第三章模拟量输入-输出系统
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17
采样及采样保持电路
18
电力系统中的模拟量有三种形式
• 快速变化的交流电流、交流电压等交流量 • 变化缓慢的控制母线及操作母线的直流电
压量 • 变化缓慢的非电量
19
采样
• 量化过程：1、把时间的连续信号按一定的时间 间隔变成时间的离散序列，称之为时间取量化； 2、逐一将离散信号电平转换为二进制数表示的 数字量，称之为幅值取量化。
• EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,电可擦可编程只读存储器
2
管理机模式
B8
C1 T1
B1
B3
B4
B9
Station A C2 T2
B2 B7
B5
B6
C7
1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123
RS232/RS485，300、600、1200、
电源范围：AC220V±20%、50Hz或DC220V±20%
安装形式：嵌入式
5
第三章 模拟量输入/输出系统
爱上模拟电路，一种细微而极致的美； 爱上数字电路，一种严谨而慎密的美； 爱上程序代码，一种自由而奔放的美； 爱上布线路板，一种优雅而流畅的美。
• 时间取量化的过程称之为采样，即在给定的时刻 对连续的信号进行测量。
• 采样周期Ts • 采样频率fs
20
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
1.2
PCM 脉冲
3
4
3
（有量化误差）
3
4
1
011 100 011 011 001 100
PCM 输出 011100011011001100
DEC 3000 AXP Alpha
CONTROL CENTRE
网络
通信管理机
RS232/484
保测控 保测控 保测控 保测控 护量制 护量制 护量制 护量制
3 返回
应用： 电动机监控、远方泵站监控、变配电自动 化、工厂自动化，抄表系统 配置： 网络接口： 以太网接口 路 数：4路 串行接口： RS232/RS485接口 路 数： 16路 对时接口： RS232/RS485接口（GPS接 口），占用标准串行接口 对时脉冲1路 人机接口：汉字液晶显示/键盘（面板） 1 路隔离串行通信接口（RS232），连接PC 机 电 源：AC220V/DC220V
1
• RAM Random-access memory • ROM Read Only Memory • EPROM Electrically Programmable Read -Only -
Memory 电可编程序只读存储器; Erasable Programmable Read Only Memory,可擦可编程 只读存储器; = erasable PROM, 可擦(可)编程只 读存储器
6
变电站综合自动化系统的微机系统 结构
• 微型机系统 • 开关量输入/输出回路 • 人机对话回路 • 通信回路 • 电源 • 模拟量输入/输出回路
7
8
模拟信号波型
V(源自文库)
0
数字信号波型
V(t)
0
t
t
9
模拟量输入通道的构成
• 电压形成回路 进一步的降低和变换电压和电流 • 模拟低通滤波（ALF）阻止频率高于某一数值的信号进入
4
机 箱：19英寸标准工业机箱
功能：
连接设备：数据采集设备、保护设备、远方控制设备、智能仪表、其它智 能设备。
连接协议：MODBUS、CDT等多种常用协议 用户提供的其他协议
接口类型：以太网接口、RS232、RS485接口
扩展接口：插板式设计，接口数量可以按需求任意配置（不大于最大配置）
性能：
接口速率：以太网接口，10Mb/S 2400、4800、9600、19200bit/s
13
Low-pass filter
• passes low-frequency signals but attenuates 消弱、衰减 (reduces the amplitude of) signals with frequencies higher than the cutoff关断 frequency.
电压形成回路
11
• 滤波器是一种选频装置，它允许输入信号 中的特定频率成分通过,同时抑制或极大地 衰减其它频率成分。
• 根据滤波器的选频特性，一般将滤波器分 为低通、高通、带通和带阻四种，
• 其对应的幅频特性如图所示，图中虚线为 理想滤波器的幅频特性。
12
⑴低通滤波器 通频带为0-fC2， fC2-∞为阻带。 ⑵高通滤波器 与低通滤波器相反,通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。 ⑶带通滤波器 通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。 ⑷带阻滤波器 与带通滤波器相反，阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。
• SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)数据采集与监视控制系统
• SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力 系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集 与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系 统以及电气化铁道上又称远动系统。
• SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与 调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行 监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、 参数调节以及各类信号报警等各项功能。
• It is sometimes called a high-cut filter
14
Question:为什么要在模拟量输入通 道中设置低通滤波器？
15
16
模拟量输出通道组成
• 接口电路interface circuit • 输出锁存output flip-latch • D/A转换器 Digital to Analog converter • 放大驱动电路magnify and drive circuit
A/D转换系统 • 采样保持器（Sample Holder）测量模拟信号在某一个时
刻的瞬时值并保持 • 多路转换开关（Multiplexer）可以使多个模拟量共用一
个采样保持器和A/D转换器进行采样和转换 • A/D转换器（Analog to Digit Converter) 将模拟量转换
成数字量
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采样及采样保持电路
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电力系统中的模拟量有三种形式
• 快速变化的交流电流、交流电压等交流量 • 变化缓慢的控制母线及操作母线的直流电
压量 • 变化缓慢的非电量
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采样
• 量化过程：1、把时间的连续信号按一定的时间 间隔变成时间的离散序列，称之为时间取量化； 2、逐一将离散信号电平转换为二进制数表示的 数字量，称之为幅值取量化。
• EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,电可擦可编程只读存储器
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管理机模式
B8
C1 T1
B1
B3
B4
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Station A C2 T2
B2 B7
B5
B6
C7
1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123
RS232/RS485，300、600、1200、
电源范围：AC220V±20%、50Hz或DC220V±20%
安装形式：嵌入式
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第三章 模拟量输入/输出系统
爱上模拟电路，一种细微而极致的美； 爱上数字电路，一种严谨而慎密的美； 爱上程序代码，一种自由而奔放的美； 爱上布线路板，一种优雅而流畅的美。
• 时间取量化的过程称之为采样，即在给定的时刻 对连续的信号进行测量。
• 采样周期Ts • 采样频率fs
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原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
1.2
PCM 脉冲
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（有量化误差）
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011 100 011 011 001 100
PCM 输出 011100011011001100
DEC 3000 AXP Alpha
CONTROL CENTRE
网络
通信管理机
RS232/484
保测控 保测控 保测控 保测控 护量制 护量制 护量制 护量制
3 返回
应用： 电动机监控、远方泵站监控、变配电自动 化、工厂自动化，抄表系统 配置： 网络接口： 以太网接口 路 数：4路 串行接口： RS232/RS485接口 路 数： 16路 对时接口： RS232/RS485接口（GPS接 口），占用标准串行接口 对时脉冲1路 人机接口：汉字液晶显示/键盘（面板） 1 路隔离串行通信接口（RS232），连接PC 机 电 源：AC220V/DC220V
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• RAM Random-access memory • ROM Read Only Memory • EPROM Electrically Programmable Read -Only -
Memory 电可编程序只读存储器; Erasable Programmable Read Only Memory,可擦可编程 只读存储器; = erasable PROM, 可擦(可)编程只 读存储器
6
变电站综合自动化系统的微机系统 结构
• 微型机系统 • 开关量输入/输出回路 • 人机对话回路 • 通信回路 • 电源 • 模拟量输入/输出回路
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模拟信号波型
V(源自文库)
0
数字信号波型
V(t)
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t
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模拟量输入通道的构成
• 电压形成回路 进一步的降低和变换电压和电流 • 模拟低通滤波（ALF）阻止频率高于某一数值的信号进入
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机 箱：19英寸标准工业机箱
功能：
连接设备：数据采集设备、保护设备、远方控制设备、智能仪表、其它智 能设备。
连接协议：MODBUS、CDT等多种常用协议 用户提供的其他协议
接口类型：以太网接口、RS232、RS485接口
扩展接口：插板式设计，接口数量可以按需求任意配置（不大于最大配置）
性能：
接口速率：以太网接口，10Mb/S 2400、4800、9600、19200bit/s
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Low-pass filter
• passes low-frequency signals but attenuates 消弱、衰减 (reduces the amplitude of) signals with frequencies higher than the cutoff关断 frequency.
电压形成回路
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• 滤波器是一种选频装置，它允许输入信号 中的特定频率成分通过,同时抑制或极大地 衰减其它频率成分。
• 根据滤波器的选频特性，一般将滤波器分 为低通、高通、带通和带阻四种，
• 其对应的幅频特性如图所示，图中虚线为 理想滤波器的幅频特性。
12
⑴低通滤波器 通频带为0-fC2， fC2-∞为阻带。 ⑵高通滤波器 与低通滤波器相反,通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。 ⑶带通滤波器 通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。 ⑷带阻滤波器 与带通滤波器相反，阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。
• SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)数据采集与监视控制系统
• SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力 系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集 与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系 统以及电气化铁道上又称远动系统。
• SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与 调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行 监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、 参数调节以及各类信号报警等各项功能。
• It is sometimes called a high-cut filter
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Question:为什么要在模拟量输入通 道中设置低通滤波器？
15
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模拟量输出通道组成
• 接口电路interface circuit • 输出锁存output flip-latch • D/A转换器 Digital to Analog converter • 放大驱动电路magnify and drive circuit
A/D转换系统 • 采样保持器（Sample Holder）测量模拟信号在某一个时
刻的瞬时值并保持 • 多路转换开关（Multiplexer）可以使多个模拟量共用一
个采样保持器和A/D转换器进行采样和转换 • A/D转换器（Analog to Digit Converter) 将模拟量转换
成数字量
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