计算机控制PPT课件

.
16
❖ 频率量输出的控制目标也分为两类。
❖ 一类是与频率大小有关的频率量调制系统，如PWM控 制设备，该类信号需要将计算机输出的频率量做适当调节 以满足设备的要求，再接入执行机构。
❖ 另一类是应用在比较慢速的控制执行设备上，此类设 备的控制与电压大小有关，可通过F/V变换来实现，计算 机只需改变频率大小来控制输出电压的幅值。
.
11
❖ (2)当传感器或变送器输出信号电压较大时，多路开关 可直接和传感器（或变送器）输出相连，并在多路开关后 设置放大电路，如图所示。
传感器 传感器
传感器
多路 开关
可编
A/D
计
程增
算
益放
增益选择控制
机
大
多路控制选择
❖ 多路频率开关信号可省略A/D转换，只需要将各路频 率信号通过放大、整形后送入计算机的I/O口或中断入口
.
8
信号类型
高电压大电 流模拟信号
低电压小电 流模拟信号
频率信号 开关信号
输入通道结构类型
电压变送器 A/D
电流变送器
I/V变换
V/F
计算机 计算机
小 电 压 信 号 放 大
A/D
计 算 机
小 电 流 信 号 I/V变 换
放 大
V/F
计 算 机
放 大
整 形
计 算 机
防 抖
整 形 计 算 机
.
9
Байду номын сангаас
输入通道结构类型图
.
12
❖ 三 、输出过程通道的结构类型
❖ 输出过程通道根据输出信号形式和控制对象的特点， 其结构形式如图所示。
开关量
光电隔离
计 算 数字量
光电隔离
机 控 制 系 频率量
光电隔离
统
功率开关驱动
开关量执行机构
D/A 直流驱动功放
数字量输出控制
直流伺服机构
数字量执行机构
频率量输出信号调节 F/V 直流驱动功放
开关量信号输出直接控制系统开关量执行机构，通道 中要考虑功率驱动的问题。
.
15
❖ 数字量输出的控制目标一般有两类，
❖ 一类是与模拟电压大小成比例的执行机构，此时数字 信号要经过数模（D/A）转换和功率放大后驱动执行机构；
❖ 另一类是直接数字量控制设备，此类设备具有数字识 别执行机构，如数字电路等。
.
19
❖ 一、 接口技术
❖ 在计算机控制系统中，CPU与外设所交换的信息有数 据信息、控制信息和状态信息，
❖ I/O接口中有三种端口，即数据端口、状态端口和控 制端口，负责对应信息的传送。
.
20
❖ 接口技术就是研究计算机与外设之间如何交换信息的 技术，它主要包括以下几个方面的内容： ❖ （1）数据缓冲； ❖ （2）功能寻址； ❖ （3）命令译码； ❖ （4）同步控制； ❖ （5）数据转换; ❖ （6）电平转换； ❖ （7）中断接口； ❖ （8）总线驱动；
❖ 由于生产过程中信号的种类、性质、数量、大小、工 作环境和控制要求等诸多方面的不同，在过程通道的设计 和实现上，需要采用合适的输入过程通道。
.
6
❖ 2、输出过程通道
❖ 输出过程通道是指从计算机到被控设备控制信号和参 数的传输通道。
❖ 在模拟量输出通道中，需采用数模转换器D/A将计算 机输出的数字信号转换成模拟量控制信号输出给执行机构， 由执行机构直接作用于生产过程的被控对象进行控制或调 节。
.
17
第二节 输入输出接口
❖ 接口是计算机控制系统各通道中多个设备协调一致工 作的重要保证，是过程通道和人机联系系统设计的基础， 它具有以下功能： ❖ （1） 数据缓冲功能； ❖ （2）信号转换功能； ❖ （3）驱动功能； ❖ （4）中断管理功能：
.
18
❖ 接口（I/O）根据数据传输的时间关系可分为并行接 口和串行接口，根据数据传输的方向可分为输入接口和输 出接口。
频率量调制系统
直流伺服机构
输出过程通道结构
.
13
❖ 计算机以数字信号通过I/O口或数据总线送给控制对象。
❖ 这些信号形态主要有开关量、二进制数字量和频率量， 可直接用于开关量、数字量系统及频率调制系统，但对于 模拟量控制系统，则应通过数/模转换器变换成模拟量控 制信号。
.
14
输出通道具有小信号输出、大功率控制的特点，并且 接近控制对象，环境恶劣，电磁、机械干扰较为严重。
第二章 过程通道与输入输出接口
.
1
❖ 1.过程通道的定义 ❖ 过程信号与计算机数据之间变换传递的电路称为输 入输出过程通道，简称过程通道。
2.过程通道的分类: 模拟量输入通道; 模拟量输出通道; 数字量输入通道; 数字量输出通道。
.
2
❖ 3、输入输出接口定义
❖ 输入输出接口是计算机与外部设备进行数据交换的 通道和桥梁。
❖ 数字量输出通道是将计算机输出的数字信号变换成执 行器所要求的电平，一般需要信号隔离、功率驱动等。
.
7
❖ 二、输入过程通道的结构类型 ❖ 输入通道的结构主要取决于生产过程的环境、控制要 求和输入信号的种类、性质、数量、大小。在不考虑前端 传感器的类型情况下，输入通道结构归纳起来大致可以分 为以下几种： ❖ 1、单信号通道类型 ❖ 单信号常见有以下几种类型： ❖ 高电压、大电流模拟信号； ❖ 低电压、小电流模拟信号； ❖ 脉冲信号； ❖ 开关信号； ❖ 它们对应的输入通道结构如图所示。
.
21
❖ CPU与外设交换信息通常采用总线形式。
❖ 输入接口是实现将外部设备的各种信息输入到计算 机，输出接口是实现将计算机的各种信息输出到外部设 备。
.
3
本章内容
❖ 1、过程通道的一般结构 ❖ 2、输入输出接口 ❖ 3、模拟量输入通道 ❖ 4、模拟量输出通道 ❖ 5、数字量输入输出通道
.
4
第一节 过程通道的一般结构
❖ 一、输入输出过程通道的基本概念 ❖ 计算机控制系统中过程通道的一般结构，如图所示。
❖ 2. 多信号输入通道类型
❖ 在多信号输入通道中，根据多路模拟开关的位置不同， 有两种模拟量输入通道结构。 ❖ (1)当传感器的输出信号较微弱时，应该先对信号进行 放大，再经多路开关分时采样，避免经多路开关造成较大 误差，如图所示。
.
10
传感器
放大
A/D
计
传感器
放大
多路
算 机
开关
传感器
放大
多路信号多路放大输入过程通道结构
输入过程通道
输入通道
控
制
数据/地址总线
系
统
输出通道
信号输
出接口
测 控 设 备
控制执
行机构
输出过程通道
输入输出过程.通道结构
5
❖ 1、输入过程通道
❖ 输入过程通道是指从被控设备到计算机的物理信号传 输和变换的通道。
❖ 输入过程通道主要是实现被控设备和计算机之间的原 始参数和信号的变换、调理、传递和抗干扰。