第4章过程通道和人机接口

• D/A转换器的种类
– 按数字量输入方式，有
• 并行输入和串行输入
– 按模拟量输出方式
• 电流输出和电压输出
– 按D/A转换的分辩率
• 低分辩率、中分辩率和高分辩率
2019/10/23
34
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（2）
1. 8位D/A转换器芯片DAC0832
DAC0832是8位数/模转换芯片，DAC0832 具有以下主要特点：
● 与TTL电平兼容； ● 分辨率为8位； ● 建立时间为1μs； ● 功耗为20mW； ●电流输出型D/A转换器。
2019/10/23
35
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（3）
(1)DAC0832结构框图及引脚说明
2019/10/23
21
第4章 过程通道与人机接口
4.1.3 数字量输出通道(5)
(2)．继电器输出驱动电路
光耦加晶体管加继电器，适合交直流驱动，动作慢，寿命有限
2019/10/23
22
第4章 过程通道与人机接口
4.1.3 数字量输出通道(6)
(3)．固态继电器输出驱动电路
光耦加SSR，适合交流驱动，可频繁动作，抗干扰能力强
●在工业现场中，经常用到的数字量输入有：按钮、行 程开关、接近开关、光电开关、旋转编码器等。
● 按钮是无源接点，晶体管输出型的接近开关、光电 开关和旋转编码器等的输出有NPN和PNP两种方式。
●下面分别以源极和漏极输入为例，来介绍工业中常 见的几种数字量输入的接线方法。
2019/10/23
15
第4章 过程通道与人机接口
7
第4章 过程通道与人机接口
2019/10/23
8
第4章 过程通道与人机接口
4.1.1 数字量的概念及种类(2)
• 数字量（开关量）的种类
– 按类型分有电平式和触点式两种
电平式为高电平或低电平 触点式为触点闭合或触点断开，一般分两类： • 机械触点：按钮、旋钮、行程开关、继电器等触点 • 电子触点：晶体管输出型的接近开关和光电触点等
17
第4章 过程通道与人机接口
4.1.3 数字量输出通道(1)
• DO的任务： 把计算机送出的数字信号（或开关信号） 传送给开关器件，如指示灯、继电器，控 制它们的通断、闭合或亮、灭等。
2019/10/23
18
第4章 过程通道与人机接口
4.1.3 数字量输出通道(2) 1．数字量输出通道的结构
2019/10/23
最低有效位(Least Significant Bit )
– 稳定时间（又称转换时间）
输入二进制数变化量是满量程时，D/A转换 器输出达到离终值1/2LSB时所需时间
– 绝对精度
全量程范围内，D/A转换器实际输出值与理 论值之间的最大偏差
2019/10/23
33
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（1）
2019/10/23
28
第4章 过程通道与人机接口
4.2 模拟量输出通道
• 模拟量输出通道的功能 • 模拟量输出通道的组成
– 接口电路 – 控制电路 – 数/模转换器（D/A） – 电压/电流（V/I）变换器等
2019/10/23
29
第4章 过程通道与人机接口
4.2.1 D/A转换器原理（1）
1.D/A转换器工作原理
(1)DAC1210结构框图及引脚说明
0
0
1
10
10
2019/10/23
图4.14 DAC1210原理框图
41
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（9）
(2)DAC1210接口电路
图4.15 DAC1210接口电路
2019/10/23
42
第4章 过程通道与人机接口
4.2.3 D/A转换器的输出（1）
图4.12 DAC0832的结构框图和引脚
2019/10/23
36
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（4）
(2)DAC0832工作过程 ① CPU执行输出指令，输出8位数据给DAC0832； ② 在CPU执行输出指令的同时，使ILE、/CS、
/WR1三个控制信号端都有效，8位数据锁存在8 位输入寄存器中； ③ 当/WR2、/XFER两个控制信号端都有效时，8位 数据再次被锁存到8位DAC寄存器，这时8位D/A 转换器开始工作，8位数据转换为相对应的模拟电 流，从Iout1和Iout2输出。
2019Байду номын сангаас10/23
25
第4章 过程通道与人机接口
2019/10/23
图 4. 10 PC总线的数字 量输入输出模板原理图
26
第4章 过程通道与人机接口
4.2 模拟量输出通道
2019/10/23
27
第4章 过程通道与人机接口
本节主要内容
D/A转换器原理 D/A转换器芯片及接口电路 D/A转换器的输出 D/A转换器接口的隔离技术 D/A转换模板的标准化设计
2019/10/23
12
第4章 过程通道与人机接口
4.1.2 数字量输入通道(4)
(1)．小功率输入调理电路
消除由于触点机械扰动而产生的震荡信号
＋5V R1 R2
K1
C1
0
R3 0 0 ＋5V 1
R4 1
(a) 采用积分电路
1 (b) 采用RS触发器
图 4.2 小功率输入调理电路(消除抖动)
2019/10/23
3
第4章 过程通道与人机接口
本章主要内容
数字量输入输出通道 模拟量输出通道 模拟量输入通道 人机接口
2019/10/23
4
第4章 过程通道与人机接口
4.1数字量输入输出通道
数字量的种类 数字量输入通道 数字量输出通道 数字量输入输出通道的标准化设计
2019/10/23
5
第4章 过程通道与人机接口
4.1.2 数字量输入通道(7)
(1)．漏极输入
＋24V
R1
传感器 R2
COM
图 4.4 漏极输入的数字量输入接线原理框图
2019/10/23
16
第4章 过程通道与人机接口
4.1.2 数字量输入通道(8)
(2)．源极输入
＋24V R1
传感器
R2
M
图 4.5 源极输入的数字量输入接线原理框图
2019/10/23
2019/10/23
24
第4章 过程通道与人机接口
4.1.4 数字量输入输出通道的标准化设计(1)
• 在计算机控制系统中，开关量的输入输出 接口极其普遍。在设计上，一般都将开关 量的输入输出接口做在同一块模板上，这 样可以节省硬件成本，充分利用计算机的 有限资源，方便用户使用。
• 图4.10给出了PC总线的DIO模板原理图
器
路
来自生 产过 程
地址译码电路
图4.1 . 数字量输入通道结构
2019/10/23
11
第4章 过程通道与人机接口
4.1.2 数字量输入通道(3)
2．输入调理电路
• 外部装置或生产过程的状态信号，可能是 电压、电流、开关的触点等，会引起瞬时 的高压、过低压、接触抖动等现象
• 为了将外部开关量引入到计算机，必须将 现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、 隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑 信号，这些功能称为信号调理。
图4.13 DAC0832接口电路
39
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（7）
2. 12位D/A转换器芯片DAC1210 与8位DAC0832的2点区别
– 分 辨 率 为 12 位 ， 有 12 条 数 据 输 入 线 （DI0~DI11），采用24脚双立直插式封装。
4.1.1 数字量的概念及种类(1)
• 数字量（开关量）的概念
– 开关的闭合与断开 – 指示灯的亮与灭 – 继电器或接触器的吸合与释放 – 电机的启动与停止 – 设备的安全状况等。
2019/10/23
6
第4章 过程通道与人机接口
4.1.1 数字量的概念及种类(1)
2019/10/23
Zelio Relay可插拔式中间继电器
– 可用字节控制信号BYTE1/2控制数据的输入 • 该 信 号 为 高 电 平 时 ， 12 位 数 据 （DI0~DI11）同时存入第一级的两个输入 寄存器；
•当该信号为低电平时，只将低4位数据 （DI0~DI3）存入低4位输入寄存器。
2019/10/23
40
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（8）
2019/10/23
9
第4章 过程通道与人机接口
4.1.2 数字量输入通道(1)
• DI的任务: 把外界被控对象的开关状态信号、
或数字信号送至计算机或微处理器。
2019/10/23
10
第4章 过程通道与人机接口
4.1.2 数字量输入通道(2)
1．数字量输入通道的结构
PC总线
输 入 缓 冲
输 入 调 理 电
2019/10/23
37
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（5）
(3)DAC0832 的工作方式
– 双缓冲方式 – 单缓冲方式 – 直通方式
2019/10/23
38
第4章 过程通道与人机接口
4.2.2 D/A转换器芯片及接口电路（6）