TPS系统IO卡件介绍

TPS系统I/O卡件介绍

发布时间：2009-10-14 作者：樊庆欣

Honeywell TPS系统UCN网的PMM成为目前众多企业采用的首选过程管理器，负责PMM与现场信息采集作用的I/O处理器是此系统至关重要的组成部分，它的好坏直接影响控制室对现场信息的了解，以及根据信息对现场设备所进行的调节和控制，因此直接关系到企业生产的安全性和可靠性。

I/O卡件的功能：

I/O卡件与现场终端端子相连，对所有现场输入/输出信号进行处理

模拟输入：将来自现场变送器、检测元件的信号转换成工程单位信号，完成监视或供其它I/O 单元进行运算控制。

模拟输出：对输出参数提供独立的D/A转换，用于控制现场的调节阀或其它执行机构。

数字输入：将来自现场的数字输入信号经转换，以指示现场过程设备的状态或供其它PM数据点使用。

数字输出：向现场提供数字式输出的驱动切断阀门、机泵等现场设备。

I/O卡件的种类：

根据卡件所处理信号的不同，可以分为：AO、DO、DI、HLAI、LLAI、LLMUX、STI、SDI 等多种。

I/O卡件主要硬件组成：

A、处理器：采用80C31和80C32处理器。

B、程序存储器：采用27C512—64K存储单元、27C256—32K存储单元

C、数据存储器：采用HM62256－10T 32K存储量

D、时钟发生器：外接12KHZ晶振，由CPU内部振荡器产生工作时钟。

E、脉冲宽度调节器及电压调节器：SG2524/SG1524产生基准电压和振荡频率，实现DC －DC转换，以提供I/O板卡稳定工作所需的电压。

F、数据输入/输出器件：串行接口：DS75176/3695等；由触发/驱动器件组成的并行输入扩展SCC2697(LLMUX)、HC374(DI)、HC244(HLAI); 并行输出扩展HC374(AO-8)、HC273（DO）等其它标准接口器件.

G、外围控制器件：完成逻辑关系运算、控制功能。

I/O卡件的总线：

A、数据总线：8位并行数据总线对应CPU的P0.0－P0.7和一对串行收发线RXD/TXD.

B、地址总线：ROM地址线为15位，低8位对应CPU的P0.0－P0.7口、高7位对应P2.0－P2.6，剩余一条P2.7作为控制选通端和PSEN、RD一起对ROM的OE端选通。

RAM地址线为13位，低8位对应CPU的P0.0－P0.7口、高5位对应P2.0－P2.4。

C、控制总线：对应CPU 80C31/80C32的P3口，实现晶振输入、计数、中断、读写等功能。

根据卡件内各部分电路完成功能的不同，将卡件内电路分为三个主要部分：电源线路、数据通讯及处理线路、控制线路。

电源线路：实现DC－DC转换，提供板卡稳定工作所需的电压。

数据通讯及处理线路：CPU对程序、数据、上级命令、现场信号采集等信息，进行运行、收发、计算等处理。

控制线路：实现逻辑控制如：选通、读写、中断、计数、触发、驱动等功能。

下面以HLAI卡件为例，分析其主要线路原理：

1、电源线路：

将外加＋24V直流输入电压转换成卡件稳定工作所需的＋24V、＋5V、＋18V、－12V等直流电压。其电压转换电路图如下：

2、数据通讯及处理线路：

a、数据总线和地址总线：

数据总线为8位，对应CPU的P0.0－P0.7口，此组接口还作为地址总线的低8位，经地址锁存器HC373后，连接到ROM和RAM的地址线。CPU每访问一次外部RAM，计数器ALE计数一次，输出为高，直接控制HC373的CP端。

ROM和RAM的高位地址线直接和CPU的P2口相连，多余的地址线作为控制线用，例：P2.7作为ROM输出的控制线之一，和PSEN、WR一起控制读出ROM中的程序。

CPU对RAM的读写直接通过RD、WR进行控制。

线路图如下：

b、80C32与PMM I/O LINK的数据通讯线路：

PMM发出的控制、数据采集或传送、地址确认等信息通过由HC244扩展的并行接口和

DS75176（或3695）组成的串行接口连接到I/O卡件的处理器80C32。

此部分的线路图如下：

c、信号采集和转换线路

这部分线路展示了I/O卡件对现场某一信号的采集和处理的过程。

首先由80C32发出采集某一路信号的控制指令，经HC273触发后Y0和Y1作为DG509（双4选1多路选择器）的地址选通端A0和A1，Y2~Y7作为输入，经HC237(3-8译码)后，输出Q0~Q5作为6个DG509的输出使能端，被选中的数据通过D0、D1输送到模拟信号处理器，经模拟比较器，送到A/D转换器件，转换后的信息经HC244送给I/O处理器80C32，完成数据的采集和处理。

这部分的线路原理图如下：

3、控制线路：

主要完成逻辑控制，保证CPU的稳定、正常运行。控制线有自己独特的线路组织形式，以实现其特有的控制功能。不同控制线路的复杂程度也相差很大。下面是HLAI卡80C32 INT1的线路结构：

图示表明，采集的信息经A/D转换完毕后，向CPU发出中断信号。