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1、第四章第四章 工业控制计算机组成概述工业控制计算机组成概述 4-1 4-1 工业控制计算机及发展演变工业控制计算机及发展演变 4-2 4-2 总线工控机产品总线工控机产品 4-3 4-3 可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器 4-4 4-4 硬件系统集成应用硬件系统集成应用工业控制计算机组成本章主要内容本章主要内容 工业控制计算机工业控制计算机总线和集成技术总线和集成技术嵌入式计算机技术及产品嵌入式计算机技术及产品PLCPLC工业控制系统工业控制系统系统集成系统集成工业控制计算机组成4.1 4.1 工业控制计算机及发展演变工业控制计算机及发展演变 4.1.1 4.1.1 工业控制计算机的组成结构及
2、特点工业控制计算机的组成结构及特点 工业控制计算机是为满足工业应用领域而发展起来的。工业控制计算机是为满足工业应用领域而发展起来的。要求要求: :系统实时性好，可靠性高，输入输出模板配套好，系统实时性好，可靠性高，输入输出模板配套好，系统通信功能强几系统开放性与扩充性好。系统通信功能强几系统开放性与扩充性好。 1.1.工业控制计算机的硬件组成工业控制计算机的硬件组成, ,如图如图4.14.1。 硬件包括主机板硬件包括主机板(CPU(CPU、RAMRAM、ROM)ROM)、内部总线、内部总线和外部总线、人机接口、系统支持板、磁盘系统、和外部总线、人机接口、系统支持板、磁盘系统、通信接口、输入输出
3、通道。通信接口、输入输出通道。2.2.工业控制计算机的硬件组成工业控制计算机的硬件组成 软件包括系统软件、支持软件和应用软件。软件包括系统软件、支持软件和应用软件。3.3.工业控制计算机的特点工业控制计算机的特点工业控制计算机组成4.1.2 4.1.2 工业控制机总线结构工业控制机总线结构 4.1.2.1 4.1.2.1 总线与接口总线与接口 总线就是一组信号线的集合，它定义了引线的信号、电气、机械特性，使计算机内部各组成部分之间以及个同的计算机之间建立信号联系，进行信号传送即通信。 4.1.2.2 4.1.2.2 内部总线内部总线 内部总线就是计算机内部功能模板之间进行通信的总线它是构成完整
4、的计算机系统的内部信息枢纽。4.1.2.34.1.2.3外部总线外部总线 外部总线是计算机与计算机之间或计算机与其它智能设备之间进行通信的连线。 工业控制计算机组成图4.3 ISA总线结构示意图工业控制计算机组成图4.4 PCI总线结构示意图工业控制计算机组成4.1.2.5 通用串行总线USB1、通用串行总线USB的实现目标：简化扩充PC机外设的操作。为对传输速率高达12b/s的支持提供了廉价的解决方案。完全支持实时数据（语音、音频和压缩视频信号）的传输。协议灵活，即可以用于同步数据传输，也可以用于异步消息传输。同商用设备技术实现了集成。提供一个标准的接口，可以迅速地应用于生产。2、应用范围分
5、类3、USB接口概念4、USB的特点工业控制计算机组成4.1.34.1.3工业控制机进展工业控制机进展工业控制计算机组成4.2 4.2 总线工控产品总线工控产品 4.2.1 IPC 4.2.1 IPC工业控制机工业控制机 工业现场对工控机的基本要求 工控机的分类4.2.1.1工控机的主要类型及功能4.2.1.2根据应用需求选择合适的工控机4.2.24.2.2外围接口部件外围接口部件4.2.2.1概述4.2.2.2模板性能技术指标简介模拟量输入模板主要指标模拟量输出模板的主要技术指标工业控制计算机组成4.2.2.3智能通用IO单元UIO板 UIOCPU的主要指标 主要硬件说明工业控制计算机组成4
6、.2.34.2.3工业控制系统中的人工业控制系统中的人- -机接口技术机接口技术 人-机接口，是指显示技术、打印技术和输入技术三个方面的问题。1 显示技术 常用的显示技术有指示灯方式、LED方式、LCD（液晶显示）方式、模拟屏显示方式、图形显示方式，以及新型薄膜晶体管TFT方式。2 打印输出技术 3 输入接口技术工业控制计算机组成4.2.4 4.2.4 嵌入式嵌入式PCPC机机1 嵌入式PC机发展及特点2 嵌入式PC/104计算机性能4.2.5 ADAM55104.2.5 ADAM5510系统系统1 ADAM5510 模拟开放式PC环境2 ADAM5510系统3 ADAM5510系统技术参数4
7、 编程与下装5 I/O模块6 ADAM5510 A2版函数库工业控制计算机组成4.3 PLC4.3 PLC工控技术工控技术4.3.1 PLC4.3.1 PLC发展及工控特点发展及工控特点PLC及其网络被公认为现代工业自动化三大支柱（PLC、机器人、CAD/DAM）之一。 工业自动化系统通常分成三类： 第一类是控制开关量的逻辑控制系统； 第二类是控制慢连续量的过程控制系统； 第三类是控制快连续量的运动控制系统。工业控制计算机组成1 1 可编程控制器的发展概况可编程控制器的发展概况2 PLC2 PLC及其网络是现代工业自动化的支柱及其网络是现代工业自动化的支柱PLCPLC集三电于一体集三电于一体P
8、LCPLC网络的性能价格比高网络的性能价格比高工业控制计算机组成4.3.2 PLC4.3.2 PLC产品概览产品概览4.3.2.1 PLC的几种流派PLC产品按地域大体可以分成三个流派：美国产品 欧洲产品 日本产品4.3.2.2 三种流派的三类代表产品4.3.3 西门子（SIEMENS）可编程控制器表4-4 三种流派的代表产品及网络结构序号 代表产品型号PIC网络生 产 公 司1PLC3PLC5 3级总线复合型拓扑结构美国A-B公司2S7系列3级总线复合型拓扑结构德国西门子公司3FP系列4级子网的复合型网络日本松下电工公司4C系列复合型网络结构日本立时公司工业控制计算机组成4.4 4.4 硬件
9、系统集成应用硬件系统集成应用4.4.14.4.1硬件组态集成概述硬件组态集成概述 一般的微机控制系统至少包括：微处理器（CPU）、内存储器（RAM，ROM，EPROM，EEPROM）、外存储器（软硬盘、附加盘、电子盘）、模拟量输入输出通道板、开关量输入输出通道板、人-机联系设备（指键盘、屏幕及打印设备，记录仪等）工业控制计算机组成4.4.24.4.2系统集成举例系统集成举例4.4.2.1沥青生产计算机自动控制系统-最简控制系统热水沥青乳化机储罐图4.34 工艺流程示意 工业控制计算机组成计数和I/O模块隔离模拟量输出模块脉 冲整 形和 隔离 模块变频器变频器热水流量仪表装车流量仪表装车泵电机沥
10、青泵电机热水泵电机继电器模块乳化沥青流量仪表图图4.35 4.35 控制系统的结构控制系统的结构工业控制计算机组成4.4.2.2隧道窑计算机温度检测系统-远程I/O控制系统集成工业控制计算机组成 开 始 系统初始化 开中断 键盘命令处理 显示处理中断服务开始 计数T=1S ?读计数器值重置计数器 计算流量 PID运算 输出控制量 结束图4.36 程序主要结构 工业控制计算机组成RS232工控机Adam4520RS4851# Adam40182# Adam40186# Adam40181677143036图4.37 计算机分布式温度检测系统硬件构成工业控制计算机组成热电偶36约500米传输线控制
11、室计算机办公室计算机补偿线36（双绞线）打印机通讯转换器温度变送器6图4.38 计算机分布式温度检测系统组成 工业控制计算机组成1.什么是工业控制计算机？简述工业控制计算机的特点。什么是工业控制计算机？简述工业控制计算机的特点。2.工业控制计算机由哪几部分组成？各部分的功能如何？工业控制计算机由哪几部分组成？各部分的功能如何？3.浅析工业环境对计算机控制系统有哪些要求？对计算机浅析工业环境对计算机控制系统有哪些要求？对计算机应用有哪些要求？应用有哪些要求？4.比较分析比较分析IPC工业控制计算机总线特点。工业控制计算机总线特点。5.分析说明分析说明ADAM5510控制器技术应用特点和方法。控制器技术应用特点和方法。6.分析说明分析说明PC/104总线计算机技术应用特点和方法。总线计算机技术应用特点和方法。7.试分析系统集成技术概念和组态模式。试分析系统集成技术概念和组态模式。思思考考题题工业控制计算机组成
