antech PCI-1240： 2/3轴线性插补功能 2轴圆弧插补功能 手轮和慢进功能 独立4轴伺服/步进电机控制 连续插补功能,通信(Communication),CAN通信接口卡(Advantech PCI-1680),Advantech PCI-1680： 符合PCI总线2.2规格 2个独立的CAN网络 高传输速率可达1 Mbps 每端口设有转输/接收状态LED指示灯 直接内存映射功能实现对CAN控制器的快速访问,通信(Communication),RS-232/422/485通信卡 (Advantech PCI-1612A),Advantech PCI-1612A： 兼容PCI总线2
13、.1规格 通信速率可达921.6Kbps 4个RS-232/422/485端口 I/O地址由PCI即插即用功能自动分配 可选过压保护 提高系统性能的中断状态寄存器,其他,USB多功能模块 (Advantech USB-4716),Advantech USB-4716： 支持USB 2.0 便携设计 / 总线供电 16路模拟输入通道 16位分辨率模拟输入 采样速率高达200kS/s 8路DI, 8路DO, 2路AO和1路32位计数器 带有接线端子/适合DIN导轨安装 锁紧式USB电缆用于紧固式连接,其他,分布式I/O模块 (Advantech ADAM-4117),Advantech ADAM-
14、4117： 8路差分AD通道 高抗噪性：1kV浪涌保护电压输入，3KV EFT及8KV ESD保护 宽电源输入范围：+10 +48VDC 易于监测状态的LED指示灯 支持2000VDC HI共模电压 支持单极性和双极性输入 支持+/- 15V输入范围 支持滤波器自动调谐或滤波器输出50Hz/60Hz,相关网站,研华科技：,第三章 工业控制计算机,概述 工业控制计算机的组成及特点 工业控制计算机的主板 工业控制计算机的接口 工业组态软件 工业组态软件介绍 工业组态软件在不同行业中的应用 工业组态软件的应用举例 基于工控机的控制系统应用,工业组态软件介绍,对工业监控软件的新要求： 界面友好，操作方
15、便，图形丰富形象，实时性好，开发周期短，便于更改、扩充、升级等。 利用高级编程语言开发大规模监控软件的缺点： 费时、费力、开发周期长，通用性差，可说是事倍功半。 专业软件商的介入： 推出了适合工业控制的软件包，这些工控软件包就是所谓的组态软件。 组态一词的来源： Configuration HMI(Human and Machine Interface，人机界面) MMI(Man and Machine Interface ，人机界面) SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition，监视控制和数据采集软件) 组态软件的功能扩展： 扩展到企业信息管
16、理系统，管理和控制一体化，远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合， 版本也有通用版、网络版和嵌入版等等。,工业组态软件的功能,组态软件一般都能完成以下几个功能： 实时数据采集(数字量、模拟量) 动态显示数据(文本、曲线、图、表等方式) 数据的实时运算处理(内置数字处理+脚本支持) 过程控制(脚本实现控制策略，流程控制) 历史数据记录 报警功能 网络通信功能(TCP/IP、Modem) 开放式结构(可扩充性，允许二次开发),工业组态软件的结构,组态软件一般都由两部分组成： 系统开发环境(或称组态环境)：用户在组态环境中完成动画设计、设备连接、编写控制流程、编制打印报表等全部组态工作，组态结果保存在实时数据库中，一般在办公室就可完成。 系统运行环境：将目标应用程序(用户的组态结果)装入计算机内存并投入实时运行，完成对生产设备及过程的控制。一般在现场使用。 系统开发环境和系统运行环境之间的联系纽带是实时数据库。,工业组态软件的结构,类似于编程,类似于 解释运行,工业组态软件的厂商目录(部分),国外 Wonderware
