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1、第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计第第5章章 工业控制计算机及其接口工业控制计算机及其接口 5.1 工工业控制计算机业控制计算机5.2 计算机控制接口技术计算机控制接口技术 5.3 可可编程控制器编程控制器核骏乐闯哥际椎汰廖赂垣贴窥虞病右詹钾泅摹浦赢醛釉玖馁姓话褪侍颂档第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口1第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计5.1 工业控制计算机工业控制计算机 一一 工业控制计算机系统的组成工业控制计算机系统的组成 它它由由
2、计计算算机机基基本本系系统统、人人-机机对对话话系系统统、系系统统支支持持模块、过程输入输出子系统组成。模块、过程输入输出子系统组成。 工工业业控控制制计计算算机机系系统统的的软软件件包包括括适适应应工工业业控控制制的的实时系统软件、通用软件和工业控制软件等。实时系统软件、通用软件和工业控制软件等。译撵原庞炙汤缸技怖讳募棠赢爷攻缉拎活迁啥宣闪淫寨茨缆非陶箔蚤荒祸第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口2第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计第栽恍厅甩杂誓批搞彬甥裕皱退夫帐叔阜逼役噬诗谋遭塞浦缴罕腆侵胃酗第5章工业控
3、制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口3第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计5.1 工业控制计算机工业控制计算机 二二. 工业控制计算机系统的基本要求工业控制计算机系统的基本要求1.具有完善的过程输入输出功能具有完善的过程输入输出功能2.具有实时控制功能具有实时控制功能 3.具有可靠性具有可靠性 4.具有较强的环境适应性和抗干扰能力具有较强的环境适应性和抗干扰能力 5.具有丰富的软件具有丰富的软件刺吟都皂讶返茧碾薛业寄捶陇虐屑胰深哎箭啪茶跳攻阴倦外孔沛拒颅午滓第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口4第第5
4、 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计三三. 工业控制计算机的分类及其应用特点工业控制计算机的分类及其应用特点1. 可编程序控制器可编程序控制器 可可编编程程控控制制器器(PC，Programmable Controller)是是一一种种以以微微处处理理器器为为基基础础的的通通用用型型自自动动控控制制装装置置，专专为为在在工工业业环环境境下下应应用用而而设设计计。由由于于最最初初研研制制这这种种装装置置的的目目的的，是是为为了了解解决决生生产产设设备备的的逻逻辑辑及及开开关关量量控控制制，故故也也把把它它称称为为可可编编程程逻逻辑辑控控
5、制制器器（PLC，Programmable Logic Controller）。PLC采采用用可可编编程程序序的的存存储储器器，在在其其内内部部存存储储执执行行逻逻辑辑运运算算、顺顺序序控控制制、计计数数和和算算术术运运算算等等操操作作指指令令，并并通通过过数数字字式式、模模拟拟式式的的输输入入和和输输出出，控控制制各种类型的机械或生产过程。各种类型的机械或生产过程。砰俏贤灭庞对时叭盾息票哎缓肃钠平伟刻履歹剪恶俐巢趣肢正澳驮敢享江第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口5第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计三三.
6、 工业控制计算机的分类及其应用特点工业控制计算机的分类及其应用特点1. 可编程序控制器可编程序控制器 图图5-11是是PLC应应用用于于逻逻辑辑控控制制的的简简单单事事例例。输输入入信信号号是是由由按按钮钮开开关关、限限位位开开关关、继继电电器器触触点点等等提提供供的的各各种种开开关关信信号号，通通过过接接口口进进入入PLC，经经PLC处处理理后后产产生生控控制制信信号号，通通过过输输出出接接口口送送给给线线圈圈、继继电电器器、指指示示灯灯、电动机等输出装置。电动机等输出装置。笑发契务慑按龋核庚召劫电戌谆沏吱祁冶嚷丑她河钧拢鳖万酗实杖割油圾第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接
7、口6第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-11PLC的逻辑控制电路醉衔嫌蛛捧剔鞍杉废参潦鹃二迢纷聪皮釉肛咯嘲钎毫咀增交勿擞蘑诫笑腮第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口7第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计主要特点：主要特点：1. 程序可变，柔性好。程序可变，柔性好。2. 可靠性强，适于工业环境。可靠性强，适于工业环境。3. 编程简单，使用方便。编程简单，使用方便。4. 功能完善。功能完善。5. 体积小，重量轻，易于装入机器内部。体积小，重量
8、轻，易于装入机器内部。系雏花迟贷篮揖捻森坠诡弯搅辈贺孩呸害呵伙墟鹅燎顺难夺擦他媚腮滨窖第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口8第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2. 总线型工业控制计算机总线型工业控制计算机 主要特点：主要特点： 1）提高设计效率，缩短设计和制造周期。）提高设计效率，缩短设计和制造周期。 2）提高系统可靠性。）提高系统可靠性。 3）便于调试和维修）便于调试和维修 。 4）能适应技术发展的需要。）能适应技术发展的需要。四统彩频寻滦束壶署绥雷执纸求下霄擂处宋掸助氧硬荚翅徊肛超酪圭亦镣第5章工业控制
9、计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口9第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2. 总线型工业控制计算机总线型工业控制计算机1）STD总线工业控制机总线工业控制机典典型型的的STD总总线线工工控控机机系系统统的的构构成成如如图图5-13所所示示，其其突突出出特特点点是是：模模块块化化设设计计，系系统统组组成成、修修改改和和扩扩展展方方便便；各各模模块块间间相相对对独独立立，使使检检测测、调调试试、故故障障查查找找简简便便迅迅速速；有有多多种种功功能能模模板板可可供供选选用用，大大大大减减少少了了硬硬件件设设计计工工作作量量；系
10、系统统中中可可运运行行多多种种操操作作系系统统及及系系统统开开发发的的支支持持软软件件，使使控控制制软软件件开开发发的的难度大幅降低。难度大幅降低。赤绳宣跑纯围涤旭析峨庭爱精星甭晨房矢术魔氧恤硝农磋网闽樱市赦冬晴第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口10第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图图5-13 用用STD总线工业控制机组成的计算机控制系统总线工业控制机组成的计算机控制系统菊楚汛共腾咸艇奸祝汐弛祟讫砂蛊富拍趴辰挑俩泌熊柯竿惋泳跨一琉屁战第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口11第第5 5
11、章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2）PC总线工业控制机IBM公司的PC总线微机最初是为个人或办公室使用而设计的，早期主要用于文字处理或一些简单的办公室事务处理。早期产品是基于一块大底板结构，加上几个I/O扩充槽。PC/AT总线的IBM兼容计算机由于价格低廉、使用灵活、软件资源非常丰富，因而用户众多，在国内更是主要流行机种之一。佬章琵蒜剪漱掸镑腔珠擅看祖马因悸当讣耍械膝拧善入阂夯当胜村跨朋咽第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口12第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电
12、一体化系统设计近几年来许多公司推出了PC/AT总线工业控制机，一般对原有微机作了以下几方面的改进（1）机械结构加固，使微机的抗震性好。（2）采用标准模板结构。（3）加上带过滤器的强力通风系统，加强散热，增加系统抵抗粉尘的能力。（4）采用电子软盘取代普通的软磁盘，使之能适于在恶劣的工业环境下工作。（5）根据工业控制的特点，常采用实时多任务操作系统。蔷邀忆钢骆字涯谱哆爬趣裹陌伏失琐辅晾七沼坚信乏锋峨球叫言瞅菱鸥云第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口13第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计3.单片机下面以MCS系列
13、单片机为例，来介绍单片机的结构、性能及使用上的特点。1）受集成度的限制，片内存储器容量较小。2）可靠性高。3）易扩展。4）控制功能强。5）一般单片机内无监控程序或系统通用管理程序。徘锯藩疤迷雨曲则粥斑豢阻诞爵炯衙孰秽拇密足盗芋偶疽沃警按勒痞瞳巢第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口14第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计MCS-51单片机系列该系列包括有8031、8051、8751、2051、89C51等多种机型。其主要特点是：桃措啥鹃纺嗽份院权娘暮把烯胡墒泽甥陕捂僧贰魁滤标苫赁枪适咆罢啄存第5章工业控制计算机
14、及其接口第5章工业控制计算机及其接口15第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计（1）8位CPU，工作频率为112MHz。（2）128BRAM数据存储器，4KBROM程序存储器。（3）5V电源，40引脚双列直插式封装。（4）12MHz工作频率时机器周期为1s，所有指令的执行为14个机器周期。（5）外部可分别扩展64KB数据存储器和程序存储器。（6）2级中断，5个中断源。（7）21个专用寄存器，有位寻址功能。（8）两个16位定时/计数器，1个全双工串行通信口。（9）4组8位I/O口。渺缘爸捏聊室樱崩餐济案慌疾寻通蛾虞倪祈围握傅拳菩培男
15、崇投叛皂土德第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口16第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计表5-1三种常用工业控制计算机的性能比较西呻订佯驭粤截筐稽烘知诲掇共倒椎死鲜歼淫尊宙站永甭坯冈诌肾刃艳塑第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口17第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计5.2 计算机控制接口技术计算机控制接口技术 I/O接口电路简称接口电路，它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间的信息交换中起
16、着桥梁和纽带作用。接口电路的主要作用如下：钵胯侄靶汀兵葛纤质旭妙倾呼贯付爪稳浆松哮惟稻迈椒楚酮力远绵魔拙恍第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口18第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计（1）解决主机CPU和外围设备之间的时序配合和通信联络问题。（2）解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题。（3）解决CPU的负载能力和外围设备端口的选择问题。包峨霓斡鼠撑撕孤啤鹊聂茹墨伞浙帐雄夹陀蜕共琳仔诺怜凝通艾咎黄伴腮第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口19第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章
17、工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计一.信息采集接口模拟量输入通道可完成模拟量的采集并将它转换成数字量送入计算机的任务。依据被控参量和控制要求的不同，模拟量输入通道的结构形式不完全相同。目前普遍采用的是共用运算放大器和A/D转换器的结构形式，其组成方框图如图5-32所示。蛰千皱娶喊准璃忘侨脐氟体炔逗豪捞切瓤仗恒畔陶斥嘶徒胸革妄振麻橇硒第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口20第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-32模拟量输入通道的组成方框图我往缕爆恶广巩慎尿批念虹污卡跋党碗姓宙牙
18、衡亮钎戊敢恒蓄励糊凤苞脆第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口21第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计1.输入/输出通道在微机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的各种测量参数，按要求的方式送入微机。微机经过运算、处理后，将结果以数字量的形式输出，此时也要把该输出变换为适合于对生产过程进行控制的量。所以在微机和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换的连接通道。该连接通道被称为输入与输出通道，它包括模拟量输入通道、模拟量输出通道、数字量输入通道和数字量输出通道，其组成如图5-35所示。庭质建珠背隧况躲易
19、彝骨况倔积掐季氰扔簿庐莆寿蒂琶型稚齿辆失程淆弗第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口22第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-35输入与输出通道的组成用观慧烧翠早碗伍谨定滨根冀印埂截痕涕诀吵亚寄歪乞冀大协褒痘键蛙极第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口23第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2.模拟量输入通道模拟量输入通道一般由信号处理装置、多路转换器、采样保持和A/D转换器等组成。模拟量输入通道有以下两种基本结构形式。（1
20、）一个通道设置一个A/D转换器的形式。(2）多个通道共用一个A/D转换器的形式。揪矛猖咳邀痕秋杠廷跳犹苇孺醛全鲁吵叭杆暇糟瘪优靠赤广掌辊怕目窘袖第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口24第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计3.A/D转换器的主要技术参数A/D转换器的种类很多，按转换二进制的位数来分类，包括：8位的ADC0801、0804、0808、0809；10位的AD7570、AD573、AD575、AD579；12位的AD574、AD578、AD7582；16位的AD7701、AD7705等。A/D转换器的
21、主要技术参数如下：1）.分辨率分辨率通常用转换后数字量的位数表示,如8位、10位、12位、16位等。分辨率为8位表示它可以对满量程的1/281/256的增量作出反应。分辨率是指能使转换后数字量变化为1的最小模拟输入量。蛤啥哪戏烁撬宝习瓤圈妻汰院丹喳忌礼足美装雍蓄痘诽顽啡台现缎几规芥第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口25第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2）.量程量程是指所能转换的电压范围,如5V、10V等。3）.转换精度转换精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度，有绝对精度和相对精度两种表示法。4）.
22、转换时间转换时间是指从启动A/D到转换结束所需的时间。5）.工作温度范围较好的A/D转换器的工作温度为-4085，较差的为070。寨北菠驶剿都阳周赤集析汤采渠卞寨乍印耿楞出埠孕毯培墩帘郑零窜拎痕第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口26第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计4.8位A/D转换器ADC08091）.电路组成及转换原理ADC0809是一种带有8位转换器、8位多路转换开关以及与微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。ADC0809无需调零和进行满量程调整，又由于多路开关的地址输入能够进行锁存和译码，而且它
23、的三态TTL输出也可以锁存，因此易于与微处理机进行接口。蘑疥做喀嘿豺咽勒叹亮婆涕大朴蚤呵伤熙儿蛔猾伙椽服徽原个铂甲双礼断第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口27第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-50ADC0808/0809的原理框图竭改艘黎斌彩大漱苏豪噎锋寇侵罕妒株檬禹艰动绰役吧脏鲤软纱挛抓诊灭第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口28第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2）.ADC0808/0809的外引脚功能ADC
24、0808/0809的管脚排列如图5-51所示，其主要管脚的功能如下：IN0IN78个模拟量输入端。START启动A/D转换器，当START为高电平时，开始A/D转换。EOC转换结束信号。当A/D转换完毕之后，发出一个正脉冲，表示A/D转换结束。此信号可作为A/D转换是否结束的检测信号或中断申请信号。僳每康打刮封憋娱劝韶卫旬导智押芽矢识碘层普谦生份堑灵扶趁狭珐广秉第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口29第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计OE输出允许信号。如果此信号被选中，则允许从A/D转换器的锁存器中读取数字
25、量。CLOCK时钟信号。ALE地址锁存允许，高电平有效。当ALE为高电平时，允许C、B、A所示的通道被选中，并将该通道的模拟量接入A/D转换器。ADDA、ADDB、ADDC通道号地址选择端，C为最高位，A为最低位。当C、B、A为全零（000）时，选中IN0通道接入；为001时，选中IN1通道接入；为111时，选中IN7通道接入。黍遍份洒殆按弯牟蠢雄薛电都领柠买嫩麻郧满切史郁搔选昨忧蒂突若疙喇第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口30第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计D7D0数字量输出端。UREF（+）、REF
26、（-）参考电压输入端，分别接+、-极性的参考电压，用来提供D/A转换器权电阻的标准电平。在模拟量为单极性输入时,UREF（+）5V，REF（-）0V;当模拟量为双极性输入时，UREF（+）=+5V，REF（-）=-5V。卯爽烘衡荫崩眶一逝中滓肢民避现侮逞午沸烯突堡快凤览鬼痒而纷汕誊越第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口31第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-51ADC0808/0809管脚排列图锤刽但朝求吴镍锑食柑靳瞻斤欺遗开炬窄凭叹龚裹短栏饮涡朗职绩沤潘淮第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算
27、机及其接口32第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计5.12位A/D转换器AD574AD574是一个完整的12位逐次逼近式带三态缓冲器的A/D转换器，它可以直接与8位或16位微型机总线进行接口。AD574的分辨率为12位，转换时间为1535s。棉奸渍戳悯腹帖绑揽西婶锁祥型纹坞校孟递汗亚把光侣策拥嗣瀑制状无譬第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口33第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计1).AD574的电路组成AD574的原理框图如图5-52所示。A
28、D574由模拟芯片和数字芯片两部分组成。等箩卵丸惭车冶栓妓阔脑词卖喷胜貌痒宽归诱宅侗涣碗琐跃禾秦迹关坐矗第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口34第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-52AD574原理框图滨岿萧延起放岿丢跺叉当漳疥么沤迄碍蹬蛛组猜颓翰改椰粮彰玉筑洽寇坠第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口35第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2)AD574的引脚功能说明AD574各个型号都采用28引脚双列直插式封装，引脚
29、图如图5-53所示。桓扛祥得头岁烈窗乾饺揖拜杭傈俘廊就担宣仟拽拟霜潦由凉甲利瑰淄景舵第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口36第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-53AD574引脚图懈历咯聚欧陵辖职尹宠瓢店舶惜吱晚躁由释彪岔苔帝儿物赡城忿递佣技释第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口37第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计AD574各主要管脚的功能如下：DB0DB1112位数据输出，分三组，均带三态输出缓冲器。ULOGIC
30、逻辑电源+5V（+4.5+5.5V）。UCC正电源+15V（+13.5+16.5V）。UEE负电源-15V（-13.5-16.5V）。AGND、DGND模拟和数字地。泌英酪媚栈随力墒纂画撩拖嵌激琼藐斗埔桶姆焦领趟抚八刮孜鲍优莱顾犀第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口38第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计CE片允许信号，高电平有效。在简单应用中固定接高电平。CS片选择信号，低电平有效。R/C读/转换信号。CE1，CS0，R/C0时，转换开始，启动负脉冲为400ns。CE1，CS0，R/C1时，允许读数据。婿拼
31、毛孙鸡媳狰袭倍杯啤限柑陕涂磅驴阻誉酋吻而舔氟然二肋澎戴祝吕除第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口39第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计CE1、CS0、R/C0、A00时，启动12位转换CE1、CS0、R/C0、A01时，启动8位转换CE1、CS0、R/C1、A00时，读取转换后的高8位数据CE1、CS0、R/C1、A01时，读取转换后的低4位数据（低4位+0000）;12/8输 出 数 据 形 式 选 择 信 号 。 12/8端 接PIN1（VLoGIc）时，数据按12位形式输出。12/8端接PIN15（D
32、GND）时，数据按双8位形式输出。滨藤拯氦虱景疡绽衡嗡盯蚂铣塌籽辽疾宇蹲佰碍交荒止综伍栖孝栗焰唤豹第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口40第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计STS转换状态信号。转换开始STS1,转换结束STS0。10VIN模拟信号输入。单极性010V，双极性5V。20VIN模拟信号输入。单极性020V，双极性10V。REFIN参考电压输入。REFOUT参考电压输出。BIPOFF双极性偏置。AD574的真值表如表5-3所示。单极性输入电路和双极性输入电路分别如图5-54、图5-55所示。所逸肢
33、丰虱沥瞬钠干掷线亦倔抗位戒撤橇爬剪莽呈戈椒可鸟解激潮酣眺张第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口41第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计表5-3AD574真值表箱帐潜音胆忆迫秘虐揖挝九赵郝驳氛点晌氧傻栖凸沿锣酸旁槽删皆磨匝仰第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口42第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-54AD574单极性输入电路约邱牺蛙霓铜潍爬匙誓塑男晨导控沪享驹佰遭睁捌游品氨至宜购熄嗡宜锅第5章工业控制计算机及其接口第5
34、章工业控制计算机及其接口43第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-55AD574双极性输入电路踞进威教墅灵全少熙坏鳃噶签西阉盐施辈盾谩研属疤枢帘他盯计摸睫谷榷第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口44第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计6.A/D转换器与系统的连接及举例1）.输入模拟电压的连接A/D转换器的输入模拟电压可以是单端输入也可以是双端输入。ADC0808/0809可以从IN0IN7接8路模拟电压输入，通常接成单端、单极性输入，这时U
35、REF（+）5V、UREF（-）0V，也可以接成双极性输入，这时UREF（+）和UREF（-）应分别接+、-极性的参 考 电 压 。 AD574是 单 端 输 入 模 拟 电 压 ， 在10VIN和20VIN中任一端和AGND之间，可输入单极性电压或双极性电压，输入模拟电压的极性不同,其输入电路也不同。代匆彩连阑楷痪棘哩锣悟驾陷摊伙稳邮围经取椭启刹幢实赴争赂伤蜕突阎第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口45第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2）.数据输出和系统总线的连接A/D转换器的数据输出有两种方式。一种是
36、A/D芯片内部带有三态输出门，其数据输出线可以直接挂到系统数据总线上去。另一种是A/D芯片内部不带三态输出门，或虽有三态输出门，但它不受外部信号控制，而是当转换结束时自动开门，如AD570就是这种芯片。柠桂鸥尉绿詹忌柏乓莽少铭孜刘勘菏威具止扇迈送坠粘怜缘祥征煤遥序约第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口46第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计3）.转换结束信号及转换数据的读取A/D转换结束时，A/D转换芯片输出转换结束信号。转换结束信号也有两种：电平信号和脉冲信号。CPU检测到转换结束信号后,即可读取转换后的数
37、据。CPU一般可以采用以下3种方式和A/D转换器进行联络来实现对转换数据的读取：（1）程序查询方式。（2）中断方式。（3）固定的延迟程序方式。感戮擦裙鸳蠕印肘品露互甥彩丰抠茸着合衍旦跑煎兜拔急伦棱鞍椅很而医第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口47第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-56ADC0808/0809与8086CPU的连接原理图陇拖吞淫疵塑亡酗棱镜担坊揩闪拘召巍韩掠勿佳陇澳砾噬柑妻渡姨驰岩琴第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口48第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控
38、制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-57AD574与8031的接口电路俩义赦倔昭攒飘海酸束惶鲍绎骸连瓣镇趋拟键怖磨鸵鱼阀债逸键茶异谅令第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口49第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计二模拟量输出接口1.D/A转换器的工作原理D/A转换器是把输入的数字量转换为与输入量成比例的模拟信号的器件。D/A转换通道的结构形式（1）一个通道设置一个D/A转换器的形式。(2）多个通道共用一个D/A转换器的形式。通过多路模拟开关选择通路。沫酸帕凝库寅筑究衷忻敷曰袍益邢配逾刨
39、殉娥弃伟夏唉吭音脓绍盖调瞄遏第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口50第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2.DA转换器的主要参数（1）分辨率。D/A转换器的分辨率表示当输入数字量变化了1时，输出模拟量变化的大小。它反映了计算机的数字量输出对执行部件控制的灵敏程度。对于一个N位的D/A转换器,其分辨率为（5-7）分辨率通常用数字量的位数来表示，如8位、10位、12位、16位等。分辨率为8位，表示它可以对满量程的1/28=1/256的增量作出反应。所以，N位二进制数最低位具有的权值就是它的分辨率。懂补灵描葵卸寸谋
40、褥竞赊额馋咳哺鹃象拜艰融博淖呵奶喳监吏剐侄赣咖谁第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口51第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计（2）稳定时间。稳定时间是指D/A转换器中代码有满刻度值的变化时，其输出达到稳定（一般指稳定到与1/2最低位的值相当的模拟量范围内）所需的时间，一般为几十纳秒到几微秒。（3）输出电平。不同型号的D/A转换器件的输出电平相差较大，一般为510V。也有一些高压输出型，输出电平为2430V。还有一些电流输出型，低的为20mA，高的可达3A。（4）输入编码。一般二进制编码比较通用，也有BCD等其
41、他专用编码形式芯片。其他类型编码可在D/A转换前用CPU进行代码转换变成二进制编码。钎练万绎锋刚地禽亏莫蔗觉尚湿屁过烂壮趾胎次绵酸灸烧低曝个擞确风含第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口52第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计（5）温度范围。较好的D/A转换器的工作温度范围为-4085，较差的为070。可按计算机控制系统使用环境查器件手册选择合适的器件类型。3.8位D/A转换器DAC0832DAC0832是双列直插式8位D/A转换器,能完成从数字量输入到模拟量（以电流形式）输出的转换。图5-41和图5-42分别
42、为DAC0832的内部结构图和引脚图。其主要参数如下：分辨率为8位（满度量程的1/256），转换时间为1s，基准电压为+10-10V，供电电源为+5+15V，功耗为20mW，与TTL电平兼容。亩堕让尸诽兹羔跟导隆甄另锭氖饰崖该端咆位英哗氰獭嫁初己疯欣仍叶零第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口53第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-41DAC0832内部结构图容癸砰涝疟戴美钙狙耽窥铲放沙状擂浦满尿糜乖经倒煌吹妨瓷监墙虱炊蔷第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口54第第5 5章工业控制计算
43、机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-42DAC0832引脚图瓮决液蚁必橡趋哮幢茶报怒轨镜噶馈芝窟阅锐结佳晌尺腻冰俄贿盏圣赞会第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口55第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计从图5-41中可见，在DAC0832中有两级锁存器；第一级锁存器称为输入寄存器，它的锁存信号为ILE；第二级锁存器称为DAC寄存器，它的锁存信号也称为通道控制信号XFER。因为有两级锁存器，所以DAC0832可以工作在双缓冲器方式下，即在输出模拟信号的同时，可以采集
44、下一个数据。这样可以有效地提高转换速度。另外，有了两级锁存器以后，可以在多个D/A转换器同时工作时，利用第二级锁存器的锁存信号来实现多个转换器的同时输出。逢乙怒板频览危描题涛纪耶毋歪陶蔗累津戎的探盔历吁条酱针裤藻物坷啊第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口56第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计5-42中各引脚的功能定义如下：CS片选信号，它和允许输入锁存信号ILE合起来决定WR1是否起作用。ILE允许锁存信号。WR1写信号1，它作为第一级锁存信号将输入数据锁存到输入寄存器中，WR1必须和CS、ILE同时有效。
45、诲寨僳懂屏稀橱晚酗猪告乌管阵屑茁幻枢版釜痛韶澳叁柞罢静嫌志驭嘶胶第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口57第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计WR2写信号2，它将锁存在输入寄存器中的数据送到8位DAC寄存器中进行锁存，此时，传送控制信号XFER必须有效。XFER传送控制信号，用来控制WR2。DI7DI08位数据输入端，DI7为最高位。IOUT1模拟电流输出端，当DAC寄存器中全为1时，输出电流最大；当DAC寄存器中全为0时，输出电流为0。IOUT2模拟电流输出端，IOUT2为一个常数与IOUT1的差，即IOUT
46、1+IOUT2=常数。厩体骇熄沈尝嘲球苞玉喝矮谦蹄挟捞颐冠属亡儿障搓马胎卞客谤控弹鲸何第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口58第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计Rfb反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以，Rfb端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样，相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输入端和输出端之间。UREF参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接负电压，范围为+10-10V。外部标准电压通过UREF与T形电阻网络相连。纶典正翻羹汤眯阻术族瘁撑净辅椭脓怂毕慑渝姻呐芜卖橇猛诚块喷据
47、维枯第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口59第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计UCC芯片供电电压，范围为+5+15V，最佳工作状态是+15V。AGND模拟量地，即模拟电路接地端。DGND数字量地。DAC0832有以下三种不同的工作方式：（1）直通方式。当ILE接高电平，CS、WR1、WR2和XFER都接数字地时，DAC处于直通方式，8位数字量一旦到达DI7DI0输入端，就立即加到8位D/A转换器上被转换成模拟量。例如在构成波形发生器的场合，就要用到这种方式，即把要产生基本波形的存在ROM中的数据，连续取出送
48、到DAC去转换成电压信号。淋胜滦而肮猿垛肉芽闷厂妆不煮慷宙尿债叭俩墩骂遣穷缔兴绳颇侍植偶齐第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口60第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计（2）单缓冲方式。只要把两个寄存器中的任何一个接成直通方式，而用另一个锁存数据，DAC就可处于单缓冲工作方式。一般的做法是将WR2和XFER都接地，使DAC寄存器处于直通方式，另外把ILE接高电平，CS接端口地址译码信号，WR1接CPU系统总线的IO/W，这样便可以通过一条OUT指令选中该端口，使CS和WR1有效，启动D/A转换。急私瓮饲优寡券若
49、水弯佬逞颊谜赂企斑钠慕策着聘违涡穴呐骑快嘲撞赚蛰第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口61第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计（3）双缓冲方式。主要在以下两种情况下需要用双缓冲方式的D/A转换：其一，需在程序的控制下，先把转换的数据传入输入寄存器，然后在某个时刻再启动D/A转换。这样可以做到数据转换与数据输入同时进行，因此转换速度较高。为此，可将ILE接高电平，WR1和WR2均接CPU的IO/W，CS和XFER分别接两个不同的I/O地址译码信号。执行OUT指令时，WR1和WR2均变为低电平。这样，可先执行一条O
50、UT指令，选中CS端口，把数据写入输入寄存器；再执行第二条OUT指令，选中XFER端口，把输入寄存器内容写入DAC寄存器，实现D/A转换。崖您纱磕波威逐喂旋棠捅及讳祭俭损脉狼澎虞爽纪撑叶梨俊乐赞绷述鹰炒第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口62第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-43是DAC0832工作于双缓冲方式下，与有8位数据总线的微机相连的逻辑图。其中，CS的口地址为320H，XFER的口地址为321H。当CPU执行第一条OUT指令时，选中CS端口，选通输入寄存器，将累加器中的数据传入输入寄存器。再
51、执行第二条OUT指令，选中XFER端口，把输入寄存器的内容写入DAC寄存器，并启动转换。执行第二条OUT指令时，累加器中的数据为多少是无关紧要的，主要目的是使XFER有效。吏钮缆威揣塑茵蝉药罩绵刘伴静蝶无鲍吵异笑捌勇雍铣宏彪囱体萝鞭籽耶第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口63第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-43DAC0832与有8位数据总线的微机的连接图激晴误宝惑屁惜板装月喳乓苛偷委餐喷别摔榔妄亩州张染熟尚噶忙救殿棘第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口64第第5 5章工业控制计算
52、机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计（1）单极性输出电路。单极性输出电路如图5-45所示。D/A芯片输出电流i经输出电路转换成单极性的电压输出。图5-45(a)为反相输出电路，其输出电压为UOUT=-iR（5-8）图5-45(b)是同相输出电路，其输出电压为（5-9）（2）双极性输出。在某些微机控制系统中，要求D/A的输出电压是双极性的，例如要求输出-5+5V电压。在这种情况下，D/A的输出电路要作相应的变化。图5-46就是DAC082双极性输出电路实例。楔牛鞍冰窝腮陆歧苛鞘煤绚陪聚恕瑚四馏厨咎烘搏蛹硬泌半柜捎寡镁腥虹第5章工业控制计算机及其接口第5章
53、工业控制计算机及其接口65第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-45单极性输出电路(a)反相输出；(b)同相输出恒酣逾释汁锋稿捣斜掸资祟汪勺力署媒也膘检衷些缩佳靖密怀坞吧浸钵摈第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口66第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计由电路各参数计算可得最后的输出电压表达式为UOUT=-2U1-UREF设U1为0-5V，选取UREF为+5V，则UOUT=(010)V-5V=-5+5V。驴瑚饮涪铱瓷韶碉偏副疲萍纽敦戮汪孽嚷善
54、善蔽嘻忱等谎历因舅宵宽馅耪第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口67第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-46双极性输出电路堑真祖钒骂胆贺赋早机雨陛疟沁帮巧沾掘榔列礁盲突凡尾鹰假熟坊胳秆弟第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口68第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计三.数字量输入通道随输入数字信号的类型不同，数字量输入通道的结构也不同。图5-37画出了几种微机系统中常用的电平转换、滤波、去抖动及光电隔离和继电器隔离电路。忙排
55、嘘粱钙氨丽沟窘谤诣横肢羽胀遮涌卷选眉国糜喀密醇支惑焰旭龄宰芥第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口69第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-37开关量输入电路；(a）电平转换及滤波器；(b）继电器隔离及电平转换电路；(c）消除开关二次反跳触发器电路；(d）光电隔离及电平转换电路虑哗粕苛秀索轰荐确娃捏迹蜜褒脐苦如滁纹赤咱贺辐漏蒲尺厌棺垂洒琅息第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口70第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-3
56、7开关量输入电路；(a）电平转换及滤波器；(b）继电器隔离及电平转换电路；(c）消除开关二次反跳触发器电路；(d）光电隔离及电平转换电路饥佳煽档锭腕蠕言恩捆隋痒男友席貉迅喊鳃路掘蔫致帜捆蜗咒假杜碍鳞痢第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口71第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计四.数字量输出通道数字量输出通道输出的数字信号有三类：二进制编码数字、“1”或“0”的开关信号和脉冲信号。具体电路可参阅图5-38。图5-39画出了几种开关量输出的具体电路。械泵拎粘虏祟辅织畔虫胯骗赃椎湛乡列皱假真粗瓣毕咯礼曲裴去术陵算寒
57、第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口72第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-38一种使用步进电动机串行D/A转换电路励夸捣养坡软烷瓷货楔皖哥吁踩动踩俭咯催植边勘察减孝藐员雷梯训镀吻第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口73第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-39开关量输出电路(a）TTL电平输出（PC900为高速光电隔离电路）；怀尿俊架遮宝沥狮前券驶沫蚂刻宴败轧芋皇秒笋壹德掂昼伞馅汀嗣蕾神胁第5章工业控制计算机及其
58、接口第5章工业控制计算机及其接口74第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-39开关量输出电路(b）晶体管开关输出；乔妒鹅袭暑蚂炼癌抒莽储壹贵拂滨讹策虽搞陌治晋跌翘揪征惧沧岂泛闰撮第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口75第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-39开关量输出电路(c）继电器输出售舞偶御房窜琐稻煎棋指每谦读母譬菊灰奉炸痢停壬愚腆拄寄星瞪度涤励第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口76第第5 5章工业控制计算机
59、及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计五.开关型功率接口1.光电隔离技术图5-40所示为几种主要的光电耦合器示意图。需要注意，光电耦合器的输入.输出端两个电源必须单独供电，如图5-41所示。否则，如果使用同一电源（或共地的两个电源），外部干扰信号可能通过电源串到系统中来，如图5-42所示，这样就失去了隔离的意义。尚搪弟爱忠灵丘讼戮碳亿殴仓惰滦臼姜脉毛贡正往茄釉井涵抖搐咨徽酶侍第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口77第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-40几种光电耦合
60、器示意图二镣筷傲灿倔迂嗽粟靠沟华灼栅嗅蒜脊巫城蹲调槽臃镀捂域伊根炭名饮哪第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口78第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-42不正确的隔离图5-41正确的隔离艳欺歇鹿另防掇告河酣酗邀鳖溢猿筒酷隙视青黑坤扼惜寸叹耸脾汹讫逛礁第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口79第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计2.晶闸管接口晶闸管是一种大功率电器元件，也称可控硅。它具有体积小.效率高.寿命长等优点，在计算机
61、自动控制系统中，可作为大功率驱动器件，实现用小功率控件控制大功率设备。（1）单向晶闸管接口单向晶闸管又称可控硅整流器，其最大特点是有截止和导通两个稳定状态（开关作用），同时又具有单向导电的整流作用。图5-43是控制计算机控制单向晶闸管实现220V交流开关的例子。楚胀誉充重胁漓习彪拾萌铭磋捆重猎罕职站藩数姜扰取衅炙脖娃凝精洽蚊第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口80第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-42控制计算机与单向晶闸管接口电路逗苑眼镐仍醚才藉肚怪升茅辆墅支霓过樟旅恫范蜒硕乾绍职尾桶项杏止斡第5章工
62、业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口81第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计（2）双向晶闸管驱动接口双向晶闸管在结构上可看成是两个单向并联构成的，这种结构使其在应用特性与单向晶闸管不同。第一，它在触发后是交流双向导通；第二，在门极中所加的触发信号不论是正还是负都可以使双向晶闸管导通。双向晶闸管一般用作过零开关，对交流回路进行功率控制。图5-43为双向晶闸管与控制计算机的接口电路。憋哗笼红害壳迭来驮季戳鹰洪栖欺各陆蔑障兽警糟暇膘蕾腥仗类指燕儡观第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口82第第5 5章工业
63、控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-43双向晶闸管与控制计算机的接口电路（a）阻抗负载(b)电感负载淹诛弥悍疫整敛葫烷跟须筑屿俞漱圭约铱静拣街苹乃归尊蛰兰啸柠这素求第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口83第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-44双向晶闸管保护电路啦伯进钦履雀贯律片碎操节渺信冠剁纵依开璃幻钉收许醚嫡禹蓄宜恃创捡第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口84第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术
64、机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-45MOC3061双向晶闸管触发电路阁褐旬彼僳骡两狰住藻觅野窑鸣瞒蜘簿徐环卓箩雍将吭匿莫钾口蔼剃湿卒第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口85第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计3.继电器输出接口由于继电器是通过改变金属触点的位置，使动触点与定触点闭合或分开，所以具有接触电阻小，流过电流大及耐高压等优点，但在动作可靠性上不及晶闸管。不同的继电器，其线圈驱动电流的大小，以及带动负载的能力不同，选用时应该考虑下列因素：1）继电器额定工作电压（或电流）2）接点负荷3）接点的数
65、量或种类（常闭或常开）4）继电器的体积，封装形式，工作环境，接点吸合或释放时间等。逝色铆社罢弘套谚渗铃礼咸盏喜懦嗣爽塞禄材抽崇截邮葫垫屎卷浅饭舅疙第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口86第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-46继电器接口电路郁促烛宦姚受悉戳嚼载缠巳坞竞挫佰乒沂眉虑申于儒闭诧眨袍晰丰驯模亥第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口87第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计4.固态继电器接口固态继电器简称SSR。它
66、是用晶体管或晶闸管代替常规继电器的触点开关，而在前级中与光电隔离器融为一体。因此，固态继电器实际上是一种带光电隔离器的无触点开关，根据结构形式，固态继电器可分为直流型固态继电器和交流型固态继电器。由于固态继电器输入控制电流小，输出无触点，所以与电磁式继电器相比，具有体积小，重量轻，无机械噪声，无抖动和回跳，开关速度快，工作可靠等优点。在微型计算机控制系统中得到广泛的应用，大有取代电磁继电器之势。以下是几种典型的固态继电器原理电路图。保承粪窑倚蘸暴悉戊饭引厨啮弘录咱棚曝梢科瞩叮饰元与楞瑶乏债肮困亲第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口88第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章
67、工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-47直流型SSR原理图壤痛拇糠漓畸薛孩隘舆映嫌市上默遵甲懒歪轻勘唬檀刽育汗拂饲糯脾契探第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口89第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-48步进电动机控制原理图雅筛慎豢堑衡澡阉荤扔毅唐英弦嫡葱慢妇讫狐跳他省秒开晚槐连矢沮寸发第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口90第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-49交流过零型SSR原
68、理图宠郭埔蛹幂养拌汪拧钉薪富浓删容漾梧阴卧柜甘嫁叫初奈超钱冯汽客幼损第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口91第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-51用交流型SSR控制交流电动机原理图萧妨燥袋谓心滓栅租袭棋沮莽诫惰州瓮姨肩纵精郊碱玄甭卯嫌户抛绎美孝第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口92第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计ttttttOUACOOOOO输入信号过零型负载电流过零型输出电压移相型负载电流移相型输出电压图5-
69、52交流SSR输出波形图凌黑职荐招训最凌葱沮麓灵呼虞嘶苫舱希系腹沽坛初河茫净青辗枷建秽篙第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口93第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计5.大功率场效应管开关接口在开关量输出控制中，除了前面介绍的固态继电器以外，还可以用大功率场效应管开关量输出控制元件。由于场效应管输入阻抗高，关断漏电流小，响应速度快，而且与同功率继电器相比，体积较小，价格便宜，所以在计算机开关量输出控制中也常作为开关元件使用。利用大功率场效应管可以实现步进电动机控制。其原理图如5-53所示。奖刃掏谭酮纤咖晦郝戊活
70、叶逢真影福焕之附辉筛类晤颂淮黔啤托寄荐琵咀第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口94第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-52大功率场效应管表示符号澡顶喘龙驳罚帘媚赐吝千禄翘蓄茁拜宇牺受警诬擦雁钞赠效裴帮惑螺价轴第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口95第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计图5-53采用大功率场效应管的步进电动机控制电路原理图敢蒂牢烫醇赠矮卖苦豫迄创轩岁蜂旬伺导仆腿噶址夕巡乐很琐垂励咸嚣黄第5章工业控制计算机
71、及其接口第5章工业控制计算机及其接口96第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计5.3可编程控制器可编程控制器 一一. PLC的组成及工作原理的组成及工作原理微涵熔滴衔基乃税感奢贿淆腕剧市蒸庆嘿惰暴拖筹丑遭威港雨诗够挎耗薪第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口97第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计5.3可编程控制器可编程控制器 一一.PLC的组成及工作原理的组成及工作原理 1硬件组成硬件组成 (1)CPU模块模块 (2)存储器存储器 (3)I/O接
72、口模块接口模块 1)智能智能IO接口模块接口模块 2)外设通讯接口模块外设通讯接口模块 3)开关量开关量IO接口接口 庙潘孵大浪猎凶狙蚕畏型逢淡揽抢乡拨悲氓巴样辣赢尧隆钳缨摇社鸡玛花第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口98第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计一一.PLC的组成及工作原理的组成及工作原理2编程器编程器 编编程程器器是是供供用用户户开开发发、调调试试和和监监视视PLC工工作作的的必必备备工工具具。它它与与PLC上上的的专专用用接接口口相相连连，主主要要完完成成：向向PLC输输入入用用户户控控制制程
73、程序序；在在线线监监视视PLC的的运运行行；控控制制PLC运运行行、暂暂停停和和复复位位；将将PLCRAM中中的的用用户户程程序序固固化化写写入入E2PROM或或转存到磁盘或存储盒上等功能。转存到磁盘或存储盒上等功能。 PLC编程器有便携式和编程器有便携式和CRT智能式两种。智能式两种。 枢苗懦雹眉眶并印呵易屋瑶福佩往哀世牡诗霉子授他折医夕遭饥盐判式涸第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口99第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计一一.PLC的组成及工作原理的组成及工作原理3PLC的工作过程的工作过程 焕瑰绵蒋遮
74、炔址几出沂儿耳跋坎泣青滑剂偷床周导抄必都黎令苛逗烃化曲第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口100第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计二、二、PLC控制系统设计控制系统设计1PLC控制系统设计步骤控制系统设计步骤 1)首先要分析控制任务，了解被控对象的工艺过程，画首先要分析控制任务，了解被控对象的工艺过程，画出工艺流程。出工艺流程。 2)确定输人、输出的类型、点数，正确选择输入装置及确定输人、输出的类型、点数，正确选择输入装置及输出装置的规格、型号。输出装置的规格、型号。 3)合理选择合理选择PLC类型及规模。
75、类型及规模。 4)编制输入、输出接点的现场编号与编制输入、输出接点的现场编号与PLC内部地址编号内部地址编号的对照表。的对照表。 5)根据工艺流程、结合输入输出编号对照表，画出根据工艺流程、结合输入输出编号对照表，画出PLC控制的梯形图。控制的梯形图。兵羽札尿相醚序殷码盎祁雇忘端默屿膊喊钩时险足襟啪里判到来巳殆笑巨第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口101第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计二、二、PLC控制系统设计控制系统设计 6)按照梯形图编写用户控制程序。按照梯形图编写用户控制程序。 7)用编程器将用户
76、控制程序送人用编程器将用户控制程序送人PLC。 8)进行系统模拟调试，检查和修改程序的语法及控制逻进行系统模拟调试，检查和修改程序的语法及控制逻辑、控制参数。辑、控制参数。 9)进行进行PLC控制系统硬件的安装连线，设计控制系统硬件的安装连线，设计PLC外围电外围电路，将外围控制装置与路，将外围控制装置与PLC输入输出端连接起来。输入输出端连接起来。 10)对整个系统进行在线调试。对整个系统进行在线调试。 11)正式投入使用。正式投入使用。厢论肉晒答摸严雕榴边瞧淑夕妙冲惧房洲厉啼讣考星静还您扳撑般延胳放第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口102第第5 5章工业控制计算机及其
77、接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计二、二、PLC控制系统设计控制系统设计2PLC的选用的选用 正确地选用正确地选用PLC对于保证整个系统的技术经济性能指对于保证整个系统的技术经济性能指标起着重要的作用。标起着重要的作用。PLC的选用主要包括的选用主要包括PLC容量估算、容量估算、PLC功能选择和功能选择和IO模块选择。模块选择。(1)PLC的容量估算的容量估算 1)估算输入、输出点数估算输入、输出点数 2)估算存储量估算存储量 描醒磐裂悼录澳漳私蓬溉绦棺摄嘲钠逮啸瑞薯小嗅闺枯瓮仰郝阀步机焰笼第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口103第第
78、5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计二、二、PLC控制系统设计控制系统设计 2PLC的选用的选用 (2)PLC的功能选择的功能选择 (3)选择选择IO模块模块 1)输入模块的选择输入模块的选择 2)输出模块的选择输出模块的选择 3)智能智能IO接口的选择接口的选择 4)通信接口的选择通信接口的选择 股翼诱夫咯逐弓教倾换劝鸦淋前侯糟鸡拭变刚启徘枝嫌侗词薪郸茸扛证茸第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口104第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计三、三、P
79、LC外电路设计的一般原则外电路设计的一般原则 1系统配套电器的选用原则系统配套电器的选用原则 2中间继电器的配置原则中间继电器的配置原则 3熔断器的使用原则熔断器的使用原则 4输入输出联锁触点的接入方法输入输出联锁触点的接入方法 5限位开关接入方法限位开关接入方法 6设备接地方法设备接地方法 斗疟慢馏面啼扇矫薛皑掏印再嗡近且畸逛嫩舶头吱侨敛孩栗币毅疽厚过乓第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口105第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计四、四、PLC控制系统设计举例控制系统设计举例有有一一搬搬运运工工件件的的机机
80、械械手手，其其操操作作是是将将工工件件从从左左工工作作台台搬到工作台。搬到工作台。 冻吝汾业纂酵捻料吨肪漆溺骋君敬臻松漳卒拜恫圆菲酚磋宿隙痔酸寝跪谊第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口106第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计四、四、PLC控制系统设计举例控制系统设计举例有有一一搬搬运运工工件件的的机机械械手手，其其操操作作是是将将工工件件从从左左工工作作台台搬到工作台。搬到工作台。 戳房僧胯蛀凝贪凤共借赊脂索搜过件宦痹血胳捡倡莱履喧粹垄惶咖摄麦凝第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口107
81、第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计四、四、PLC控制系统设计举例控制系统设计举例1初始化程序初始化程序 2手动方式程序手动方式程序 3回原点方式程序回原点方式程序 4自动方式自动方式 灾烯鹰那圃杜暇柒筋淤幕咨峦思妨考辑卉醛师够掣持四刁既追痕强惹径沟第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口108第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计四、四、PLC控制系统设计举例控制系统设计举例雕厕兵掣额痉峰觉暇督秉姬疫被赂挞彬扯模匠夕函樱榴咒去缠繁琵厦屿霄第5章工业
82、控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口109第第5 5章工业控制计算机及其接口技术章工业控制计算机及其接口技术机电一体化系统设计机电一体化系统设计作业作业 1何谓I/O接口？计算机控制过程中为什么需要I/O接口？2试举例说明几种工业控制计算机的应用领域。3若12位A/D转换器的参考电压是2.5V，试求出其采样量化单位q。若输入信号为1V，问转换后的输出数据值是多少。4用 ADC0809测 量 某 环 境 温 度 ， 其 温 度 范 围 为3050，线性温度变送器输出05V，试求测量该温度环境的分辨率和精度。广掸咐涎茧容件愿酌宇赵蠢胖谁奋检答校但兹琅鸵祝牟菌蓄瓤肃琼妮赊监第5章工业控制计算机及其接口第5章工业控制计算机及其接口110
