计算机控制技术 第二章
计算机控制技术 第2章 工业控制计算机简介
(2) 元器件筛选 除进行一般静态与动态技术指标的测试外， 需进行高温老化与高低温冲击试验，以剔除早期 失效的器件。
(3) 接插件和各种开关采用双触点结构，并对其表面 进行镍打底镀金处理。 (4) 安装工艺 当前的发展趋势是采用多层印制电路板高密度 表面安装技术，减少印制电路板面积和提高抗干 扰性能，以减少外引线数目和长度。
27
6. 现场控制站的可靠性与可维护性
在DCS中，现场控制站是直接与生产过程相联系 的单元，因此对它提出了最高的可靠性要求。目前平 均无故障工作时间(MTBF) ≥10万小时，而平均修复时 间（MTTR）≤10分钟，为保证这么高的可靠性指标， 所采取的技术措施有以下几个方面： (1) 元器件选用 采用低额定值的原则，即将功率额定值与使用 温度的额定值分别控制在其标准额定值的50％和75 ％以内。另外，尽量选用CMOS电路与专用集成电 路(ASIC)，能显著降低功耗与减少外引线，大大提 高可靠性。
2
②实时性好： 工控机对生产过程进行实时控制与监测，因此要 求它必须实时地响应控制对象各种参数的变化。当过 程参数出现偏差或故障时，工控机能及时响应，并能 实时地进行报警和处理。为此工控机需配有实时多任 务操作系统(RTOS)。
实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够 在限定的时间内对外来事件做出反应的特性。 主要考虑两个要素： 一是根据生产过程出现的事件能够保持多长的时间； 二是该事件要求计算机在多长的时间以内必须做出反 应，否则，将对生产过程造成影响甚至造成损害。
23
6）信号调理板 在DCS系统中，输入信号中存在各种微弱信 号或强电信号，它们是不能直接输入I／O功能模 板上的，必须先将其转化为0~5V或4~20mA的标 准信号，这项工作就是由信号调理板 来完成。 这些信号调理功能包括： 信号放大 隔离 多路复用 滤波 传感器激励 同步采样与保持
计算机控制技术课件：第2章 模拟量输出通道2
接
多
采样保持器
V/I
通道1
PC
口
路
总
电
D/A
开
线
路
关
采样保持器
V/I
通道n
图 2-1 （b）共享D/A结构
特点：1、多路输出通道共用一个D/A转换器
2、每一路通道都配有一个采样保持放大器 3、D/A转换器只起数字到模拟信号的转换作用 4、采样保持器实现模拟信号保持功能 5、节省D/A转换器，但电路复杂，精度差，可靠低、占用
由与门、非与门组成的输入控制电路来控制3个寄存器 的选通或锁存状态。其中引脚（片选信号、低电平有 效）、（写信号、低电平有效）和BYTE1/（字节控制 信号）的组合， 用来控制 8 位输入寄存器和 4 位输入 寄存器。
(MSB) DI11 DI10 DI9 DI8 DI7 DI6 DI5 DI4
DI3 DI2 DI1 DI0 (LSB)
XFER(Transfer Control Signal):传送控制信号，输入 线， 低电平有效。
IOUT1：DAC电流输出端1，一般作为运算放大器差动输 入信号之一。
IOUT2：DAC电流输出端2，一般作为运算放大器另一个 差动输入信号。
Rfb：固化在芯片内的反馈电阻连接端，用于连接运算放 大器的输出端。
(MSB) DI7 DI6 DI5 DI4 DI3 DI2 DI1 DI0 (LSB)
ILE
CS WR1
XFER WR2
D
Q
8位 输入 寄存器
D
Q
LE1
D
Q
8位
DAC 寄存器
8位 DAC 转换器
D
Q
LE2 当LE=1时,输出数 据随输入变化。
计算机控制技术 第2章
ymax − ymin q= n 2 −1
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3.采样保持器 3.采样保持器
(1)孔径时间和孔径误差的消除 (1)孔径时间和孔径误差的消除 孔径时间、 孔径时间、孔径误差 孔径误差的消除 u = U m sin ωt
du = U mω cos ωt = U m 2π f cos ωt dt
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2.I/O端口地址译码方法及电路形式 2.I/O端口地址译码方法及电路形式 （1）固定地址译码
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（2）开关选择译码
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I/O端口地址译码技术 2.1.2 I/O端口地址译码技术
1. I/O端口地址译码电路信号 I/O端口地址译码电路信号
译码电路不仅与地址信号有关，而且与控制信号有关。 译码电路不仅与地址信号有关，而且与控制信号有关。 其中，ISA总线中 使用A0 总线中， A0～ IOW、 等信号组合。 其中，ISA总线中，使用A0～A9 、IOW、IOR 等信号组合。
σ =
∆ u ⋅ 100 = 2π ft A / D ⋅ 100 Um
(2)采样保持原理 (2)采样保持原理
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3.采样保持器 3.采样保持器
（3）常用的采样保持器 常用的采样保持器 常用的集成采样保持器有LF398 AD582等 LF398的采样 LF398、 常用的集成采样保持器有LF398、AD582等，LF398的采样 控制电平为“ ，保持电平为“ ，AD582相反 相反。 控制电平为“1”，保持电平为“0”，AD582相反。引脚排列如 下图所示。 下图所示。
(完整版)计算机控制技术第二章习题答案整理及详解(.04.26修改版SK)
be i ng 第2章 习题参考答案1.什么是接口、接口技术和过程通道？答：接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。
接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。
过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。
2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。
答：数字量输入接口设片选端口地址为port MOV DX,portMOV DPTR,PORTMOVX A,@DPTRINAL,DX74LS244PC 总线*IOR(*RD)_数字量输出接口MOV AL,DATA MOV A,DATAMOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUTDX,ALMOVX @DPTR,A3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
输出信号PC 总线(*WR)程序：ORG 0000HMOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0MOV R6，#08H ；通道数送R6MOV IE，#84H ；开中断SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXTCLR EX1 ；8路采样结束，关中断END中断服务程序：ORG 0003H ；外中断1的入口地址AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址ORG 1000HMOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区RETI ；中断返回ORG 0000HMOV R1，#30HMOV R2，#0F0HA1: MOV DPTR, R2MOVX @DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOPMOVX A, @DPTRMOV @R1，AINC R2INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.用12位A/D 转换器AD574与PC/ISA 总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
计算机控制技术第二章
第二章输入输出接口与过程通道在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的控制，要将对象的被控参数及运行状态，按要求的方式送人计算机处理，再将结果以数字量的形式输出，并将数字量变换为适合生产过程控制的量，因此在计算机接口和生产过程之间，必须设置信息的传递和变换装置，这个装置就称之为过程输入输出通道，也叫I／O通道。
2.1 过程输入输出通道概述2.1.1 过程输入输出通道的类型及功能根据过程信息的性质及传递方向，过程输入输出通道可分为模拟量输人通道、模拟量输出通道、数字量(开关量)输入通道、数字量(开关量)输出通道等几种类型。
生产过程的被调参数(如温度、压力、流量、速度、位移等)，一般是随时间连续变化的模拟量，通过检测元件和变送器转换为对应的模拟电压和电流。
由于计算机只识别数字量，故模拟电信号必须通过模拟量输入通道转化为数字量后，才能送人计算机。
对于生产现场的状态量(如开关、电平高低、脉冲量等)也不能为计算机直接接受，因此数字量(开关量)输入通道将状态信号转变为数字量送入计算机。
计算机控制生产现场的控制通道也有两种，即模拟量输出通道和数字量输出通道。
计算机输出的控制信号以数字形式给出，若执行元件要求提供模拟电压或电流，则采用模拟量输出通道将数字量转换为模拟电压或电流，若执行元件要求数字量(开关量)，则应采用数字量输出通道，将计算机输出的数字量经处理和放大后输出。
由此可见，过程输人输出通道是计算机和工业生产过程相互交换信息的桥梁。
2.1.2 过程输入输出通道与CPU交换的信息类型过程输入输出通道与CPU交换的信息类型有三种：(1)数据信息反映生产现场的参数及状态的信息，它包括数字量、开关量和模拟量。
(2)状态信息又叫应答信息、握手信息，它反映过程通道的状态，如准备就绪信号等。
(3)控制信号用来控制过程通道的启动和停止等信息，如三态门的打开和关闭、触发器的启动等。
接口电路含这三类信息交换的端口。
2.1.3 过程通道的编址方式由于计算机控制系统一般都有多个过程输人输出通道，因此需对每一个过程输入输出通道安排地址。
第2章 计算机控制技术
图 2．9
固态继电器及用法□□
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2．2
A/D 转换器及其接口技术□□
A/D 转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器件或装置，它是一个模拟系统和计算 机之间的接口，它在数据采集和控制系统中，得到了广泛的应用。常用的 A/D 转换方式有逐 次逼近式和双斜积分式，前者转换时间短(几个微秒～几百个微秒)，但抗干扰能力较差；后 者转换时间长(几十个毫秒～几百个毫秒)，抗干扰能力较强。在信号变化缓慢，现场干扰严 重的场合，宜采用后者。□ 常用的逐次逼近式 A/D 转换器有 8 位分辨率的 ADC0809，12 位分辨率的 AD574 等；常用 的双斜积分式 A/D 转换器有 3 位半(相当于 2 进制 11 位分辨率)的 MC14433， 4 位半(相当于 2 进制 14 位分辨率)的 ICL7135 等。□ A/D 转换器的主要技术指标有转换时间、分辨率、线性误差、量程、对基准电源的要求 等。 ·转换时间：指完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。□ ·分辨率：通常用数字量的位数 n(字长)来表示，如 8 位、12 位、16 位等。分辨率为 n n 位表示它能对满量程输入的 1/2 的增量作出反映，即数字量的最低有效位(LSB)对应于满量 n 8 程输入的 1/2 。若 n=8，满量程输入为 5．12V，则 LSB 对应于模拟电压 5．12V／2 =20mV。 ·线性误差：理想转换特性(量化特性)应该是线性的，但实际转换特征并非如此。在满 量程输入范围内，偏离理想转换特性的最大误差定义为线性误差。线性误差常用 LSB 的分数 表示，如(1/2)LSB 或±1LSB。□ ·量程：即所能转换的输入电压范围，如-5V～+5V,0～10V，0～5V 等。□ ·对基准电源的要求：基准电源的精度对整个系统的精度产生很大影响。故在设计时， 应考虑是否要外接精密基准电源。
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be i ng 第2章 习题参考答案1.什么是接口、接口技术和过程通道？答：接口是计算机与外设交换信息的桥梁，包括输入接口和输出接口。
接口技术是研究计算机与外部设备之间如何减缓信息的技术。
过程通道是计算机与生产过程之间的信息传送和转换的连接通道。
2.采用74LS244和74LS273与PC/ISA 总线工业控制机接口，设计8路数字量（开关量）输入接口和8路数字量（开关量）输出接口，请画出接口电路原理图，并分别编写数字量输入和数字量输出程序。
答：数字量输入接口设片选端口地址为port MOV DX,portMOV DPTR,PORTMOVX A,@DPTRINAL,DX74LS244PC 总线*IOR(*RD)_数字量输出接口MOV AL,DATA MOV A,DATAMOV DX ，port MOV DPTR,PORT OUTDX,ALMOVX @DPTR,A3.用8位A/D 转换器ADC0809与8051单片机实现8路模拟量采集。
请画出接口原理图，并设计出8路模拟量的数据采集程序。
输出信号PC 总线(*WR)程序：ORG 0000HMOV R0，#30H ；数据区起始地址存在R0MOV R6，#08H ；通道数送R6MOV IE，#84H ；开中断SETB IT1 ；外中断请求信号为下跳沿触发方式MOV R1，#0F0H ；送端口地址到R1NEXT：MOVX @R1，A ；启动A/D转换LOOP:SJMP LOOPINC R0INC R1DJNZ R6，NEXT ；8路采样未接受，则转NEXTCLR EX1 ；8路采样结束，关中断END中断服务程序：ORG 0003H ；外中断1的入口地址AJMP 1000H ；转中断服务程序入口地址ORG 1000HMOVX A，@R1 ；读入A/D转换数据MOV @R0，A ；将转换的数据存入数据区RETI ；中断返回ORG 0000HMOV R1，#30HMOV R2，#0F0HA1: MOV DPTR, R2MOVX @DPTR, ALOOP: JNB P3.2 , LOOPMOVX A, @DPTRMOV @R1，AINC R2INC R1CJNE R2, 0F7H, A1END4.用12位A/D 转换器AD574与PC/ISA 总线工业控制机接口，实现模拟量采集。
《计算机控制技术》第二章数字量
简称DO通道。 路和输出驱动电路等组成。
1 .普通三极管驱动电路
当驱动电流只有十几 mA或几十 mA时，只要采用一 个普通的功率三极管就能构成驱动电路，如图 4-6所示。
+5V
330
Di 7406
3.3K
LED 三极管
图4-6 小功率三极管输出电路
• 2. 达林顿驱动电路
当驱动电流需要达到几百毫安时，如驱 动中功率继电器、电磁开关等装置，输出电 路必须采取多级放大或提高三极管增益的办 法。达林顿阵列驱动器是由多对两个三极管 组成的达林顿复合管构成，它具有高输入阻 抗、高增益、输出功率大及保护措施完善的 特点，同时多对复合管也非常适用于计算机 控制系统中的多路负荷。
+24V
负荷线圈
Di
1B
7406
1C 达林顿复合管
GND
链接动画
图 4-8 达林顿阵列驱动电路
• 4.3.2 继电器驱动电路
电磁继电器主要由线圈、铁心、衔铁和触 点等部件组成，简称为继电器，它分为电压继 电器、电流继电器、中间继电器等几种类型。 继电器方式的开关量输出是一种最常用的输出 方式，通过弱电控制外界交流或直流的高电压、 大电流设备。
① 小功率输入调理电路
5V R1 R2
C
S
S
R1
+5V
R2
（a） 采用RC滤波电路
（b）采用RS触发器
图7—2 小功率输入调理电路
从开关、继电器等接点输入信号。将接点的接通和断开 动作，转换成TTL电平信号与计算机相连。为了清除由于接 点的机械抖动而产生的振荡信号，通常采用RC滤波电路或 RS触发电路。
图4-7给出达林顿阵列驱动器MC1416的结构图与
计算机控制技术课件第2章
=
[
y(kT ) (t kT )]est d t
-
k 0
y(kT )[ (t kT )]est d t k 0
（2-6） （2-7） （2-8）
一、Z变换
根据广义脉冲函数δ(t)的性质：
(t kT )est d t=eskt
（2-9）
所以
Y *(s) y(kT )eskT k 0
Z变换 数学模型
一、Z变换
（一）Z变换的定义
设连续函数y(t)是可以进行拉氏变换的，它的拉氏变换被定义为：
y(s) L[ y(t)] y(t)est d t
y(t)被采样后的脉冲采样函数y*(t)为：
y*(t) y(kT ) (t kT ) k 0
它的拉氏变换式为：
Y *(s) L[ y*(t)] y*(t)est d t
Y (s) M (s) N (s)
（2-18）
式中，M(s)与N(s)都是复变量s的多项式，若将Y(s)分解成部分分式形式：
n
Y (s)
Ai
i1 s ai
（2-19）
它是相应的连续时间函数，y(t)为诸指数函数Aie-ait之和，这样利用已知的典
型函数Z变换，便可求出环节和系统的Z变换。
一、Z变换
y(t) y(t) (t kT ) k 0
其中 (t kT)表示发生在 t kT 时刻的理想采样脉冲。
假设y*(t)与采样时刻无关则上式可以描述为：
y(t) y(kT ) (t kT ) k 0
（2-1） （2-2）
二、信号的采样、采样周期和采样定理
香农采样定理：原信号频率的最高频率为max，采样频率为s
计算机控制技术
第二章 计算机控制系统 基础
计算机控制技术PPT第2章
VO
⑵ R-2R倒T型电阻网络D/A转换器
组成：电子开关、T型电阻 网络、运算放大器、参考电压
Di(i=0,1,2,3)是D/A转换器的数字输入,Ki(i=0,1,2,3)是电子开关 Di=1, Ki投向右端, Di=0, Ki投向左端 I=VREF/R I∑=? I3=? I/2=2-1I VOUT=-I∑Rfb I2=? I1=? I0=?
第二章
㈠ 教学目标
过程输入输出通道技术
介绍计算机控制系统中过程输入输出通道的基本结构和功能， D/A转换器原理及其接口技术，A/D转换器及其接口技术。
㈡ 学习要求
●理解过程输入输出通道的基本结构 ●理解D/A转换器和A/D转换器的原理 ●掌握常用D/A转换器及其接口技术 ●掌握常用A/D转换器及其接口技术 ●了解数据采集系统的组成和设计方法
vout
t
地址：98H～9BH
方波程序 ORG MOV LP: MOV OUT CALL MOV OUT CALL JMP END 0200H DX，98H AL，0FFH DX，AL DELAY AL，00H DX，AL DELAY LP ；形成方波底宽 ；形成方波顶宽 ；置下限电平 ；置上限电平
7
vout
0 80H
VREF为正
D
VREF为负
VOUT2 = -I’*2R =-(VREF/2R+ VOUT1/R)*2R D =-(VREF-VREF 7 ) 2 7 =VREF D-72 2
⑶ 接口技术
+5V
VR
Vcc
VREF Rfb IOUT1
D0 D1 : : D6 D7
A0 A1 A9 AEN IOW
⑴ DAC0832的内部结构、主要特点及引脚功能 ①内部结构及主要特点
第二章 计算机控制技术
逐位逼近式A/D转换原理
• 一个n位A/D转换器是由n位寄存器、n位
D/A转换器、运算比较器、控制逻辑电路、 输出锁存器等五部分组成。现以4位A/D转 换器把模拟量9转换为二进制数1001为例， 说明逐位逼近式A/D转换器的工作原理。
反馈电压 VO V IN 模拟量 输 入 启动 CLK 控制时序和 逻辑电路 逐位逼近寄 存 器 (SAR) 比较器 VC D / A转 换 器 数字量 输 出 锁存器 D0 D1 D2 D3
采样保持器的工作过程
零阶采样保持器是在两次采样的间
隔时间内，一直保持采样值不变直到 下一个采样时刻。它的组成原理电路
与工作波性如图(a)、(b)所示。
采样保持器由输入输出缓冲放大器
A1、A2和采样开关S、保持电容CH等 组成。采样期间，开关S闭合，输入电
压VIN通过A1对CH快速充电，输出电
压VOUT跟随VIN变化；保持期间，开关
第一节 信号的采样与复现
• 生产过程的状态和参数输入到计算机
是通过采样来完成的，采样保留了连 续信号在采样时刻的信息，而不计采 样间隔之间的信息。 • 采样频率高时，采到的信号密集，采 样信号就可以近似代表原来的连续信 号。
信号的采样与重构
• 控制系统中信号的分类
– 模拟信号：信号是时间的连续函数 – 离散信号：信号是时间上的离散序列 • 采样 计算机每隔一定时间T采入一次模拟信号 的瞬时值的过程，我们称之为采样，时间 间隔 T称为采样周期。采样过程也称为连 续信号的时间离散化过程。
2、转换精度（误差）
实际输出值与理论值之间的最大偏 差，转换精度反映了一个实际A/D转 换器与一个理想A/D转换器的差值。
注：即使分辨率很高，但是可能由于温
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ISA总线插槽有一长一短两个插口，长插口有62个引脚， 以A31～A1和B31～B1表示，分别列于插槽的两面；短插 口有36个引脚，以C18～C1和D18～D1表示，也分别列于 插槽的两面。ISA总线插槽如图所示。
D18 D1
C18 B31
C1 B1
A31
图5 ISA总线插槽图
A1
2
PCI总线
PCI总线（Peripheral Component Interconnect， 外围部件互连总线）是介于CPU芯片级总线与系统总线之 间的一级总线。外设通过局部总线与CPU的数据传输率得 以大大提高。PCI总线支持64位数据传送、多总线主控模 块和线性猝发读写和并发工作方式。PCI引脚图如图6所 示。 其主要特点如下： ①PCI总线时钟为33MHz，与CPU时钟无关，总线带宽为 32位，可扩充到64位。 ②PCI传输率高：最大传输率为133MB/s（266MB/s）， 能提高硬盘、网络界面卡的性能；充分发挥影像、图形及 各种高速外围设备的性能。 ③PCI采用数据线和地址线复用结构，减少了总线引脚数 ，从而节省线路空间，降低设计成本。
有关本课程学习的几点建议
本课程属于专业课,多媒体上课,信息量大,速度块;课件内容 比较多,上课重点讲解一些内容;有些内点在于: (1)和前续课程的联系,温故而知新；记笔记……; (2)前沿性的东西很多,新技术,新设备不断推陈出新,培养自己 自学能力
3
RS-485总线（1983年提出）
在许多工业过程控制中,往往要求用最少的信号线来完成通 信任务.目前广泛应用的RS-485串行接口总线就是为适应这种需 要应运而生的.它实际就是RS-422总线的变型,二者不同之处在于 ： RS-422为全双工,采用两对差分平衡信号线； RS-485为半双工,只需一对平衡差分信号线. RS-485更适合于多站互连(已经具备了现场总线的概念),一 个发送驱动器最多可连接大于32个负载设备,负载设备可以是被 动发送器、接收器和收发器.其电路结构是在平衡连接的电缆上 挂接发送器、接收器或组合收发器,且在电缆两端各挂接一个终 端电阻用于消除两线间的干扰.
图7 USB接口示例图
5
ARINC429总线（了解）
美国航空电子工程委员会1977年提出，并批准使用， 主要应用于航空电子设备及有关系统间的信息传输要求。
2.1.4 IPC输入/输出模板（了解）
2.工具软件 工具软件是技术人员从事软件开发工作的辅助软件,包括汇 编语言、高级语言、编译程序、编辑程序、调试程序、诊断程 序等,借以提高软件生产效率,改善软件产品质 量.(KEIL,PROTEL„„)
3．应用软件
应用软件是系统设计人员针对某个生产过程现时编制的控 制和管理程序,它往往涉及应用领域的专业知识.它包括过程输 入程序、过程控制程序、过程输出程序、人机接口程序、打印 显示程序和控制程序等.当今工业自动化的发展趋势是计算机 控制技术的控制与管理一体化,以便适应不断变化的市场需求. 而工业控制的应用软件就起着关键性的作用,因此它应具有通 用性、开放性、实时性、多任务性和网络化的特点. 现在许多专业化公司开发生产了商品化的工业控制软件, 如数据采集软件、工控组态软件、过程仿真软件等,这些都为 应用软件的开发提供了绝佳的使用平台.
4
PC/104总线（了解）
PC总线是IBM PC总线的简称,PC总线因IBM PC及其兼容 机的广泛普及而成为全世界用户承认的一种事实上的标 准.PC总线IPC,或称为工业PC机即IPC,即是脱胎于IBM PC机 发展起来的. 5
STD总线（了解）
STD总线是美国PRO-LOG公司1978年推出的一种工业控制 计算机的标准系统总线.该总线结构简单,全部56根引脚线 都有确切的定义。可以兼容各种通用的8位微处理器,如 8080、8085、6800等。可以升级为16位微处理器兼容总线。
2.1.3工控机的外部总线 外部总线是指用于计算机与计算机之间或计算机与其 它智能外设之间的通信线路，又称通信总线。常用的外部 总线有 IEEE-488 并行总线、 RS-232C 串行总线、 RS485 通信总线和USB总线。
1
2
IEEE-488并行通信总线（了解） RS-232C串行通信总线
RS-232C总线是由美国电子工业协会EIA于1969年 修定 的一种通信接口标准,专门用于数据终端设备和数 据通信设备之间的串行通信。目前RS-232C接口已成为计 算机的标准配置,如串行口COM1、COM2均为RS-232C总 线接口标准.
内部总线是IPC内部各组成部分进行信息传送的公共通道,是 一组信号线的集合.常用的内部总线有ISA PC总线和PCI总线等。
外部总线是IPC与其它计算机或智能设备进行信息传送的公 共通道。常用的外部总线有RS-232C、RS-485和USB通信总线等。
3．输入输出模板 模拟量和数字量输入输出通道。 4．人-机接口 人机接口是人与计算机交流的一种外设.它由标准的PC键盘、 鼠标、显示器和打印机等组成。 5.通信接口 通信接口是IPC和其它计算机或智能外设的接口,常用的 接口有RS-232C、RS-485和USB等接口。
必需的 地 址 和 数据线
AD 0 ~ AD31
可选的
AD32 ~ AD63
C/BE 0 ~ C/BE 3
PAR
C/BE 4 ~ C/BE 7
PAR64
PC总 线
REQ64
64 位 总 线 扩展信号
FRAME
ACK64
LOCK INTA INTB
接口控制 信号
TRDY
接口控制 中断信号 支持高速缓 存信号 边界扫描 信号
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ISA总线
IBM PC 总线是针对 Intel8088微处理器而设计的，其第 一个标准是 PC/XT 总线，它定义了8位数据线和 20位地址 和若干条控制线，共 62引脚。为了和 Intel80286 16位机兼 容，对 XT 总线在电气和机械特性上作了较大的扩充，在原 来 62引脚的基础上又增加了一个 36引脚插座而形成 AT 总 线。AT 总线将数据总线扩展为16位，地址总线扩展到 24位， 将中断扩充到 15个并提供了中断共享功能，而 DMA 通道也 扩充到 8个。AT总线也称 ISA （IndustryStandard Architecture）总线标准。 1989年，COMPAQ 公司联合 HP.AST 等 9家计算机公 司，在 ISA 总线基础上，推出了适应 32位微处理器的系统 总线标准 EISA （Extended IndustrialStandard Architecture）。
能和自动记录某个控制是在何时发生的.
7.磁盘系统 磁盘系统有半导体虚拟磁盘以及通用的软磁盘和硬磁盘或USB 盘。
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工控机软件组成
1．系统软件
系统软件用来管理IPC的资源,并以简便的形式向用户提供服务, 包括实时多任务操作系统RTOS、引导程序、调度执行程序等,其中 操作系统是系统软件最基本的部分,如MS-DOS和Windows (XP/2007/2010)等系统软件.
1.可靠性和可维修性好
2.实时性好
3.环境适应性强 4.丰富的输入输出模板 5.系统扩充性和开放性好 6.控制软件包功能强 7.系统通信功能强 8.冗余性
2.1.2工控机的内部总线 • 内部总线是指微机内部各功能模块间进行通信的总线， 。它是构成完整微机系统的内部信息枢纽。工业控制计算 机采用内部总线母板结构，母板上各插槽的引脚都连接在 一起，组成系统的多功能模板插入接口插槽，由内部总线 完成系统内各模板之间的信息传送，从而构成完整的计算 机系统。各种型号的计算机都有自身的内部总线。 • 目前工控领域应用较多的内部总线有STD总线、ISA总 线和PCI总线。
全双工
半双工
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USB总线
USB总线是PC机与多种外围设备连接和通信的标准接口,它 是一个所谓“万能接口”,可以取代传统PC机上连接外围设备的 所有端口(包括串行端口和并行端口),用户几乎可以将所有外设 装置——包括键盘、显示器、鼠标、调制解调器、打印机、扫 描仪及各种数字音影设备,统一通过USB接口与主机相接. 同时,它还可为某些设备(如数码相机、扫描仪等)提供电源（手 机充电）,使这些设备无须外接独立电源即可工作.USB是1995年 由称为“USB实现者论坛” (USB Implementer Forum)的组织 联合开发的新型计算机串行接口标准.
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工控机硬件组成
典型的工控机由加固型工业机箱、工业电源、主机板、显示 板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各类输入/输出接口模块、显 示器、键盘、鼠标、打印机等组成。
图1 工控机机箱图
图2 主板图
图3 底板图
图4 IPC的硬件组成框图
1．主机板 主机板由中央处理器（CPU）、内存储器（RAM、ROM）等部 件组成,它是IPC的核心。 2．系统总线（内部总线和外部总线）
IRDY STOP
DEVSEL
IDSEL
INTC
INTD
出错报告 仲裁 系统
PERR
SERR
REQ
SBO SDONE
TDI TDO
TCK
GNT
CLK RST
TMS
TRST
图6 PCI总线引脚图
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3•
⑵PCI总线PCI总线（了解） Compact
坚实的PCI总线，是标准PCI总线的改进。更加可靠， 插槽更多，可以热插拔。
6．系统支持板 IPC的系统支持板主要包括如下部分：
（1）程序运行监视系统,即看门狗定时器：当系统出现异常时能 使系统自动复位,恢复运行.
（2）电源掉电检测：其目的是为了及时检测到电源掉电后,立即 保护当时的重要数据和各寄存器的状态. （3）保护重要数据的后备存储器：采用带有后备电池的SRAM、 NOVRAM、EEPROM,能在系统掉电后保证数据不丢失. （4）实时日历时钟：用于定时自动执行某些控制功