WDPF第4章硬件

1、第四章 WDPF的輸入/輸出卡件與現(xiàn)場(chǎng)接線第一節(jié) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性技術(shù)概述 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的控制，對(duì)系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。特別是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，就會(huì)造成重大事故，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。從計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程也可看出，提高可靠性，分散危險(xiǎn)性是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)不斷改進(jìn)的重要因素之一。 由于現(xiàn)場(chǎng)存在著各種各樣的強(qiáng)烈干擾源，因此，提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性除了保證系統(tǒng)自身具有較高的可靠性外，還必須采取措施對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各種干擾進(jìn)行抑制或消除，以抵御各種干擾對(duì)系統(tǒng)的侵襲，保證系統(tǒng)正常而有效地工作。一、提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性的措施 (一)提高單機(jī)系統(tǒng)可靠性的措施 為提高

2、單機(jī)系統(tǒng)的可靠性，可采取以下措施： (1)選擇可靠的元件和芯片。不同的元件和芯片其可靠性等級(jí)也是不同的，即使同一型號(hào)的元件和芯片，其可靠性也會(huì)有差別。因此，在選擇元件和芯片時(shí)，必須嚴(yán)格地檢驗(yàn)和篩選。 (2)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行周密的設(shè)計(jì)。從設(shè)計(jì)、布線、印刷板制作到總體結(jié)構(gòu)安排等都要周密考慮。 (3)采取必要措施提高機(jī)械強(qiáng)度與緊固性，避免因振動(dòng)導(dǎo)致導(dǎo)線或焊區(qū)的斷裂。 (4)充分考慮系統(tǒng)對(duì)外界溫度變化的適應(yīng)能力設(shè)計(jì)足夠的通風(fēng)系統(tǒng)和溫度補(bǔ)償系統(tǒng)。 (5)定期地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行事故預(yù)防檢修或采用故障診斷程序，經(jīng)常檢查系統(tǒng)的工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，立即撤換掉有問(wèn)題的單元或系統(tǒng)。 (二)雙機(jī)系統(tǒng)方案 如果單機(jī)系統(tǒng)不能

3、滿足可靠性要求，就必須采用并聯(lián)的雙機(jī)或多機(jī)系統(tǒng)方案。雙機(jī)系統(tǒng)主要有下述幾種方案： 1雙機(jī)雙工系統(tǒng) 兩臺(tái)相同的計(jì)算機(jī)同步工作，完成相同的任務(wù)，一臺(tái)為值班機(jī)，另一臺(tái)為非值班機(jī)。一旦值班機(jī)發(fā)生故障，可立即平滑地切換到非值班機(jī)。 2雙機(jī)部分雙工系統(tǒng) 兩臺(tái)相同的計(jì)算機(jī)除了同步執(zhí)行部分相同的任務(wù)外，各自還有各自的任務(wù)。這樣，對(duì)于重要任務(wù)可實(shí)行雙工，又可發(fā)揮各機(jī)的效率。 3雙機(jī)分工合作系統(tǒng) 兩臺(tái)計(jì)算機(jī)各自執(zhí)行不同的任務(wù)，當(dāng)一機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，另一機(jī)可全部或部分地接替故障機(jī)的工作，同時(shí)甩掉(或不甩掉)自己的一部分次要任務(wù)。這種系統(tǒng)在分級(jí)控制系統(tǒng)中常采用。 4雙機(jī)冷貯備系統(tǒng) 在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)中，一臺(tái)在線工作，一臺(tái)離線工

4、作(或停機(jī)備用)。一旦在線工作機(jī)發(fā)生故障，馬上自動(dòng)(或手動(dòng))將離線機(jī)切換到工作機(jī)位置。 采用雙機(jī)或多機(jī)系統(tǒng)方案時(shí)，關(guān)鍵的問(wèn)題是故障狀態(tài)的判斷與故障系統(tǒng)的鑒別。在實(shí)踐中常用的手段有以下幾種： (1)特征信號(hào)的監(jiān)督：采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施監(jiān)督計(jì)算機(jī)內(nèi)部特征信號(hào)的變化，以發(fā)現(xiàn)故障。例如，監(jiān)督各指令周期、機(jī)器周期、總線某些電位的時(shí)間等，還有奇偶位的設(shè)定，都屬于這類方法； (2)程序測(cè)試和周期監(jiān)督：就是用測(cè)試程序監(jiān)督某種運(yùn)算程序的結(jié)果和運(yùn)行周期，來(lái)判斷故障的存在。同時(shí)，可利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的診斷程序，也可采取定期運(yùn)行的辦法來(lái)檢查故障。 (3)比較監(jiān)督：其基本原則是用兩種以上的信息比較其異同，相同則對(duì)；相異則誤。

5、常用的方法有采用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)監(jiān)督、表決法監(jiān)督、雙重CPU監(jiān)督和設(shè)計(jì)計(jì)算比較監(jiān)督。上面簡(jiǎn)單地介紹了提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自身可靠性的一些措施。在實(shí)際應(yīng)用中，由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的規(guī)模、功能及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境千差萬(wàn)別，那么在考慮解決系統(tǒng)可靠性問(wèn)題的時(shí)候，與下面將要介紹的抗干擾問(wèn)題一樣，需要從實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行具體分析，找出合適的解決辦法。二、干擾及抗干擾措施 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)控制時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)的各種各樣的干擾會(huì)給系統(tǒng)的正常工作帶來(lái)嚴(yán) 重的影響。因此，在提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自身可靠性的同時(shí)，必須采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)干擾進(jìn)行抑制或消除。下面討論干擾源及抗干擾措施。 (一)干擾源及干擾途徑 現(xiàn)場(chǎng)的干擾來(lái)源是十分復(fù)雜的，有來(lái)自

6、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)部，如元器件的固有噪聲、工 作性質(zhì)、工藝結(jié)構(gòu)的不合理、電源系統(tǒng)等。也有來(lái)自系統(tǒng)以外的，象閃電、雷擊、電氣設(shè)備的電磁場(chǎng)、電火花等。有些干擾源比較復(fù)雜，有些甚至根本無(wú)法發(fā)現(xiàn)。 但各種干擾源都是通過(guò)一定的途徑對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生影響的，這些干擾途徑是“路”和“場(chǎng)”兩種形式。 1“路”的干擾“路”的干擾是指干擾通過(guò)電路(主要是系統(tǒng)的過(guò)程通道和電源系統(tǒng))進(jìn)入計(jì)算機(jī)。在過(guò)程通道中， AD、 DA轉(zhuǎn)換設(shè)備和各種輸入裝置會(huì)引進(jìn)各種干擾。另外，由于過(guò)程通道和計(jì)算機(jī)之間有公共地線，也會(huì)引進(jìn)干擾。串模干擾是指疊加在輸入信號(hào)上的干擾信號(hào)，這 種干擾信號(hào)的特點(diǎn)是，它與輸入信號(hào)串在同一個(gè)回路中，并且全部加在接受被測(cè)

7、信號(hào)設(shè)備的輸入端。它可能是信號(hào)源內(nèi)部產(chǎn)生的，如圖41 (a)，也可能是從引線感應(yīng)進(jìn)來(lái)的，如圖41 (b)。圖中VS為被測(cè)信號(hào)， VG為干擾信號(hào)，RS為信號(hào)源內(nèi)阻。圖41 串模干擾 共模干擾的形成是由于被控對(duì)象很多且分散，必須用很長(zhǎng)的引線將被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)程通道送入計(jì)算機(jī)，所以在被測(cè)信號(hào)端的地線與主機(jī)的地線之間就存在一定的電位差，這種干擾同時(shí)作用在信號(hào)的兩個(gè)輸入端上，便稱之為共模干擾，如圖42所示。交流電源線路在現(xiàn)場(chǎng)的分布，相當(dāng)于構(gòu)成了吸收各種干擾的網(wǎng)絡(luò)，它接受到干擾，經(jīng)過(guò)電源引線進(jìn)入系統(tǒng)各部件，造成干擾。最嚴(yán)重的是電壓突跳的干擾，如大容量設(shè)備的啟停就是這種電壓突跳的原因之一。此外，縱橫相連的配電網(wǎng)

8、絡(luò)也相當(dāng)于接收天線，它接受的各種電磁感應(yīng)仍然可以按“路的形式引進(jìn)系統(tǒng)構(gòu)成干擾。圖42 共模干擾2“場(chǎng)”的干擾 “場(chǎng)”的干擾主要是各種電磁場(chǎng)在空間的傳遞，使得處在這些“場(chǎng)”內(nèi)的導(dǎo)體，因感應(yīng)而產(chǎn)生電勢(shì)和電荷的移動(dòng)，從而形成干擾。“場(chǎng)”的干擾有導(dǎo)線之間的電場(chǎng)、電感耦和、還有大功率的高頻用電設(shè)備、雷達(dá)、電臺(tái)等形成的電磁場(chǎng)的輻射等。(二)抗干擾的基本原則 干擾的形成主要是干擾源通過(guò)干擾途徑作用于干擾對(duì)象，因此，為了抑制或消除干擾，就要從消除或抑制干擾源、破壞干擾引進(jìn)的途徑、削弱干擾接受對(duì)象對(duì)干擾信號(hào)的敏感性等方面來(lái)考慮，采取適當(dāng)?shù)拇胧?。?dāng)然，因?yàn)楦蓴_的產(chǎn)生是很復(fù)雜的，必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析和考慮，

9、下面簡(jiǎn)單地討論一下在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中常用的抗干擾措施。(三)常用的抗干擾措施 1過(guò)程通道的抗干擾措施 一般情況下，被測(cè)信號(hào)的變化比較緩慢，且有的信號(hào)比較微弱，而干擾信號(hào)則常是一些雜亂的波形，且變化相對(duì)于被測(cè)信號(hào)比較快。因此可采取下列措施盡量減少其影響。 (1)濾波器濾波器是一種只允許某一頻帶信號(hào)通過(guò)(或衰減)的電路，它對(duì)抑制“路”的形式的干擾比較有效。常用的濾波電路是二級(jí)阻容濾波器網(wǎng)絡(luò)，如圖43所示。圖43 阻容濾波網(wǎng)絡(luò) 改變圖中Ri， Ci的參數(shù)，可以濾波掉不同的干擾信號(hào)，保留有用信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)一般選RR1R230300， CC1C230500F。 (2)屏蔽、隔離和浮地 屏蔽技術(shù)，主要是用來(lái)抑

10、制各類“場(chǎng)”干擾的；浮地是指測(cè)量放大器和機(jī)殼或地線之間沒(méi)有任何導(dǎo)電性的直接聯(lián)系；隔離就是指用變壓器隔離輸入或輸出。屏蔽隔離和浮地技術(shù)的綜合使用，對(duì)共模干擾的抑制很起作用。在模入通道中，為使共模電壓VG的影響減到最低程度，一般都采用輸入雙層屏蔽放大器，如圖44所示。圖中，Vs為信號(hào)源，Rs為信號(hào)源內(nèi)阻，認(rèn)為屏蔽導(dǎo)線電阻，R1、R2為放大器輸入端A、B到模擬地的電阻，Rsr為放大器的輸入阻抗，Z1、 Z2為屏蔽層間的絕緣阻抗，VG為共模干擾電壓。 除了機(jī)殼外，再用一層內(nèi)屏蔽將放大器或轉(zhuǎn)換器的模入部分屏蔽起來(lái)，模擬量輸入的地線和內(nèi)屏蔽隔離，內(nèi)屏蔽層也和機(jī)殼相隔離，內(nèi)屏蔽層單獨(dú)引出一根線作為屏蔽保護(hù)端

11、G和信號(hào)線的屏蔽層相接。從圖44中可以看出，屏蔽線和Z2為共模電流IGl提供了通路，但這一電流不會(huì)產(chǎn)生串模干擾。共模干擾電壓VG中只有在屏蔽線阻RP上的壓降(很小)會(huì)在模入回路中產(chǎn)生共模干擾電流IG2，這數(shù)值很小，所以對(duì)共模干擾的抑制很起作用。圖44 浮地與屏蔽在多路采樣系統(tǒng)中用雙層浮地屏蔽就必須采用三線采樣方式如圖45所示。采樣過(guò)程中，在接通兩根信號(hào)線的同時(shí)必須接通屏蔽線，以便在采樣信號(hào)的同時(shí)，使共模信號(hào)形成通路，達(dá)到屏蔽保護(hù)的目的。圖45 多路采樣中采用三線采樣開(kāi)關(guān) (3)光電耦合隔離光電耦合隔離是指利用光的傳導(dǎo)作用，通過(guò)光電耦合器件實(shí)現(xiàn)有用信號(hào)的輸入輸出， 無(wú)用信號(hào)被隔離的一種方法，光電

12、耦合隔離對(duì)于數(shù)字量傳輸過(guò)程中的干擾消除效果較好。如 圖46所示是兩種光電隔離電路。 (a) 光電隔離輸入電路 (b)光電隔離驅(qū)動(dòng)電路圖46 光電隔離電路 在圖46(a)中，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)K閉合時(shí)，使光電耦合元件的光敏管器BG1受光照射后導(dǎo)通，從而使三極管BG2導(dǎo)通，輸出高電平。同理，當(dāng)K打開(kāi)時(shí)，輸出為低電平。圖46(b)是光電隔離驅(qū)動(dòng)電路，由控制信號(hào)控制端子1或2與地接通，使光電耦合元件的發(fā)光二極管截止與導(dǎo)通，導(dǎo)致光敏管BG截止與導(dǎo)通，由此來(lái)控制現(xiàn)場(chǎng)繼電器的閉合或打開(kāi)。在受控現(xiàn)場(chǎng)的強(qiáng)電干擾十分強(qiáng)烈或過(guò)程通道很長(zhǎng)時(shí)，為了提高整個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的可靠性，除了去掉通道與主機(jī)間的公共地線，還要設(shè)法去除通道與

13、受控設(shè)備足間的公共地線，對(duì)過(guò)程通道采取兩次隔離措施，這稱為完全光電隔。 (4)開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化引起電壓抖動(dòng)的消除措施為消除開(kāi)關(guān)狀態(tài)變化引起的電壓抖動(dòng)，在開(kāi)關(guān)與系統(tǒng)連接處加一級(jí)去電壓抖動(dòng)電路。這種電路常用雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、施密特觸發(fā)器和電容等。 2電源系統(tǒng)的抗干擾措施 電源系統(tǒng)也是干擾引進(jìn)的途徑之一。電源系統(tǒng)一般采取下列措施抑制干擾。 (1)高頻濾波網(wǎng)絡(luò)和隔離變壓器的使用 計(jì)算機(jī)大都使用220V、50Hz的市電，這種交流電源上帶有各種高頻信號(hào)，這些高頻信號(hào)通過(guò)變壓器耦合會(huì)對(duì)系統(tǒng)帶來(lái)干擾。為了防止電源干擾，在交流220V入口處加LC高頻濾波網(wǎng)絡(luò)和隔離變壓器，如圖336所示。高頻濾波網(wǎng)絡(luò)可以抑制或消除高頻干

14、擾信號(hào)，隔離變壓器則實(shí)現(xiàn)了電的隔離，增強(qiáng)了抗干擾能力。 (2)電源分組獨(dú)立供電 電源分組獨(dú)立供電是消除干擾的一種措施，根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)和負(fù)載功率的大小、波動(dòng)情況進(jìn)行分組供電或?qū)ο到y(tǒng)的各功能塊板插件，如主機(jī)板、AD板、 DA板、內(nèi)存貯板等進(jìn)行獨(dú)立供電。 (3)直流電源的凈化 為消除直流電源內(nèi)的干擾信號(hào)，常在每個(gè)插件板的電源入口處采取高、低頻濾波措施(即加上兩個(gè)電容C1和C2)，可以對(duì)直流電源進(jìn)行凈化。另外應(yīng)盡量選用抗干擾能力強(qiáng)的穩(wěn)壓電源。 3地線結(jié)構(gòu)的抗干擾措施 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，正確的接地是抑制干擾的主要方法。如果接地和屏蔽正確地結(jié)合起來(lái)，可以克服大部分干擾。 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，按其工作性質(zhì)可

15、分為模擬信號(hào)地線、數(shù)字信號(hào)地線、負(fù)載地線三種。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)地線應(yīng)分別設(shè)置。負(fù)載地線一般指大電流高電壓回路構(gòu)成的地線，這種地線往往單獨(dú)設(shè)置。各種地線最后還要在適當(dāng)?shù)奈恢眠B在一起與大地相連，即“一點(diǎn)接地準(zhǔn)則”。對(duì)于一臺(tái)微機(jī)同時(shí)控制多臺(tái)分布設(shè)備時(shí)的情況，各臺(tái)設(shè)備應(yīng)各自擁有一個(gè)浮空地，使各臺(tái)設(shè)備的地線間彼此沒(méi)有任何公共地線的聯(lián)系。 目前關(guān)于接地方式問(wèn)題，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接地網(wǎng)和電廠的公用接地網(wǎng)在目前還沒(méi)有連在一起。 消除干擾的技術(shù)措施很多，上面只列舉了一部分，當(dāng)然，還可以在軟件設(shè)計(jì)中采取一定的抗干擾措施，如指令復(fù)執(zhí)、故障診斷、自恢復(fù)功能等。第二節(jié) WDPF抗干擾措施一概述 發(fā)出的

16、信息信號(hào)與取到的信息信號(hào)的差別稱為噪聲。 在WDPF中有多種模擬和數(shù)字電路，如低電平電路、高電平電路、信息傳送電路及電源電路。這些電路又可分為兩類：噪聲源電路和感受噪聲的電路。 一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)通過(guò)相互關(guān)聯(lián)（連接）的電路發(fā)送模擬量（電壓、電流或其它測(cè)量值）或數(shù)字量信息（ON/OFF狀態(tài)、脈沖鏈或相似的數(shù)據(jù)）時(shí)會(huì)出現(xiàn)噪聲問(wèn)題。在這樣的電路中，由信號(hào)所攜帶的信息在傳遞時(shí)可能出現(xiàn)失真，進(jìn)而引起錯(cuò)誤。 可通過(guò)三種方法將希望的信息從被噪聲污染了的信號(hào)中區(qū)分開(kāi)來(lái)。A、 能量水平。B、頻率。C、源（信號(hào)源及噪聲源）。 （1）能量水平 所謂能量水平是信號(hào)加上噪聲的總能量。如果信號(hào)與噪聲有明顯的不同，則可以通過(guò)判別

17、門(mén)技術(shù)容易地去除噪聲干擾。如圖47。圖47 從幅值上區(qū)分噪聲 （2）頻率 大部分在工廠中遇到的噪聲都是與電源線的頻率及其諧波有關(guān)或與瞬態(tài)沖擊有關(guān)，如圖48，模擬信號(hào)一般頻率低于1HZ，而數(shù)字信號(hào)頻率在0到幾百HZMHZ以下時(shí)不含顯著的能量。低通濾波器被用來(lái)去除這類噪聲。圖4-8 典型的噪聲信號(hào) （3）源（信號(hào)和噪聲） 當(dāng)一個(gè)信號(hào)從源點(diǎn)形成時(shí)，一般基本不含噪聲。噪聲是在信號(hào)發(fā)送過(guò)程中加進(jìn)去的。將信號(hào)源與噪聲源隔離是一種降噪的好辦法。 下列設(shè)備及電路是常見(jiàn)的噪聲源： a.電感設(shè)備。如繼電器、電磁閥。及DC電源電路或接線。 c.開(kāi)關(guān)配電裝置。 d.快動(dòng)電路，可控硅及固態(tài)開(kāi)關(guān)電路。 e.變頻或變電流設(shè)

18、備。二、噪聲分類 信號(hào)及電源電路、接線、電纜可按高電平和低電平來(lái)分類： （1）高壓H，包括自115VAC至KV，250VDC，15A至500V，200A。 （2）中壓M，包括觸點(diǎn)閉合輸入（CCI）和觸點(diǎn)閉合輸出（CCO）信號(hào)，此外還包括電話、電視電路及常規(guī)的繼電器電路。 （3）低壓，包括數(shù)字信號(hào)、數(shù)據(jù)鏈和低速脈沖計(jì)數(shù)電路。 （4）非常低壓，包括模擬輸入以及到高速計(jì)數(shù)和存儲(chǔ)電路的脈沖輸入。三、數(shù)字信號(hào)的降噪 WDPF使用三種數(shù)字信號(hào)降噪方法：低通濾波時(shí)間常數(shù)為216ms；提高信號(hào)電平；隔離或光耦。 通過(guò)低通濾波和提高信號(hào)電平，分別從頻率和能量水平提供抗噪手段。 將數(shù)字信號(hào)接收器與地隔離也是一種重

19、要降噪方法。例如，當(dāng)信號(hào)源與接收器在相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)接地時(shí)，兩接地點(diǎn)的電位差將加到相應(yīng)的信號(hào)端。 光隔離方法可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)字信號(hào)輸入接收器，這樣噪聲對(duì)接收器不會(huì)產(chǎn)生影響。四、模擬信號(hào)降噪 出于上述同樣的考慮，對(duì)模擬信號(hào)也采用隔離技術(shù)。但由于模擬信號(hào)一般是低電平，所以濾波及隔離技術(shù)對(duì)于模擬信號(hào)來(lái)說(shuō)比對(duì)數(shù)字信號(hào)更顯得重要。 模擬信號(hào)濾波方法是將一個(gè)或幾個(gè)周期上信號(hào)加以平均。因?yàn)榕c電源有關(guān)的噪聲在一個(gè)或幾個(gè)完整的周期上的平均值應(yīng)為零。瞬態(tài)噪聲（高頻）在一個(gè)大大長(zhǎng)于瞬態(tài)過(guò)程的時(shí)間段上的平均值也為零。五、對(duì)噪聲敏感的電路的降噪 所有低電平模擬及數(shù)字式發(fā)送電路都必須被看成是對(duì)噪聲敏感的電路，例如從現(xiàn)場(chǎng)傳感器來(lái)

20、（熱電偶、RTD、等）來(lái)的信號(hào)極易受噪聲干擾。噪聲通過(guò)三種方法進(jìn)入這些敏感電路中。 （1）分布電容的靜電影響。 （2）分布電感的靜電影響。 （3）共用一根公用回路。 因此，這些敏感電路一般通過(guò)下列方法降噪。 （1）在物理上，實(shí)現(xiàn)噪聲源與敏感電路的分離。 （2）用雙絞線 （3）合理接地，特別是避免將電纜屏蔽線在多處接地。 （4）合適的屏蔽，尤其是對(duì)電纜進(jìn)行屏蔽 將電路分隔是控制靜電和電磁場(chǎng)引起噪聲的簡(jiǎn)單和有效的方法，因?yàn)殪o電和電磁場(chǎng)隨著距離增加而衰減，信噪比將改善。 用雙絞線則可消除閉合的回路，而閉合回路對(duì)電磁場(chǎng)是較敏感的，所以，西屋公司建議用雙絞線。當(dāng)存在噪聲環(huán)境時(shí)，對(duì)于數(shù)字電路也建議用雙絞線

21、。 正確的接地和屏蔽，使噪聲引入的電流在屏蔽層中流動(dòng)入地而不是通過(guò)相應(yīng)的信號(hào)導(dǎo)線。屏蔽本身對(duì)于避免由電容引起的噪聲是有利的。 低于1V的模擬信號(hào)被認(rèn)為是低電平，為了降噪聲，需要屏蔽。應(yīng)將低電平信號(hào)的屏蔽層與信號(hào)源應(yīng)在同一點(diǎn)接地，例如，在信號(hào)源附近處，將其低電壓端與屏蔽層連在一起，如圖49；若現(xiàn)場(chǎng)未接地，也可在DPU處接地。圖49 模擬信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)連接的理想方法第三節(jié) Q卡硬件地址一、Q卡地址的確定原則 Q卡的地址是由幾種因素決定的，如可用的硬件地址，卡件的數(shù)量和類型；數(shù)據(jù)庫(kù)的大小，Q機(jī)架的槽位也對(duì)地址的確定有限制。 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)柜，如一個(gè)機(jī)柜含最多3個(gè)12槽Q機(jī)架，所以最多36個(gè)Q卡件，若用擴(kuò)展機(jī)

22、柜AX，則每個(gè)DPU可用多達(dá)76個(gè)Q卡。 對(duì)于增強(qiáng)型機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜可含多達(dá)4個(gè)12槽Q機(jī)架，48個(gè)Q卡，若用擴(kuò)展機(jī)柜AX，則可多達(dá)96個(gè)Q卡。 在確定Q卡硬件地址時(shí)FCFF及0007是不可用的。建議將地址限定在80F7這個(gè)段中，如圖44。在選擇地址時(shí)應(yīng)遵循： （1）將F8FB留給冷端補(bǔ)償QRT卡，除非用QAV卡或half shell補(bǔ)償。 （2）QSE卡不能放在擴(kuò)展機(jī)柜AX中。 （3）將80留給QTB（時(shí)間基）卡 （4）出于時(shí)間方面的考慮，一個(gè)DPU中QLI卡不能多于30個(gè)。 （5）若要進(jìn)行DIOB檢查，則要用QBO卡，應(yīng)指定地址AA和55，建議將一個(gè)QBO放在1號(hào)機(jī)架，將另一個(gè)QBO放在2、

23、3、4機(jī)架中。二根據(jù)通道數(shù)量放置Q卡 當(dāng)一個(gè)卡有多個(gè)通道時(shí)，則要用多個(gè)硬件地址。例如，12通道卡QAX，必須用2個(gè)地址塊，起始地址為X0，6通道和8通道卡；如QAH，QAV，QCI卡，必須從地址X0或X8開(kāi)始；4通道卡，如QAI，QAO，QRT，QPA，QSE卡，必須從X0，X4，X8或XC開(kāi)始；二通道卡，如QAA，QAM，必須從X0，X2，X4，X6，X8，XA，XC，XE開(kāi)始。 在指定地址時(shí)，應(yīng)先為那些占用地址較多的卡（8通道，6通道）指定。最后再為那些占用一個(gè)地址的卡指定。 受地址數(shù)量限制，6或8通道的卡不能多于30個(gè)，12通道卡不能多于15個(gè)。 舉例，現(xiàn)有Q卡如下： 1QRT 2QCI

24、 3QLI 15QAV 1QTB 3QSE 6QAM 2QBO 3QAO 6QAW 為它們確定地址，如圖410。圖410 Q卡硬件地址選擇表圖411 Q卡硬件地址選擇舉例三、IQ卡地址與Q卡槽號(hào)的關(guān)系 大多數(shù)情況下，指定給Q卡的地址與Q卡在機(jī)架中的槽位無(wú)關(guān)，但當(dāng)用到MEDIT的缺省名特征時(shí)，地址與槽號(hào)則是相關(guān)的。 例如 Q1，1槽地址為08，2槽地址為10，12槽地址為60等等。四、數(shù)據(jù)庫(kù)的限制 當(dāng)選擇Q卡時(shí)，在考慮地址要求的同時(shí)還必須考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的要求。Q卡用的每一個(gè)地址都與DPU數(shù)據(jù)庫(kù)中的點(diǎn)相關(guān)。內(nèi)存要留出一部分用于數(shù)據(jù)庫(kù)。由控制算法定義的點(diǎn)也要用去DPU的一部分存儲(chǔ)空間。 對(duì)于單速度DPU

25、，有82K可用于數(shù)據(jù)庫(kù)，64K用于控制。對(duì)于7級(jí)以上的多速度DPU，則有122K可用于數(shù)據(jù)庫(kù)。一個(gè)點(diǎn)所占的空間取決于記錄類型，所以為了能成功組態(tài)，應(yīng)該計(jì)算一下點(diǎn)所需的存儲(chǔ)空間。五、地址選擇跨接器的使用 在端子卡件邊緣連接器上有一組地址選擇跨接器。 Q卡的16進(jìn)制地址被翻譯成二進(jìn)制，這個(gè)二進(jìn)制地址由跨接器21至28來(lái)設(shè)定。例如，地址E9變成1110 1001，如46表示了跨接方法，被跨接則表示1，否則表示0。圖412 地址跨接器 圖412中，JUMPER20為高/低使能跨接器。 根據(jù)這個(gè)跨接器，QRO和QTO可以訪問(wèn)16位地址的高8位或低8位。若跨接，則選HI（815位），反之選LO（07位）Q

26、AV，QAW，QLI，QRT和QSE卡需用到該跨接器。第四節(jié) 模擬量輸入卡1 QAH卡（High Speed Analog Input Point) QAH卡快速模入卡是一個(gè)快速的A/D轉(zhuǎn)換器，它與過(guò)程控制系統(tǒng)的DIOB相接口。QAH能處理多達(dá)8個(gè)來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程點(diǎn)的高電平差動(dòng)輸入，每一個(gè)輸入都采用RC濾波器（時(shí)間常數(shù)為1MS），每一個(gè)雙極型輸入由多路開(kāi)關(guān)選擇，都被轉(zhuǎn)換成一個(gè)16位數(shù)字值并存貯在RAM中，模擬信號(hào)值占11位，1個(gè)極性位，1個(gè)越限標(biāo)志位，1位系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)位，另有一位未用。 該卡采用了一個(gè)逐位比較A/D，通過(guò)光隔離及變壓器方法將模擬部分與數(shù)字部分相隔離。圖413 QAH卡原理框圖 通過(guò)

27、前邊緣的跨接器設(shè)定地址，ADD3ADD7設(shè)定了卡地址，當(dāng)它與DIOB地址一致時(shí)，則QAH卡被選中。圖414 數(shù)據(jù)格式 輸出數(shù)據(jù)有兩個(gè)狀態(tài)位，一個(gè)超范圍位和一個(gè)運(yùn)行狀態(tài)位，如果輸入超范圍（過(guò)正或過(guò)負(fù)），則結(jié)果不對(duì)，超范圍位置位；如果處于掃描方式且轉(zhuǎn)換器正常，則運(yùn)行狀態(tài)位為高。圖414為數(shù)據(jù)字格式。2QAI卡（Analog Input Card) 圖415 QAI卡原理框圖 QAI模擬輸入卡含4個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)數(shù)字多路接口，與DIOB接口。模擬量輸入系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)AI卡，一個(gè)QTB卡和一個(gè)總線控制器組成，不再需要其它卡件。QTB卡能產(chǎn)生一個(gè)精確的時(shí)間信號(hào)，供模擬點(diǎn)卡使用。通過(guò)增加QAI卡，可

28、以擴(kuò)展系統(tǒng)，最多可用48個(gè)QAI卡。 每一路輸入都有一個(gè)雙積分型A/D，將雙極性現(xiàn)場(chǎng)輸入轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字量（信號(hào)占12位、1個(gè)極性位、1個(gè)越限位、2個(gè)錯(cuò)誤位）。輸入范圍為mv級(jí)，4個(gè)隔離的A/D共享一個(gè)數(shù)字接口，包括計(jì)數(shù)累加器及DIOB接口。3QAV卡（Analog Input Point）圖416 QAV卡框圖 模擬輸入點(diǎn)卡，能將現(xiàn)場(chǎng)的模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；數(shù)字量數(shù)據(jù)是按一定周期累加的頻率，時(shí)間周期是電網(wǎng)頻率（50HZ或60HZ）的倍數(shù)。 每一個(gè)QAV卡含有6個(gè)隔離的電壓頻率轉(zhuǎn)換電路（通道），每一個(gè)輸入電路的輸出都由一個(gè)公用的微處理器處理，數(shù)字量結(jié)果，由多路開(kāi)關(guān)分別切到分布式輸入/輸出總線

29、即DIOB，字長(zhǎng)為13位。一個(gè)DIOB控制器可帶30個(gè)QAV卡。輸入范圍mv級(jí)。 該卡帶有熱電偶溫度補(bǔ)償，它用第6通道作為卡件溫度傳感器，當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)校驗(yàn)時(shí)，將讀該通道?？囟葌鞲衅魇〉袅送獠繙囟葌鞲衅?，并保證現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量的精度。 QAV采用了電氣隔離電路（變壓器）將模擬輸入電路和數(shù)字計(jì)數(shù)電路隔離開(kāi)。隔離電路除了為每一個(gè)模擬輸入通道供電外，還可利用一個(gè)從QAV卡數(shù)字側(cè)電路產(chǎn)生的穩(wěn)定的頻率來(lái)提高計(jì)時(shí)精度， 每一模擬輸入電路都含有一個(gè)信號(hào)修正、偏置、自動(dòng)零點(diǎn)校正和增益修正，開(kāi)式熱電偶測(cè)試及一個(gè)時(shí)鐘式電壓頻率轉(zhuǎn)換器。QAV卡的微處理機(jī)能周期性地對(duì)偏移和增益系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。這個(gè)周期由編寫(xiě)在存貯器中的程序

30、的一個(gè)常數(shù)來(lái)確定。圖417 QAV卡接線圖 4，QAW卡（Analog High Level Input Point） QAW卡（模擬量高電平輸入卡），能將現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)據(jù)。 每一QAW卡含有6個(gè)隔離的電壓/頻率轉(zhuǎn)換器電路，每一輸入電路的輸出都由一公用微處理器處理，結(jié)果被分別傳送到DIOB。 QAW卡采用隔離電路（變壓器）將輸入與數(shù)字計(jì)算電路相隔離，隔離電路為每一個(gè)模入通道提供電源，QAW卡的數(shù)字側(cè)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的頻率可使計(jì)時(shí)更精確。 QAW卡也具有QAV卡一些相似的特征，如自動(dòng)信號(hào)修正，偏移及增益修正等。圖418 QAW卡原理框圖 5QAX卡 QAX是一個(gè)12點(diǎn)模入卡。采用了12

31、個(gè)獨(dú)立的VF型D/A，每路由變壓器獨(dú)立供電。輸入范圍：0103型為MV級(jí)，0406型為高電平。 另外，QAXT卡（端子塊溫度測(cè)量卡），能測(cè)量端子塊溫度，可對(duì)基于QAX的熱電偶溫度測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行冷端補(bǔ)償。QAX測(cè)量QAXT輸出端子（）和（）之間的信號(hào)，QAXT通過(guò)QAX的第12通道（屏蔽）向QAXT供電（12V） 1個(gè)QAX可替帶2個(gè)QAV卡或QAW卡。一條DIOB可用15個(gè)QAX卡，測(cè)量180點(diǎn)。6QRT卡（QLine RTD Input Amplifier）圖419 QRT卡原理框圖 QRT卡（RTD輸入放大器）的任務(wù)是將現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號(hào)，數(shù)字量數(shù)據(jù)值是在一個(gè)時(shí)間段上的頻率累加，

32、這個(gè)時(shí)間段是電源頻率（50HZ或60HZ）的倍數(shù)。 每個(gè)QRT都有四個(gè)隔離的V/F（電壓/頻率）轉(zhuǎn)換器電路（稱為通道），每一個(gè)輸入電路的輸出都由一個(gè)公用的微處理器來(lái)處理，轉(zhuǎn)換后的13位的數(shù)字量數(shù)據(jù)被分別送往DIOB。 QRT采用電氣隔離電路將模擬量輸入電路和數(shù)字量計(jì)數(shù)電路相隔離，隔離電路為每一路模擬輸入提供電源，并通過(guò)一個(gè)穩(wěn)定的頻率提供精確的計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)是QRT卡數(shù)字側(cè)電路實(shí)現(xiàn)的。 每一個(gè)輸入電路都有一個(gè)信號(hào)處理、偏置、自動(dòng)零點(diǎn)及自動(dòng)量程校正電路，另外還有一個(gè)時(shí)鐘控制的V/F轉(zhuǎn)換器。 QRT卡的微處理器周期性地進(jìn)行偏移及增益校正，偏移及增益校正的周期由系統(tǒng)控制器的存貯器中的程序規(guī)定。 在過(guò)程控制

33、或監(jiān)視中，溫度測(cè)點(diǎn)位置各不相同，熱電阻RTD都以三線方式連到放大器電橋電路上。 QRT提供了電橋，轉(zhuǎn)換器多路切換開(kāi)關(guān)分別接通相互隔離的RTD輸入，因此測(cè)量是不同步的。銅、鉑或鎳RTD可以與QRT相聯(lián)。QRT上有一個(gè)8039微處理器，這個(gè)微處器在監(jiān)視電壓/頻率轉(zhuǎn)換的同時(shí)，將數(shù)字量電壓讀數(shù)換算成滿量程輸入電壓的百分?jǐn)?shù)并對(duì)QRT卡進(jìn)行周期性校正。圖420 QRT卡接線圖7QAA卡圖421 QAA卡原理框圖 QAA（執(zhí)行器手動(dòng)/自動(dòng)卡），是控制器、OIM（M/A站）和最終被控設(shè)備之間的接口，如果要用到軟M/A站（CRT站），也需用QAA卡。 QAA卡有兩種，即G01、G02。G01適用于快速動(dòng)作的執(zhí)行

34、器，它能在接收一個(gè)位置反饋信號(hào)的同時(shí)，再接收一個(gè)帶有限值的速度反饋信號(hào)，帶有一中止電路，在速度過(guò)快時(shí)，它能使執(zhí)行器停止動(dòng)作。G02適用于慢速執(zhí)行器，無(wú)速度反饋信號(hào)。 QAA卡實(shí)際上是兩塊分開(kāi)的印制電路板卡，一塊為母卡，它的外形與Q型I/O卡的外形相同；第二塊卡較小，為一矩形子卡，通過(guò)尼龍隔片附著在母板上，由一條50芯的扁電纜將信號(hào)和電源從母卡傳至子卡。 功能塊框圖如圖421所示。 QAA卡由一塊標(biāo)準(zhǔn)Q型母卡和一塊較小的子卡構(gòu)成。 G01的模擬量位置輸入信號(hào)為單極型，范圍為420mA（相當(dāng)于0100）；輸入阻抗為250歐。 G01的模擬量速度輸入信號(hào)為雙極型，屬入范圍（16）mA16mA；輸入阻

35、抗為250歐。 G02的模擬量位置輸入信號(hào)一般為420MA（相當(dāng)于0100），輸入還可能是電壓信號(hào)，其上有插入式電阻可用于調(diào)整增益和偏置值。 對(duì)于看門(mén)狗計(jì)時(shí)器，通過(guò)跨接器可選擇05秒和2秒兩種超時(shí)周期，也可用跨接器使計(jì)時(shí)器退出工作。 QAA有兩種運(yùn)行方式，即計(jì)算機(jī)方式和就地方式（LMAN）；此外，就地手動(dòng)方式還有一種子方式，稱為就地手動(dòng)失效方式（LMNA），當(dāng)DIOB控制器還沒(méi)有對(duì)QAA卡的看門(mén)狗計(jì)時(shí)器進(jìn)行更新時(shí)，進(jìn)入LMNA方式。 從廠家購(gòu)回QAA卡后，應(yīng)根據(jù)應(yīng)用要求的不同，采用卡件上的電位計(jì)或插入式電阻，對(duì)QAA卡作適當(dāng)調(diào)整，包括位置反饋的范圍（G02）、位置信號(hào)精度等。第五節(jié) 數(shù)字輸入卡

36、1QBI (Digital Input) QBI卡（數(shù)字量輸入卡），處理16個(gè)數(shù)字量（電壓）輸入，并將這些輸入傳至DIOB，這16個(gè)單端（單線）輸入公用一根公地線，用不同類型的DBI卡時(shí)，輸入電壓可以不同。有11種不同類型的DBI卡，例如G01，輸入為5V，G02輸入為12V。2QCI卡（Contact Input)圖422 QCI卡件原理圖圖423 QCI卡接線圖 QCI卡（觸點(diǎn)輸入卡）如圖422，提供16點(diǎn)數(shù)字量觸點(diǎn)輸入和一個(gè)48V觸點(diǎn)電源，QCI對(duì)觸點(diǎn)輸入信號(hào)濾波并可對(duì)任一數(shù)據(jù)位的極性翻轉(zhuǎn)。3QDI卡（Digital Input) QDI卡（數(shù)字輸入卡），可處理16個(gè)數(shù)字量電壓輸入，并傳

37、至DIOB，QDI有兩種不同的電平輸入電路，該卡可有8個(gè)雙線（差動(dòng)）輸入或16個(gè)單端輸入（共用一個(gè)公地線）4QPA卡（Pulse Accumulator)圖424 QPA卡原理圖 QPA卡（脈沖累加器），可以對(duì)輸入脈沖進(jìn)行累加，而這種累加通常是由系統(tǒng)控制器來(lái)做的，配置QPA卡則可使控制器去執(zhí)行其它控制和數(shù)據(jù)采集功能，且能允許較高速率的脈沖輸入。這些脈沖可以是由位置編碼器，轉(zhuǎn)速表或流量計(jì)這類設(shè)備產(chǎn)生的。QPA可實(shí)現(xiàn)平均速度測(cè)量，耗時(shí)測(cè)量，速比測(cè)量等功能。 與其它卡件一樣，QPA用其背后的邊緣連接器J1實(shí)現(xiàn)與DIOB的連接，通過(guò)正面的邊緣連接器J3可接入10個(gè)現(xiàn)場(chǎng)輸入；其正上方是一個(gè)25針D型連接

38、器J2，用來(lái)將QPA比較寄存器的輸出信號(hào)送到QPA計(jì)數(shù)器控制輸入。圖425 QPA卡端子接線圖5QSE卡（Sequence of Event Recorder) QSE卡是一個(gè)與DIOB兼容的順序事件記錄卡，它能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)視，對(duì)工廠狀態(tài)的變化進(jìn)行記錄、記時(shí)。它通過(guò)后邊緣連接器與DIOB接口，數(shù)字量輸入則通過(guò)前邊緣連接器連接到卡上。 QSE與16個(gè)現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)，通過(guò)一根公地相連，卡上有一個(gè)觸點(diǎn)電源、信號(hào)處理部分和光耦。數(shù)字濾波器能排除在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)的輸入信號(hào)的變化。數(shù)字濾波器的輸出由DIOB控制器讀取，作為“當(dāng)前狀態(tài)”。 卡上有一掩碼寄存器，它可由DIOB控制器讀取，掩碼寄存器的內(nèi)容確定哪一位

39、發(fā)生了狀態(tài)變化并在事件緩存器中建立一個(gè)項(xiàng)。在上電時(shí)，掩碼寄存器各位全被置1。有兩個(gè)事件緩存器，允許在事件進(jìn)入另一個(gè)事件緩存器時(shí)，讀一個(gè)事件緩存器。 借助于卡件上的時(shí)鐘，可以對(duì)狀態(tài)變化時(shí)刻進(jìn)行記錄，時(shí)鐘的量程為1分鐘，分辨率為1/8毫秒，精度為，時(shí)鐘由“DIOB寫(xiě)”來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。同步信號(hào)頻率由DIOB控制器控制，至少每秒出現(xiàn)一次。圖426 QSE原理框圖 對(duì)所有的16個(gè)現(xiàn)場(chǎng)輸入，每1/8ms采樣一次，以檢測(cè)狀態(tài)的變化；如果在32個(gè)連續(xù)采樣周期（4ms）上都檢測(cè)到了這個(gè)變化，則向事件緩存器寫(xiě)入一個(gè)項(xiàng)目。一個(gè)項(xiàng)目由兩個(gè)16位的字組成，第一個(gè)字稱為點(diǎn)ID，第二個(gè)字代表時(shí)間。點(diǎn)ID的03位為標(biāo)識(shí)碼，46位

40、為時(shí)間擴(kuò)展位，用于提供1/8ms的分辨率，714位全為0，第15位為新的點(diǎn)值。每一個(gè)事件緩存器都能存儲(chǔ)16個(gè)項(xiàng)目，事件1是自緩存器上一次空出后第一個(gè)發(fā)生變化的事件（最老事件）。 為了實(shí)現(xiàn)QSE與DIOB的通信，使用狀態(tài)和控制字。DIOB在任何時(shí)候都可以讀狀態(tài)寄存器，它包括一個(gè)“堆棧操作使能（凍結(jié)）位（第7位），QSE卡OK位（第6位），事件緩存器溢出位（第5位），以及事件數(shù)量（04位），第4位用于指示事件緩存器已滿?？刂谱钟脕?lái)對(duì)堆棧操作使能（凍結(jié)）位進(jìn)行置位或復(fù)位。當(dāng)設(shè)定為“凍結(jié)”時(shí)，新的事件將進(jìn)入第二個(gè)事件緩存器。狀態(tài)字是由DIOB控制器讀取以確定第一事件緩存器中的事件數(shù)（N）。DIOB控制

41、器從事件堆棧區(qū)讀2N次，以收集到全部項(xiàng)目（事件堆棧和事件緩存器是相同的）。 當(dāng)讀取了事件緩存器以后，控制字用來(lái)對(duì)“凍結(jié)”位進(jìn)行復(fù)位，現(xiàn)在第一事件緩存器可以用于存貯新的事件。 QSE卡通過(guò)QSE的J1連接器與DIOB接口，當(dāng)DIOB控制器以地址形式訪問(wèn)該卡時(shí)，則獲得一個(gè)DIOB控制信號(hào)“Data gate",QSE激活“DeviceBusy"信號(hào)線，這個(gè)信號(hào)告訴DIOB控制器，QSE已連到DIOB且已上電。如果”Device Busy"脈沖信號(hào)消失，DIOB控制器則認(rèn)為該點(diǎn)卡不認(rèn)識(shí)這個(gè)特定的DIOB地址。 QSE的16個(gè)現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)輸入是通過(guò)56芯J2前邊緣連接器接入的

42、，每一個(gè)觸點(diǎn)輸入都是一個(gè)單端輸入，它們共用一條返回線，由于QSE有一個(gè)內(nèi)部隔離的雙電壓電源，因此不需要外部觸點(diǎn)電源。 卡件的訪問(wèn)地址是DIOB的高6位地址線決定的，這個(gè)地址稱為“基本地址”。 基本地址是由卡件前端的邊緣連接器的頂部的跨接器選定的，插入跨接器則代表“1”。6QID卡（QLine Digital Input) QID卡（Q型數(shù)字量輸入卡），可接收220VAC和220VDC數(shù)字量輸入，可以是8個(gè)差動(dòng)輸入或16個(gè)單端輸入，在一些應(yīng)用中，QID允許現(xiàn)場(chǎng)接線長(zhǎng)度達(dá)2000FT。由于電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)，新的系統(tǒng)就應(yīng)采用QID卡，而QDI、QBI卡適用于一般應(yīng)用場(chǎng)合。第六節(jié) 模擬輸出卡1QAA卡 如

43、前所述，QAA卡既是模入卡又具有模出功能。2QAM卡（Automatic/Manual Station Controller) QAM卡，手動(dòng)/自動(dòng)站控制器卡，在DIOB控制器、M/A站和最終控制設(shè)備之間提供接口，最終控制設(shè)備可以是電壓/氣壓（E/P）或電流/氣壓（I/P）轉(zhuǎn)換器。 QAM卡有6組，通過(guò)9針連接器，28針卡件邊緣連接器和34針航空連接器進(jìn)行電氣連接。 在自動(dòng)方式下，QAM卡將提供上個(gè)電壓或電流輸出指令，它跟蹤DIOB控制器的一個(gè)12位的輸出指令信號(hào)。通過(guò)使用增/減禁止命令，操作人員或外部設(shè)備可以避免輸出指令信號(hào)的變化超過(guò)0.375%量程；此外，在自動(dòng)方式時(shí)QAM提供一個(gè)電壓輸出

44、，這個(gè)信號(hào)跟蹤自DIOB控制器來(lái)的一個(gè)12位設(shè)定值信號(hào)，操作人員可通過(guò)增/減設(shè)定值命令改變這個(gè)信號(hào)，這個(gè)信號(hào)將以一定的速率變化。QAM卡的設(shè)定值計(jì)數(shù)器/寄存器邏輯反過(guò)來(lái)向DIOB控制器提供一個(gè)輸入。 在手動(dòng)方式下，QAM卡按照來(lái)自M/A站的增/減信號(hào)增減指令。由可變速率的時(shí)鐘電路實(shí)現(xiàn)指令的變化。增/減指令的命令還可通過(guò)優(yōu)先增/減輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些命令將卡件設(shè)成手動(dòng)方式并超馳正常的指令，這時(shí)，提供一個(gè)線性時(shí)鐘，即輸出的變化速率是常數(shù)。當(dāng)選擇了手動(dòng)方式時(shí)DIOB控制器可以監(jiān)視輸出指令，因?yàn)檫@個(gè)12位的指令的計(jì)數(shù)器/寄存器是DIOB的一個(gè)輸入。這樣，當(dāng)QAM切向手動(dòng)或自動(dòng)方式時(shí)將是無(wú)擾動(dòng)的。3QAO卡

45、（Analog Output) 圖420 為QAO卡的原理性框圖。 QAO卡（模擬量輸出卡）通過(guò)DIOB接受4個(gè)12位的數(shù)字信號(hào)并分別將它們轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)模擬輸出信號(hào)。每個(gè)輸出都有一個(gè)隔離的D/A轉(zhuǎn)換器，對(duì)于單極電壓輸出或雙極電壓輸出提供了不同的輸出范圍。 QAO通過(guò)邊緣連接器與DIOB接口，DIOB信號(hào)是用DIOB標(biāo)準(zhǔn)定義的，模擬輸出被引到卡件正面的邊緣連接器。 從DIOB來(lái)的數(shù)字量數(shù)據(jù)送到一個(gè)4×12存貯器，多路開(kāi)關(guān)周期性把數(shù)據(jù)送往相應(yīng)的點(diǎn)寄存器，并送到D/A轉(zhuǎn)換器，這個(gè)模擬量值被提供到邊緣連接器并送往現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程。 QAO卡的每個(gè)點(diǎn)都是一個(gè)三線輸出 ，即正負(fù)和屏蔽線。屏蔽線與負(fù)側(cè)相連，

46、每一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器（點(diǎn)）將一個(gè)12位數(shù)字量轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)電流或電壓，這個(gè)輸出可以是單極的也可是雙極的，QAO卡分為8種類型。 QAO卡是自包含的模擬量輸出卡，模擬輸出子系統(tǒng) 由一個(gè)或多個(gè)QAO卡和一個(gè)總線控制器組成，不需再有其它卡件實(shí)現(xiàn)模擬輸出功能，通過(guò) 增加QAO卡，可以擴(kuò)展該子系統(tǒng)，一個(gè)DIOB控制器可控制48塊QAO卡。QAO卡遵守DIOB接口設(shè)計(jì)規(guī)范，可以在一個(gè)Q機(jī)架件內(nèi)使用。圖427 QAO原理框圖第七節(jié) 數(shù)字輸出卡1QBO卡（Digital Output) QBO卡（數(shù)字輸出卡），接收DIOB信號(hào)，并提供48VDC，300MA的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)給繼電器線圈、步進(jìn)電機(jī)、指示燈等，該卡件含有16個(gè)

47、電流下拉三極管輸出共用一個(gè)公地線?？ㄉ弦恢蛔x寫(xiě)鎖存器提供一個(gè)8位存貯器功能，卡上帶有一個(gè)可選的死機(jī)計(jì)時(shí)閃光電路。圖428 QBO卡原理框圖圖429 QBO卡端子接線圖2QRO卡（Relay Output) QRO卡（繼電器輸出卡）提供了DIOB控制器與那些需要用繼電器的過(guò)程點(diǎn)之間的接口手段，這塊卡含有8個(gè)汞接繼電器，它們由DIOB 控制，為現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程運(yùn)行提供常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)，卡上的一個(gè)讀/寫(xiě)寄存器提供了8位存貯器功能，該卡上還有一個(gè)開(kāi)關(guān)可選的死機(jī)超時(shí)電路，在控制器不能周期性地更新時(shí)，對(duì)卡件進(jìn)行復(fù)位。 在一個(gè)寫(xiě)操作中，QRO卡從DIOB接收數(shù)據(jù)并將它寄存到卡上的讀寫(xiě)寄存器中，這個(gè)寄存入的數(shù)據(jù)通過(guò)晶體

48、管繼電器驅(qū)動(dòng)電路使相應(yīng)的繼電器激勵(lì)或失勵(lì)，這取決于用戶的應(yīng)用要求。在讀操作中，8個(gè)繼電器中的每一個(gè)的狀態(tài)從讀/寫(xiě)寄存器讀出，被送往DIOB，供系統(tǒng)控制器使用。 讀寫(xiě)寄存器可由DIOB控制器復(fù)位或者由卡件上的上電和計(jì)時(shí)電路來(lái)復(fù)位；卡件邊緣上的LED指示每一個(gè)繼電器的狀態(tài)，“ON”表示激勵(lì)，“OFF”表示失勵(lì)。 第八節(jié) 特殊功能卡1QAC卡（Analog Conditioning Card） QAC模擬量修正卡的主要功能是對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行修正，QAC卡能處理4個(gè)模擬量點(diǎn)。每個(gè)模擬量點(diǎn)都有按線頭可與現(xiàn)場(chǎng)相連，另有2個(gè)內(nèi)部接頭，可接收輸入數(shù)據(jù)或測(cè)試數(shù)據(jù)；此外，有一路現(xiàn)場(chǎng)輸出接線。可以注入一個(gè)測(cè)試信號(hào)用

49、于檢查運(yùn)行的正確性。2QLI卡（QLine Loop Interface Card)圖430 QLI功能框圖 QLI卡（回路接口卡）用于處理在DPU中執(zhí)行的單回路或串級(jí)控制回路的有關(guān)的模擬量及數(shù)字量輸入/輸出。QLI卡的處理能力為3個(gè)模擬量輸入，每路都帶有一個(gè)A/D；1個(gè)模擬量輸出；2個(gè)數(shù)字量輸入；2個(gè)數(shù)字量輸出。圖430為QLI的功能框圖。 QLI可與回路接口模件（LIM）或者小回路接口模件（SLIM）相連，用來(lái)監(jiān)視或手動(dòng)控制QLI的控制回路。 QLI以4次/秒的速率將模擬量電流或電壓輸入轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)字，它們被存貯在QLI中，直到DPU讀??；同樣，DPU中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)由QLI轉(zhuǎn)換成電壓或電

50、流輸出，轉(zhuǎn)換速率為每秒5次。 有多種不同類型的QLI，適用于不同的輸入/輸出信號(hào)，如010V、05V、020MA、420MA等。 每個(gè)QLI卡都需一個(gè)24VDC外部電源供I/O，另外，Q機(jī)架為QLI提供13VDC卡件電源，供卡件的邏輯運(yùn)算和通信使用。 （1）串行口：RS422串行口，用于與LIM的通信；卡上的微處理器通過(guò)該口為手動(dòng)控制回路發(fā)送和接收串行I/O數(shù)據(jù)。 （2）A/D轉(zhuǎn)換器：（共3只，每路模入用一只），將模擬輸入轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，若輸入的是電流，則先被轉(zhuǎn)換成電壓。 （3）D/A轉(zhuǎn)換器：將從DPU來(lái)的二進(jìn)制信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬量電壓或電流。 （4）數(shù)字輸入電路：數(shù)字輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理電路，濾波

51、器及光耦，然后由微處理器讀取。 （5）數(shù)字輸出電路：數(shù)字輸出信號(hào)從DPU到微處理器，然后再通過(guò)光耦、信號(hào)處理電路、濾波器送出。電源由卡件邊緣連接器提供。 （6）開(kāi)關(guān)：通過(guò)組態(tài)開(kāi)關(guān)、EEPROM開(kāi)關(guān)及組態(tài)跨接器等，使微處理器能按正確的控制步驟工作。例如用組態(tài)開(kāi)關(guān)3可使DPU超時(shí)功能有效或失效，當(dāng)打開(kāi)時(shí)有效，如DPU3秒鐘不向QLI寫(xiě)數(shù)據(jù)，QLI將進(jìn)入超時(shí)方式。 （7）微處理器：控制串行口的通信調(diào)整模入的增益和偏移量，存貯組態(tài)數(shù)據(jù)，執(zhí)行組態(tài)數(shù)據(jù)所規(guī)定的控制功能。 （8）存貯器控制器：允許微處理器從卡上的存貯器中讀組態(tài)數(shù)據(jù)，以及從DPU將組態(tài)數(shù)據(jù)寫(xiě)入卡上的EEPROM。這些數(shù)據(jù)然后就可以被微處理器讀

52、取。 （9）存貯器：當(dāng)前組態(tài)數(shù)據(jù)存放在1K EEPROM中，缺省的數(shù)據(jù)和控制程序被存放在32K EPROM中，而輸入、輸出及計(jì)算數(shù)據(jù)被存放在2K靜態(tài)RAM中。 （10）DIOB總線調(diào)解電路：控制對(duì)DIOB數(shù)據(jù)寄存器的訪問(wèn)，協(xié)調(diào)微處理器和DPU對(duì)新的數(shù)據(jù)的讀取。 （11）DIOB數(shù)據(jù)寄存器：存放微處理器寫(xiě)入的數(shù)據(jù)，以便DPU通過(guò)DIOB接口讀取；存放由DPU通過(guò)DIOB寫(xiě)入的輸出及組態(tài)數(shù)據(jù)，以便由微處理器讀取。 （12）DIOB接口：從輸出數(shù)據(jù)寄存器，將數(shù)據(jù)放到DIOB數(shù)據(jù)線上，或者從DIOB數(shù)據(jù)線取數(shù)據(jù)并存入輸入數(shù)據(jù)寄器。 圖431說(shuō)明了QLI與LIM的關(guān)系及應(yīng)用。 圖431 QLI卡與LIM

53、的使用3QLJ卡（QLine Loop Interface Card With Output Read Back) QLJ卡（具有輸出反饋的回路接口卡）具有QLI卡相似的功能，但其輸出帶有反饋信號(hào)，QLJ的D/A轉(zhuǎn)換器將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成模擬電壓或電流，這個(gè)模擬輸出又被送回，并由A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字，可由DPU讀取。4QLC卡（QLine Serial Link Controller) QLC卡（串行接口控制器），是一只單板機(jī)，用于與WDPF DPU接口：QLC安裝在Q機(jī)架中，通過(guò)DIOB與DPU通信。5LIM（Loop Interface Module) LIM模件（回路接口模件）提供了顯示及鍵盤(pán)輸

54、入功能，并執(zhí)行操作員監(jiān)控QLI的I/O所需的邏輯。LIM面板如圖432所示，通過(guò)面板上的柱狀顯示、發(fā)光二極管LED和數(shù)字、字母顯示，LIM向操作人員提供信息，以便操作人員向QLI發(fā)出控制指令去控制生產(chǎn)過(guò)程。 通過(guò)LIM面板上的鍵，操作員可以增加輸出或降低輸出、增加設(shè)定值或降低設(shè)定值、改變LIM的方式（1型）、改變數(shù)字/字符顯示、切換到不同的QLI（具有不同的回路號(hào)，1型）、將QLI方式切換到串級(jí)方式（1型）、將QLI的方式切成自動(dòng)方式、將QLI的方式切成手動(dòng)方式、將QLI方式切成就地方式以及修改QLI的調(diào)整常數(shù)（1型）。圖432 LIM面板 此外，LIM上的柱狀顯示、LED及數(shù)字和字符顯示可用于監(jiān)視QLI的I/O，LIM不斷掃描鍵盤(pán)以便對(duì)QLI進(jìn)行控制。LIM可與多達(dá)12個(gè)QLI進(jìn)行通信并對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)視。1型LIM可以按控制、監(jiān)視、調(diào)節(jié)和回路四種方式運(yùn)行；2型LIM只能以控制方式運(yùn)行。LIM通過(guò)串行口與QLI接收/發(fā)送信息，當(dāng)L