第04章常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介

1、1第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介第第04章章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介主要知識點(diǎn)主要知識點(diǎn)4.1 總線式工控機(jī)4.2 可編程控制器4.4 可編程調(diào)節(jié)器4.3 嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)4.5 其他控制裝置8:25:372第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4.1 4.1 總線式工控機(jī)（總線式工控機(jī)（IPCIPC） 總線式工控機(jī)，總線式工控機(jī)，是基于總線技術(shù)和模塊化結(jié)是基于總線技術(shù)和模塊化結(jié)構(gòu)的一種專用于工業(yè)控制的通用性計算機(jī)，一般構(gòu)的一種專用于工業(yè)控制的通用性計算機(jī)，一般稱為工業(yè)控制計算機(jī)，簡稱為工業(yè)控制機(jī)稱為工業(yè)控制計算機(jī)，簡稱為工業(yè)控制機(jī)（ Industrial Personal

2、ComputerIPC ）或工或工控機(jī)控機(jī)（IPCIPC）。8:25:383第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4.1.1 IPC4.1.1 IPC結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成主要知識點(diǎn)主要知識點(diǎn) 一、一、IPC的硬件組成的硬件組成 二、二、IPC的軟件組成的軟件組成 8:25:384第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介IPC 概述概述 隨著計算機(jī)設(shè)計的日益科學(xué)化、合理化和標(biāo)準(zhǔn)化，隨著計算機(jī)設(shè)計的日益科學(xué)化、合理化和標(biāo)準(zhǔn)化，計算機(jī)總線概念與模板化結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成且完善起來。計算機(jī)總線概念與模板化結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成且完善起來。 IPC在硬件上，由計算機(jī)生產(chǎn)廠家按照某種標(biāo)準(zhǔn)總線在硬件上，由計算機(jī)生產(chǎn)廠家按照某種標(biāo)準(zhǔn)總線，設(shè)計制

3、造出符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主機(jī)板及各種，設(shè)計制造出符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主機(jī)板及各種I/O模板；模板；設(shè)計者只要選用相應(yīng)的功能模板，象搭積木似的、靈活設(shè)計者只要選用相應(yīng)的功能模板，象搭積木似的、靈活地構(gòu)成各種用途的計算機(jī)控制裝置；地構(gòu)成各種用途的計算機(jī)控制裝置；而在軟件上，利用熟知的系統(tǒng)軟件和工具軟件，編制或而在軟件上，利用熟知的系統(tǒng)軟件和工具軟件，編制或組態(tài)出相應(yīng)的應(yīng)用軟件，就可以非常便捷地完成對生產(chǎn)組態(tài)出相應(yīng)的應(yīng)用軟件，就可以非常便捷地完成對生產(chǎn)流程的集中控制與調(diào)度管理，并進(jìn)一步向綜合自動化網(wǎng)流程的集中控制與調(diào)度管理，并進(jìn)一步向綜合自動化網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。絡(luò)化方向發(fā)展。8:25:385第04章 常用工業(yè)控制

4、計算機(jī)簡介4.1.1 IPC4.1.1 IPC結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成圖4-1 IPC 的硬件組成結(jié)構(gòu)8:25:386第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介一一、IPC的硬件組成的硬件組成IPC的硬件主要由以下內(nèi)容組成：的硬件主要由以下內(nèi)容組成：（1）主機(jī)板:由中央處理器（由中央處理器（CPUCPU）、內(nèi)存儲器（）、內(nèi)存儲器（RAMRAM、ROMROM） 等部件組成，它是等部件組成，它是IPCIPC的核心的核心 作用：進(jìn)行數(shù)值計算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理。作用：進(jìn)行數(shù)值計算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理。8:25:387第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介升技升技TH7-RAID P4主板配置圖主板配置圖CD音頻輸入I/O

5、控制芯片CNR插槽AGP插槽北橋芯片i8505個PCI插槽DIP開關(guān)主板電池BIOS Flash芯片南橋芯片ICH2RAID功能芯片前置USB插座板載聲卡芯片前置面板插座主板自檢狀態(tài)軟驅(qū)插座音頻插座鼠標(biāo)鍵盤插座USB接口串口并口ATX12V電源CPU Socket 478主板輔助電源RIMM A1RIMM B1RIMM A2RIMM B2ATX電源IDE4插座IDE3插座IDE2插座IDE1插座8:25:388第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介（2）內(nèi)部總線和外部總線所謂總線就是在模塊和模塊之間或設(shè)備與設(shè)備之所謂總線就是在模塊和模塊之間或設(shè)備與設(shè)備之間的一組進(jìn)行互連和傳輸信息的信號線，信息包括間

6、的一組進(jìn)行互連和傳輸信息的信號線，信息包括指令指令、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和地址地址?？偩€就是一組信號線的集合，用這個集合可以組總線就是一組信號線的集合，用這個集合可以組成系統(tǒng)的成系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信息通道標(biāo)準(zhǔn)信息通道，它定義了各引線的，它定義了各引線的信號、信號、電氣、機(jī)械特性電氣、機(jī)械特性，使計算機(jī)內(nèi)部各組成部分之間以，使計算機(jī)內(nèi)部各組成部分之間以及不同的計算機(jī)之間建立信號聯(lián)系，進(jìn)行信息傳送及不同的計算機(jī)之間建立信號聯(lián)系，進(jìn)行信息傳送和通信和通信。8:25:389第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介1.1. 內(nèi)部總線內(nèi)部總線 內(nèi)部總線內(nèi)部總線指指IPCIPC內(nèi)部各個功能模板之間的信息通內(nèi)部各個功能模板之間的信息通

7、路，它是構(gòu)成完整的計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞紐，也稱路，它是構(gòu)成完整的計算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞紐，也稱系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線。分類分類按功能分?jǐn)?shù)據(jù)總線按功能分?jǐn)?shù)據(jù)總線DB/DB/地址總線地址總線AB/AB/控制總線控制總線CB/CB/電源總線電源總線PBPB每種型號的計算機(jī)都有自身的內(nèi)部總線。每種型號的計算機(jī)都有自身的內(nèi)部總線。 總線結(jié)構(gòu)8:25:3810第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式一塊置于機(jī)箱內(nèi)的無源底板上的多組并列一塊置于機(jī)箱內(nèi)的無源底板上的多組并列插槽，各插槽上的同號引腳是電氣相連的，從而完成插插槽，各插槽上的同號引腳是電氣相連的，從而完成插入槽內(nèi)的各功能模板之間的信息傳送。入

8、槽內(nèi)的各功能模板之間的信息傳送。常用總線常用總線工控領(lǐng)域應(yīng)用最廣的兩種總線是工控領(lǐng)域應(yīng)用最廣的兩種總線是STDSTD總線總線和和PCPC總線?？偩€。8:25:3811第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介發(fā)展發(fā)展STDSTD總線是美國總線是美國PRO-LOGPRO-LOG公司公司19781978年推出的一種工業(yè)控制計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)年推出的一種工業(yè)控制計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線，系統(tǒng)總線，STDSTD是是StandardStandard的縮寫。的縮寫。19871987年，年，STDSTD總線被國際標(biāo)準(zhǔn)化會議定名為總線被國際標(biāo)準(zhǔn)化會議定名為IEEE961IEEE961。隨著。隨著3232位微處理位微處理器的出現(xiàn)，

9、通過采用附加金手指或系統(tǒng)總統(tǒng)與局部總線轉(zhuǎn)換等技術(shù)，器的出現(xiàn)，通過采用附加金手指或系統(tǒng)總統(tǒng)與局部總線轉(zhuǎn)換等技術(shù)，19891989年美國的年美國的EAITECHEAITECH公司又開發(fā)出對公司又開發(fā)出對3232位微處理器兼容的位微處理器兼容的STD32STD32總線?？偩€。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)全部全部5656根引腳線都有確切的定義。根引腳線都有確切的定義。STDSTD總線定義了一個總線定義了一個8 8位微處理器總線位微處理器總線標(biāo)準(zhǔn)，其中有標(biāo)準(zhǔn)，其中有8 8根數(shù)據(jù)線、根數(shù)據(jù)線、1616根地址線、根地址線、2222根控制線和根控制線和1010根電源線，可根電源線，可以兼容各種通用的以兼容各種通用的8 8位微處理

10、器，如位微處理器，如80808080、80858085、68006800、Z80Z80、NSC800NSC800等。通過采用周期竊取和總線復(fù)用技術(shù)，還可以定義等。通過采用周期竊取和總線復(fù)用技術(shù)，還可以定義1616根數(shù)據(jù)線、根數(shù)據(jù)線、2424根根地址線，使地址線，使STDSTD總線升級為總線升級為8 8位位/16/16位微處理器兼容總線，可以容納位微處理器兼容總線，可以容納1616位位微處理器，如微處理器，如80868086、6800068000、8028680286、8038680386等。等。 * *STDSTD總線總線8:25:3812第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)

11、總線用于數(shù)據(jù)總線用于CPU與其他部件之間傳送信息與其他部件之間傳送信息（數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)和和指令代碼指令代碼）。具有具有三態(tài)（高阻、三態(tài)（高阻、“1”和和“0”三種狀態(tài)）控制三種狀態(tài)）控制功能，而且是雙向傳輸?shù)?，即功能，而且是雙向傳輸?shù)?，即CPU通過數(shù)據(jù)總線通過數(shù)據(jù)總線可以接收來自其它部件的信息，也可以通過數(shù)據(jù)可以接收來自其它部件的信息，也可以通過數(shù)據(jù)總線向其它部件發(fā)送信息總線向其它部件發(fā)送信息。如如ISA總線數(shù)據(jù)線是總線數(shù)據(jù)線是16位，位，PCI總線是總線是32位或位或64位。數(shù)據(jù)線的寬度表示了總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰Γ?。?shù)據(jù)線的寬度表示了總線數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?，反映了總線的性能。反映了總線的性能。 8:2

12、5:3813第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 地址總線地址總線地址總線用來傳送地址總線用來傳送CPU要訪問的存儲單元或要訪問的存儲單元或I/O接接口口地址信號地址信號。地址信號一般由。地址信號一般由CPU發(fā)往其它芯片，發(fā)往其它芯片，屬于單向總線，但也具有三態(tài)控制功能。屬于單向總線，但也具有三態(tài)控制功能。地址總線的數(shù)據(jù)位數(shù)地址總線的數(shù)據(jù)位數(shù)決定了該總線構(gòu)成的微機(jī)系決定了該總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)的統(tǒng)的尋址能力尋址能力。例如，。例如，ISA總線有總線有24位地址線，可位地址線，可尋址尋址16MB，PCI總線有總線有32位地址線，可尋址到位地址線，可尋址到4GB。地址總線的寬度視地址總線的寬度視CPU所能

13、直接訪問的存儲空間的所能直接訪問的存儲空間的容量而定。容量而定。8:25:3814第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 控制總線控制總線根據(jù)根據(jù)不同的使用條件，控制總線有的為單向，有不同的使用條件，控制總線有的為單向，有的為雙向；有的為三態(tài)，有的為非三態(tài)。的為雙向；有的為三態(tài)，有的為非三態(tài)?？刂瓶偩€用于傳送控制總線用于傳送控制信息控制信息、時序信息時序信息和和狀態(tài)信狀態(tài)信息。息。比如，比如，I/O讀寫信號、存儲器讀寫信號和中斷讀寫信號、存儲器讀寫信號和中斷信號等等。控制總線是最能體現(xiàn)總線特色的信號信號等等。控制總線是最能體現(xiàn)總線特色的信號線，它決定總線功能的強(qiáng)弱和適應(yīng)性。線，它決定總線功能的強(qiáng)弱和

14、適應(yīng)性。8:25:3815第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介2.2. 外部總線外部總線 外部總線外部總線是指計算機(jī)與計算機(jī)之間、計算機(jī)與遠(yuǎn)程是指計算機(jī)與計算機(jī)之間、計算機(jī)與遠(yuǎn)程終端之間、計算機(jī)與外部設(shè)備以及測量儀器儀表之間的終端之間、計算機(jī)與外部設(shè)備以及測量儀器儀表之間的信息通路，常稱為信息通路，常稱為通信總線通信總線。通信總線的數(shù)據(jù)傳輸方式。通信總線的數(shù)據(jù)傳輸方式可以是并行的，也可以是串行的，可分別稱為并行通信可以是并行的，也可以是串行的，可分別稱為并行通信總線和串行通信總線?？偩€和串行通信總線。8:25:3816第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介圖圖4-15是某型號個人計算機(jī)的外設(shè)接口示意圖是

15、某型號個人計算機(jī)的外設(shè)接口示意圖 8:25:3817第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 電源電源線與地線線與地線電源線與地線為掛在總線上的模塊或設(shè)備提供了電源線與地線為掛在總線上的模塊或設(shè)備提供了電能以及電流通路。電源的區(qū)別在一定程度上也電能以及電流通路。電源的區(qū)別在一定程度上也體現(xiàn)了總線標(biāo)準(zhǔn)的特色。例如，體現(xiàn)了總線標(biāo)準(zhǔn)的特色。例如，ISA采用采用+12V和和+5V，PCI采用采用+5V和和+3V。一般來說，越是先進(jìn)的總線標(biāo)準(zhǔn)，采用的電壓越一般來說，越是先進(jìn)的總線標(biāo)準(zhǔn)，采用的電壓越低。低。8:25:3818第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 采用采用總線的總線的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 簡化簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)了系

16、統(tǒng)結(jié)構(gòu) 簡化簡化了硬件與軟件的設(shè)計了硬件與軟件的設(shè)計 便于便于系統(tǒng)的擴(kuò)充與更新系統(tǒng)的擴(kuò)充與更新 便于便于組織生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品造價組織生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品造價 可維護(hù)性可維護(hù)性好好 8:25:3819第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介3.3. 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn) 總線總線標(biāo)準(zhǔn)的含義標(biāo)準(zhǔn)的含義 對于總線上的各個單元如對于總線上的各個單元如芯片之間、擴(kuò)展卡之間芯片之間、擴(kuò)展卡之間以及以及系系統(tǒng)之間統(tǒng)之間，如果要進(jìn)行正確的連接與傳輸信息，就，如果要進(jìn)行正確的連接與傳輸信息，就應(yīng)遵守一應(yīng)遵守一些協(xié)議與規(guī)范些協(xié)議與規(guī)范，這些協(xié)議與規(guī)定就被稱為這些協(xié)議與規(guī)定就被稱為總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)?？偩€標(biāo)準(zhǔn)

17、包括：各個信號線的總線標(biāo)準(zhǔn)包括：各個信號線的功能定義功能定義、總線工作的時總線工作的時鐘頻率鐘頻率、總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、總線仲裁機(jī)構(gòu)總線仲裁機(jī)構(gòu)與與配置機(jī)構(gòu)配置機(jī)構(gòu)、信信號的邏輯電平號的邏輯電平、時序要求時序要求、電路驅(qū)動能力電路驅(qū)動能力、抗干擾能力抗干擾能力、機(jī)械規(guī)范機(jī)械規(guī)范（包括接插件的幾何形狀與尺寸）和（包括接插件的幾何形狀與尺寸）和實施總線協(xié)實施總線協(xié)議的驅(qū)動議的驅(qū)動與與管理程序管理程序。8:25:3820第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 常用常用的總線標(biāo)準(zhǔn)的總線標(biāo)準(zhǔn) 1）PC總線總線這里所說的這里所說的PC總線是狹義的?？偩€是狹義的。1982年年IBM公司在推出其公司在推出

18、其IBM PC/XT個人計算機(jī)時，在其主板上設(shè)計有個人計算機(jī)時，在其主板上設(shè)計有58個總線插槽（個總線插槽（I/O通道），通道），用于插入各種適配器以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能用于插入各種適配器以擴(kuò)展系統(tǒng)的功能，這就是，這就是IBM PC/XT總線，簡稱總線，簡稱PC總線。總線。PC總線共有總線共有62條信號線，用雙列插槽連接，分條信號線，用雙列插槽連接，分A面（元件面）面（元件面）和和B面。面。PC總線實際上是總線實際上是8088CPU核心電路總線的擴(kuò)充與重新核心電路總線的擴(kuò)充與重新驅(qū)動。驅(qū)動。 PC總線共有總線共有8條數(shù)據(jù)線、條數(shù)據(jù)線、20條地址線（尋址空間為條地址線（尋址空間為1MB）、）、總線時鐘

19、頻率為總線時鐘頻率為4MHz、總線最大傳輸速率為、總線最大傳輸速率為4MB/s、最大負(fù)、最大負(fù)載能力為載能力為8個、采用半同步的工作方式。個、采用半同步的工作方式。 8:25:3821第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介2）ISA總線總線ISA（Industry Standard Architecture）總線是）總線是IBM公司公司1984年為推出年為推出PC/AT機(jī)而建立的系統(tǒng)總機(jī)而建立的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫線標(biāo)準(zhǔn)，所以也叫AT總線總線，它是對，它是對XT總線的擴(kuò)總線的擴(kuò)展展，以適應(yīng)，以適應(yīng)8位或位或16位數(shù)據(jù)總線要求。它推出后位數(shù)據(jù)總線要求。它推出后得到廣大計算機(jī)同行的認(rèn)可，兼容這一標(biāo)準(zhǔn)的

20、微得到廣大計算機(jī)同行的認(rèn)可，兼容這一標(biāo)準(zhǔn)的微型計算機(jī)紛紛問世，直到現(xiàn)在，許多以型計算機(jī)紛紛問世，直到現(xiàn)在，許多以Pentium芯片為芯片為CPU的計算機(jī)上仍然有的計算機(jī)上仍然有ISA插槽。插槽。8:25:3822第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介ISA總線的主要特點(diǎn)總線的主要特點(diǎn)（1）它有比）它有比XT總線更強(qiáng)的支持能力，它支持：總線更強(qiáng)的支持能力，它支持：1K I/O地址地址空間（空間（0000H03FFH）；）；24位存儲器地址；位存儲器地址；8位或位或16位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)存取；存??；15級硬件中斷，級硬件中斷，7級級DMA通道；產(chǎn)生通道；產(chǎn)生I/O等待狀態(tài)等。等待狀態(tài)等。（2）它是一種多主控（

21、）它是一種多主控（Multi Master）總線，除主）總線，除主CPU外，外，DMA控制器、控制器、DRAM刷新控制器和帶處理器的智能接口控刷新控制器和帶處理器的智能接口控制卡都可以成為制卡都可以成為ISA總線的主控設(shè)備（但它只支持一個智能總線的主控設(shè)備（但它只支持一個智能接口控制卡）。接口控制卡）。（3）可支持）可支持8種類型的總線周期：種類型的總線周期：8位或位或16位的存儲器讀周位的存儲器讀周期；期；8位或位或16位的存儲器寫周期；位的存儲器寫周期；8位或位或16位的位的I/O讀周期，讀周期，8位或位或16位的位的I/O寫周期；中斷請求和中斷響應(yīng)周期；寫周期；中斷請求和中斷響應(yīng)周期；D

22、MA周周期；存儲器刷新周期；總線仲裁周期。期；存儲器刷新周期；總線仲裁周期。8:25:3823第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介3）PCI總線總線 PCI（Peripheral Component Interconnect）是計）是計算機(jī)外圍設(shè)備互連的意思。算機(jī)外圍設(shè)備互連的意思。1992年由年由Intel發(fā)布，發(fā)布，很快就成為了商用計算機(jī)的總線標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展至今，很快就成為了商用計算機(jī)的總線標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)展至今，PCI實際上已經(jīng)不是一個簡單的總線標(biāo)準(zhǔn)，實際上已經(jīng)不是一個簡單的總線標(biāo)準(zhǔn)，而是而是一類標(biāo)準(zhǔn)一類標(biāo)準(zhǔn)。例如，。例如，從使用的電源電壓來分，就有從使用的電源電壓來分，就有5V和和3.3V兩個版本兩個

23、版本；從總線時鐘頻率來分可以有從總線時鐘頻率來分可以有33.3MHz和和66MHz兩種兩種；從總線的寬度來分可以從總線的寬度來分可以有有32位和位和64位兩種。位兩種。8:25:3824第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介歸納起來，歸納起來，PCI總線具有以下特點(diǎn)：總線具有以下特點(diǎn)： （1）總線傳輸速率高）總線傳輸速率高最大允許最大允許64位并行數(shù)據(jù)傳送，采用地址位并行數(shù)據(jù)傳送，采用地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用方式，若總線時鐘頻數(shù)據(jù)總線復(fù)用方式，若總線時鐘頻率為率為33.3MHz，總線寬度為，總線寬度為32位，則傳輸速率為位，則傳輸速率為133MB/s；若總線時鐘頻；若總線時鐘頻率為率為66MHz，總線寬度

24、為，總線寬度為64位，則傳輸速率為位，則傳輸速率為528MB/s。如此之高的傳輸。如此之高的傳輸速率是其它總線難以比擬的，它大大地緩解了數(shù)據(jù)速率是其它總線難以比擬的，它大大地緩解了數(shù)據(jù)I/O瓶頸，使高性能瓶頸，使高性能CPU得以充分發(fā)揮作用，并滿足了高速設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。得以充分發(fā)揮作用，并滿足了高速設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?。?）不受處理器限制）不受處理器限制PCI總線通過總線通過CPU局部總線到局部總線到PCI總線之間的橋接器形成了一種獨(dú)特的中總線之間的橋接器形成了一種獨(dú)特的中間緩沖器設(shè)計方式，它將中央處理器子系統(tǒng)與外圍設(shè)備分開，使間緩沖器設(shè)計方式，它將中央處理器子系統(tǒng)與外圍設(shè)備分開，使PCI

25、總線總線具有獨(dú)立于處理器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。一般來說，在中央處理總線上增加更多的具有獨(dú)立于處理器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。一般來說，在中央處理總線上增加更多的設(shè)備或部件會降低系統(tǒng)的性能和可靠程度。而有了緩沖器的設(shè)計方式，用設(shè)備或部件會降低系統(tǒng)的性能和可靠程度。而有了緩沖器的設(shè)計方式，用戶可隨意增添外圍設(shè)備，以擴(kuò)展電腦系統(tǒng)而不必?fù)?dān)心在不同時鐘頻率下會戶可隨意增添外圍設(shè)備，以擴(kuò)展電腦系統(tǒng)而不必?fù)?dān)心在不同時鐘頻率下會導(dǎo)致系統(tǒng)性能的降低。導(dǎo)致系統(tǒng)性能的降低。8:25:3825第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介（3）兼容性強(qiáng)）兼容性強(qiáng)微機(jī)微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)均通過系統(tǒng)內(nèi)均通過PCI/ISA總線橋?qū)崿F(xiàn)總線橋?qū)崿F(xiàn)PCI總線與總線與ISA、V

26、ESA及及MCA總線總線的的完全兼容完全兼容，保證了通用的，保證了通用的ISA總線技術(shù)到高性能總線技術(shù)到高性能PCI總線的平穩(wěn)過渡，這正總線的平穩(wěn)過渡，這正是是PCI總線的生命力所在總線的生命力所在。并。并實現(xiàn)不同總線之間的隔離實現(xiàn)不同總線之間的隔離。如。如當(dāng)當(dāng)CPU通過局部通過局部總線從總線從Cache中存取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，中存取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，PCI總線可同時對總線可同時對DRAM進(jìn)行讀寫操進(jìn)行讀寫操作，而作，而ISA總線則可進(jìn)行總線則可進(jìn)行I/O操作。操作。（4）自動配置功能）自動配置功能PCI總線標(biāo)準(zhǔn)為總線標(biāo)準(zhǔn)為PCI接口提供了一套完整的自動配置功能，使接口提供了一套完整的自動配置功能

27、，使PCI接口所需要接口所需要的各種硬件資源如中斷、內(nèi)存、的各種硬件資源如中斷、內(nèi)存、I/O地址等通過即插即用的地址等通過即插即用的BIOS在系統(tǒng)啟動在系統(tǒng)啟動時進(jìn)行自動配置，達(dá)到對計算機(jī)資源的優(yōu)化使用和合理配置，從而使時進(jìn)行自動配置，達(dá)到對計算機(jī)資源的優(yōu)化使用和合理配置，從而使PCI接接口達(dá)到真正的即插即用（口達(dá)到真正的即插即用（(PnP)目的，使接口的設(shè)計和應(yīng)用更加簡單容易。目的，使接口的設(shè)計和應(yīng)用更加簡單容易。PCI插槽插槽ISA插槽插槽8:25:3826第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4.4. PCIPCI總線總線I/OI/O卡卡- -常用的數(shù)據(jù)采集卡常用的數(shù)據(jù)采集卡1) )模擬模擬量

28、輸入卡（量輸入卡（A/D卡）卡） 在工業(yè)測控系統(tǒng)中，輸入信號往往是模擬量，這就需要一個裝置把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，各種A/D芯片就是用來完成此類轉(zhuǎn)換的。在實際的計算機(jī)測控系統(tǒng)中，不是以A/D芯片為基本單元，而是制成商品化的A/D板卡。 模擬量輸入板卡根據(jù)使用的A/D轉(zhuǎn)換芯片和總線結(jié)構(gòu)不同，性能有很大的區(qū)別。板卡通常有單端輸入、差分輸入以及兩種方式組合輸入三種。板卡內(nèi)部通常設(shè)置一定的采樣緩沖器，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行緩沖處理，緩沖器的大小也是板卡的性能指標(biāo)之一。在抗干擾方面，A/D板卡通常采取光電隔離技術(shù)，實現(xiàn)信號的隔離。板卡模擬信號采集的精度和速度指標(biāo)通常由板卡所采用的A/D轉(zhuǎn)換芯片決定。 8:25:3

29、827第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介例如，下圖所示為研華PCI-1713模擬量輸入卡。該板卡具有32 路單端或16 路差分模擬量輸入，或組合輸入方式，12位A/D轉(zhuǎn)換分辨率，A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可達(dá)100 kHz，每個輸入通道的增益可編程，卡上有4K采樣FIFO緩沖器，2500VDC 隔離保護(hù)，支持軟件、內(nèi)部定時器觸發(fā)或外部觸發(fā)。 8:25:3828第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介2）模擬）模擬量輸出卡（量輸出卡（D/A卡）卡） 計算機(jī)內(nèi)部處理采用的是數(shù)字量，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)計算機(jī)內(nèi)部處理采用的是數(shù)字量，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用的是模擬量。計算機(jī)通過采用的是模擬量。計算機(jī)通過D/AD/A板卡將數(shù)字板卡將數(shù)

30、字量轉(zhuǎn)化為模擬量，從而通過控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動量轉(zhuǎn)化為模擬量，從而通過控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作去控制生產(chǎn)工藝過程。作去控制生產(chǎn)工藝過程。 D/A轉(zhuǎn)換板卡同樣依據(jù)其采用的轉(zhuǎn)換板卡同樣依據(jù)其采用的D/A轉(zhuǎn)換芯轉(zhuǎn)換芯片的不同，轉(zhuǎn)換性能指標(biāo)有很大的差別。片的不同，轉(zhuǎn)換性能指標(biāo)有很大的差別。 8:25:3829第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介例如，下圖所示為研華PCI-1720U模擬量輸出卡。該板卡具有四路12 位D/A 輸出通道，多種輸出范圍。由于能夠在輸出和PCI總線之間提供2500VDC的隔離保護(hù)，PCI-1720非常適合需要高電壓保護(hù)的工業(yè)場合。 8:25:3830第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介3）數(shù)字

31、）數(shù)字量輸入量輸入/輸出卡（輸出卡（I/O卡）卡） 計算機(jī)測控系統(tǒng)通過數(shù)字量輸入板卡采集工計算機(jī)測控系統(tǒng)通過數(shù)字量輸入板卡采集工業(yè)生產(chǎn)過程的離散輸入信號，并通過數(shù)字量業(yè)生產(chǎn)過程的離散輸入信號，并通過數(shù)字量輸出板卡對生產(chǎn)過程或控制設(shè)備進(jìn)行開關(guān)式輸出板卡對生產(chǎn)過程或控制設(shè)備進(jìn)行開關(guān)式控制（二位式控制）?？刂疲ǘ皇娇刂疲?shù)字量輸入和數(shù)字量輸出功能集成在一塊將數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出功能集成在一塊板卡上，就稱為數(shù)字量輸入板卡上，就稱為數(shù)字量輸入/輸出板卡，簡稱輸出板卡，簡稱I/O板卡。板卡。 8:25:3831第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介例如，下圖所示為研華PCI-1730數(shù)字量輸入/輸出卡，

32、它提供了16路數(shù)字量輸入和16路數(shù)字量輸出，高輸出驅(qū)動能力和中斷能力，具有2500VDC高電壓隔離I/O通道。8:25:3832第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4）脈沖量）脈沖量輸入輸入/輸出板卡輸出板卡 工業(yè)控制現(xiàn)場有許多高速的脈沖信號，如旋轉(zhuǎn)編碼器、流量檢測信號等，這些都要用脈沖量輸入板卡或一些專用測量模塊進(jìn)行測量。脈沖量輸入/輸出板卡可以實現(xiàn)脈沖數(shù)字量的輸出和采集，并可以通過跳線器選擇計數(shù)、定時、測頻等不同工作方式，計算機(jī)可以通過該板卡方便地讀取脈沖計數(shù)值，也可測量脈沖的頻率或產(chǎn)生一定頻率的脈沖?？紤]到現(xiàn)場強(qiáng)電的干擾，該類型板卡多采用光電隔離技術(shù)，使計算機(jī)與現(xiàn)場信號之間全部隔離，來提高板

33、卡測量的抗干擾能力。8:25:3833第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介例如，下圖所示的研華PCI-1780U計數(shù)器/定時器卡，是基于PCI總線設(shè)計的接口卡。該卡使用了AM9513芯片，能夠通過CPLD實現(xiàn)計數(shù)器/定時器功能。此外，該卡還提供8個16位計數(shù)器通道，并具有8通道可編程時鐘資源，8路TTL數(shù)字量輸出/8路TTL數(shù)字量輸入，最高輸入頻率達(dá)20MHz，有多種時鐘可以選擇，可編程計數(shù)器輸出，同時有計數(shù)器門選通功能。 8:25:3834第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介板卡安裝板卡安裝關(guān)閉計算機(jī)電源，打開機(jī)箱，將PCI板卡正確地插到一空閑的PCI插槽中，如圖所示，檢查無誤后合上機(jī)箱。 圖6-8

34、 PCI-1710HG板卡安裝35第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介用用PCI-1710HG板卡構(gòu)成的控制系統(tǒng)框圖如圖板卡構(gòu)成的控制系統(tǒng)框圖如圖6-6所示。所示。 36第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介37第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介二、二、IPC的軟件組成的軟件組成 1 1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件用來管理用來管理IPCIPC的資源，并以簡便的形式向用戶提供服務(wù)，包括的資源，并以簡便的形式向用戶提供服務(wù)，包括實時多任務(wù)操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序等，其中操作實時多任務(wù)操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序等，其中操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件最基本的部分，如系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件最基本的部分，如MS-DOSMS-DOS和和

35、WindowsWindows系統(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件。2.2.工具軟件工具軟件技術(shù)人員從事軟件開發(fā)工作的輔助軟件，包括匯編語言、高級技術(shù)人員從事軟件開發(fā)工作的輔助軟件，包括匯編語言、高級語言、編譯程序、編輯程序、調(diào)試程序、診斷程序等，借以提語言、編譯程序、編輯程序、調(diào)試程序、診斷程序等，借以提高軟件生產(chǎn)效率，改善軟件產(chǎn)品質(zhì)量高軟件生產(chǎn)效率，改善軟件產(chǎn)品質(zhì)量。3 3應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件系統(tǒng)設(shè)計人員針對某個生產(chǎn)過程現(xiàn)時編制的控制和管理程序，系統(tǒng)設(shè)計人員針對某個生產(chǎn)過程現(xiàn)時編制的控制和管理程序，往往涉及應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)知識。往往涉及應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)知識。它包括過程輸入程序、過程控它包括過程輸入程序、過程控制程序、

36、過程輸出程序、人一機(jī)接口程序、打印顯示程序和控制程序、過程輸出程序、人一機(jī)接口程序、打印顯示程序和控制程序等。制程序等。8:25:3938第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介總結(jié)：總結(jié)：IPCIPC功能特點(diǎn)功能特點(diǎn)1.1.可靠性和可維修性好可靠性和可維修性好2 2通用性和擴(kuò)展性好通用性和擴(kuò)展性好3 3軟件豐富編程趨向組態(tài)軟件豐富編程趨向組態(tài) 4 4控制實時性強(qiáng)控制實時性強(qiáng)5 5精度和速度適當(dāng)精度和速度適當(dāng)8:25:3939第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4.24.2 可編程控制器可編程控制器( (PLC)PLC) 可編程邏輯控制器，可編程邏輯控制器，簡稱可編程控制器簡稱可編程控制器PLCPLC，是

37、計算機(jī)技術(shù)與繼電邏輯控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，是計算機(jī)技術(shù)與繼電邏輯控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物，其其低端為常規(guī)繼電邏輯控制低端為常規(guī)繼電邏輯控制的替代裝置，而的替代裝置，而高端高端為一種高性能的工業(yè)控制計算機(jī)。為一種高性能的工業(yè)控制計算機(jī)。鏈接動畫8:25:3940第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4.2.1 概述概述4.2.2 PLC的硬件組成的硬件組成4.2.3 PLC的軟件系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)4.2.4 PLC的工作過程的工作過程4.2.5 建立建立PLC與計算機(jī)的連接與計算機(jī)的連接 41第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4.24.2.1 .1 概述概述 PLCPLC在早期是一種開關(guān)邏輯控制裝置，被稱在早期

38、是一種開關(guān)邏輯控制裝置，被稱為可編程序邏輯控制器為可編程序邏輯控制器(Programmable Logic (Programmable Logic Controller)Controller)，簡稱，簡稱PLCPLC。 隨著計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，隨著計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，PLCPLC采用微處理器作為其控制核心，它的功能已采用微處理器作為其控制核心，它的功能已不再局限于邏輯控制的范疇。因此，不再局限于邏輯控制的范疇。因此，19801980年年美國電氣制造協(xié)會美國電氣制造協(xié)會(NEMA)(NEMA)將其命名為將其命名為Programmable Controller(PC)Program

39、mable Controller(PC)，但為避免與，但為避免與個人計算機(jī)個人計算機(jī)(Personal Computer)(Personal Computer)的簡稱的簡稱PCPC混混淆，習(xí)慣上仍將其稱為淆，習(xí)慣上仍將其稱為PLCPLC。42第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介1. PLC的定義 國際電工委員會（ IEC）于 1982年11月1985年1月對可編程序控制器作了如下的定義：“可編程可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程序的存它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)

40、算、順序控儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的過數(shù)字式模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計于擴(kuò)充功能的原則而設(shè)計”。43第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介PLC的定義 PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制

41、裝置。應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制裝置。44第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介PLC的基本組成的基本組成PLC主要由CPU模塊、輸入/輸出模塊、電源模塊和外部設(shè)備組成 45第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介整體式整體式組合式組合式 PLC的基本分類的基本分類小型機(jī)常采用整體式小型機(jī)常采用整體式中、大型機(jī)常采用組合式中、大型機(jī)常采用組合式4.2.2 認(rèn)知PLC的硬件組成46第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備 I/OI/O擴(kuò)展擴(kuò)展 單元單元 特殊功特殊功 能單元能單元主機(jī)主機(jī)輸出單元輸出單元輸入單元輸入單元 電電 源源外設(shè)接口外設(shè)接口I/O/O擴(kuò)擴(kuò)展展口口存存 儲儲 器器 系統(tǒng)程

42、序系統(tǒng)程序 存儲器存儲器 C P U 用戶程序用戶程序 存儲器存儲器盒式磁帶機(jī)盒式磁帶機(jī)打印機(jī)打印機(jī)EPROMEPROM寫入器寫入器 上位計算機(jī)上位計算機(jī) PLCPLC編程器編程器可編程終端可編程終端PTPT 整體式整體式 PLC的基本組成框圖的基本組成框圖47第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 組合式組合式 PLC的基本組成框圖的基本組成框圖 系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線線通信單元通信單元 控控 制制 系系 統(tǒng)統(tǒng) 現(xiàn)現(xiàn) 場場 過過 程程CPU單元單元輸出單元輸出單元 編程器編程器PLC或或上位計算機(jī)上位計算機(jī)智能智能I/O單元單元輸入單元輸入單元48第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 輸入并存儲用戶程序

43、、顯示輸入內(nèi)容和地址；輸入并存儲用戶程序、顯示輸入內(nèi)容和地址； CPU指揮指揮PLC完成各種預(yù)定的功能完成各種預(yù)定的功能 檢查、校驗用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯誤即報警；檢查、校驗用戶程序，發(fā)現(xiàn)錯誤即報警； 執(zhí)行用戶程序、驅(qū)動外部輸出設(shè)備動作；執(zhí)行用戶程序、驅(qū)動外部輸出設(shè)備動作； 診斷故障、記憶故障信息并報警。診斷故障、記憶故障信息并報警。1 1.2.1 .2.1 CPU單元單元49第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介CPU的種類的種類PLC中所采用的CPU通常有三種 ：（1）通用處理器：8086、80286、80386（2）單片機(jī)芯片：8031、8096（3）位片式微處理器：AMD-2900小型PLC多采用

44、8位微處理器或單片機(jī)作為CPU中型PLC多采用16位微處理器或單片機(jī)作為CPU大型PLC多采用高速位片式微處理器50第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介系統(tǒng)程序存儲器系統(tǒng)程序存儲器 存儲系統(tǒng)系統(tǒng)程序存儲系統(tǒng)系統(tǒng)程序用戶程序存儲器用戶程序存儲器 存儲系統(tǒng)用戶程序存儲系統(tǒng)用戶程序工作數(shù)據(jù)存儲器工作數(shù)據(jù)存儲器 存儲工作數(shù)據(jù)存儲工作數(shù)據(jù) 2. 存儲器存儲器51第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介RAM：存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào)存儲各種暫存數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、用戶正調(diào) 試的程序。試的程序。ROM：存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。存放監(jiān)控程序和用戶已調(diào)試好的程序。 存儲器存儲器52第04章 常用工業(yè)控制

45、計算機(jī)簡介 PLC與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁與外部設(shè)備聯(lián)系的橋梁 開關(guān)量輸入單元開關(guān)量輸入單元 開關(guān)量輸出單元開關(guān)量輸出單元 直流輸入單元直流輸入單元 交流輸入單元交流輸入單元晶體管輸出單元晶體管輸出單元晶閘管輸出單元晶閘管輸出單元繼電器輸出單元繼電器輸出單元 1 1.2.2.2.2. I/OI/O單元單元53第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 輸入、輸出接口：輸入、輸出接口：采用光電隔離，實現(xiàn)了采用光電隔離，實現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。輸出接口作用：輸出接口作用：將主機(jī)向外輸出的信號轉(zhuǎn)換成可以驅(qū)動外將主機(jī)向外輸出的信號轉(zhuǎn)

46、換成可以驅(qū)動外部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷部執(zhí)行電路的信號，以便控制接觸器線圈等電器通斷電；另外輸出電路也使計算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。電；另外輸出電路也使計算機(jī)與外部強(qiáng)電隔離。輸出三種形式：輸出三種形式：繼電器繼電器 - 低速大功率低速大功率 可控硅可控硅 - 高速大功率高速大功率 晶體管晶體管 - 高速小功率高速小功率輸入接口作用：輸入接口作用：將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，將按鈕、行程開關(guān)或傳感器等產(chǎn)生的信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機(jī)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送入主機(jī)。54第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 直流輸入電路直流輸入電路M+5VLEDSR3R1AR2CT 內(nèi)內(nèi) 部部 電電

47、 路路濾波濾波 光電耦合光電耦合 外部開關(guān)外部開關(guān) 輸入點(diǎn)的狀輸入點(diǎn)的狀態(tài)顯示態(tài)顯示 輸入點(diǎn)輸入點(diǎn) 公共端公共端 55第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 交流輸入電路交流輸入電路LED+5VAR2MSCR1 內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路R3濾波濾波 光電耦合光電耦合 輸入點(diǎn)的狀輸入點(diǎn)的狀態(tài)顯示態(tài)顯示 外部開關(guān)外部開關(guān) 輸入點(diǎn)輸入點(diǎn) 56第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介繼電器輸出繼電器輸出（2）輸出接口電路：）輸出接口電路：以以繼電器形式為例繼電器形式為例：PLC內(nèi)內(nèi)部部電電路路內(nèi)內(nèi)部部電電路路K+交流電源或直流交流電源或直流電源電源QL+-57第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 晶體管輸出電路晶體管輸出

48、電路T2LEDDFU+5V內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路T1R1R2R3負(fù)載負(fù)載光電耦合光電耦合 輸出點(diǎn)的狀輸出點(diǎn)的狀態(tài)顯示態(tài)顯示 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 58第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 晶閘管輸出電路晶閘管輸出電路LEDR2 C TFU內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路R1負(fù)載負(fù)載光電耦合光電耦合 輸出點(diǎn)的狀輸出點(diǎn)的狀態(tài)顯示態(tài)顯示 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 59第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 繼電器輸出電路繼電器輸出電路LED K R內(nèi)內(nèi) 部部 電電 路路負(fù)載負(fù)載輸出點(diǎn)的狀輸出點(diǎn)的狀態(tài)顯示態(tài)顯示 繼電器繼電器 機(jī)械機(jī)械觸點(diǎn)觸點(diǎn) 公共端公共端 輸出點(diǎn)輸出點(diǎn) 60第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 PL

49、C由開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電由開關(guān)式穩(wěn)壓電源為內(nèi)部電路供電抗干擾性能好抗干擾性能好 有的有的PLC能向外部提供能向外部提供24V的直流的直流電源電源 可作為輸入單元連接的外部設(shè)備的電源可作為輸入單元連接的外部設(shè)備的電源 開關(guān)電源開關(guān)電源輸入電壓范圍寬輸入電壓范圍寬體積小體積小重量輕重量輕效率高效率高 3.3. 電源單元電源單元61第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介電源單元電源單元把外部供應(yīng)的電源變換成系統(tǒng)內(nèi)部各單元所需的電源。有的電源單元還向外提供24v隔離直流電源，可供開關(guān)量輸入單元連接的現(xiàn)場無源開關(guān)等使用。 62第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介PLC的供電63第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)

50、簡介 各種接口、高功能模塊：各種接口、高功能模塊：便于擴(kuò)展便于擴(kuò)展 小型機(jī)：小型機(jī)：一體機(jī)。有接口可擴(kuò)展。一體機(jī)。有接口可擴(kuò)展。 狀態(tài)顯示通信口頂部端子蓋電源及輸出端子前蓋 方式開關(guān)、電位器、擴(kuò)展I/O連接底部端子蓋輸入端子、傳感器電源存儲器卡64第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介Power in a Small Package!電源模塊CPU模塊IO模塊底 板中、大型機(jī)：中、大型機(jī)：模塊式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合模塊式。可根據(jù)需要在主板上隨意組合。65第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介PLC的外部設(shè)備主要有：的外部設(shè)備主要有：編程設(shè)備編程設(shè)備觸摸屏觸摸屏操作面板操作面板文本顯示器文本顯示器打

51、印機(jī)打印機(jī) 等等 4.外部設(shè)備外部設(shè)備66第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 編程設(shè)備編程設(shè)備PCFP PROGRAMMER(HELP)CLRWRTFN/PFLSTKIX/IYNOTDT/LdREADOTL WLORR WRANY WYSTX WXSRC(-)OP(BIN)K/HSCCTC EVTMT SVACLRENTBAFEDC 98 3 2 1 0 7 6 5 4(DELT)CLR67第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 編程器是對編程器是對PLC進(jìn)行操作的工具進(jìn)行操作的工具 專專 用用 編編 程程 器器 在裝有專用編程軟件的計算機(jī)上編程在裝有專用編程軟件的計算機(jī)上編程 簡易編程器簡易編程器

52、直插式、便攜式直插式、便攜式 計算機(jī)輔助編程計算機(jī)輔助編程 圖形編程器圖形編程器 編程工具編程工具68第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介8:25:40S7200S7200：（STEP-7 MICRO/WINSTEP-7 MICRO/WIN入門入門） S7300S7300：（STEPSTEP7 7）69第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4.2.3 PLC的軟件系統(tǒng)1. 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序 系統(tǒng)程序系統(tǒng)程序是由PLC的制造者采用匯編語言編寫的，固化于ROM型系統(tǒng)程序存儲器中，用于控制PLC本身的運(yùn)行，用戶不能更改。 系統(tǒng)程序分為：系統(tǒng)程序分為： 系統(tǒng)系統(tǒng)管理程序管理程序 用戶用戶指令解釋程序指令解釋程序

53、 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用程序程序模塊和系統(tǒng)調(diào)用程序 70第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介PLC的軟件系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)2.用戶用戶程序程序 用戶程序用戶程序又稱為又稱為應(yīng)用程序應(yīng)用程序，是用戶，是用戶為完成某一控制任務(wù)而利為完成某一控制任務(wù)而利用用PLCPLC的編程語言編制的程序。的編程語言編制的程序。用戶程序是線性地存儲在用戶程序是線性地存儲在系統(tǒng)程序制定的存儲區(qū)內(nèi)。系統(tǒng)程序制定的存儲區(qū)內(nèi)。1 1用戶環(huán)境用戶環(huán)境 用戶環(huán)境是由系統(tǒng)程序生成的，它包括用戶用戶環(huán)境是由系統(tǒng)程序生成的，它包括用戶數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶元件區(qū)、用戶程序存儲區(qū)、用戶參數(shù)、文數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、用戶元件區(qū)、用戶程序存儲區(qū)、用戶參數(shù)、文件存

54、儲區(qū)等。件存儲區(qū)等。2 2用戶程序結(jié)構(gòu)用戶程序結(jié)構(gòu) 用戶程序結(jié)構(gòu)大致可以分為三種：用戶程序結(jié)構(gòu)大致可以分為三種：（1 1）線性程序（）線性程序（2 2）分塊程序（）分塊程序（3 3）結(jié)構(gòu)化程序）結(jié)構(gòu)化程序3 3用戶程序語言用戶程序語言 PLCPLC的編程語言有多種，其中梯形圖、語的編程語言有多種，其中梯形圖、語句表、功能塊圖是三種基本語言。句表、功能塊圖是三種基本語言。 71第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介1.4 PLC的工作過程的工作過程PLCPLC的循環(huán)掃描工作過程的循環(huán)掃描工作過程 接線程序控制與存儲程序控制接線程序控制與存儲程序控制 72第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介4.接線接線程序

55、控制與存儲程序控制程序控制與存儲程序控制 繼電接觸器控制系統(tǒng)，又稱為繼電接觸器控制系統(tǒng)，又稱為接線程序控制接線程序控制系統(tǒng)，是通過電系統(tǒng)，是通過電器元器件的固定接線來實現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)的。器元器件的固定接線來實現(xiàn)控制邏輯，完成控制任務(wù)的。73第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介接線程序控制與存儲程序控制接線程序控制與存儲程序控制 在在PLC控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)控制要求編制出相控制系統(tǒng)中，用戶根據(jù)控制要求編制出相應(yīng)的控制程序，并寫入應(yīng)的控制程序，并寫入PLC的程序存儲器中。系統(tǒng)運(yùn)的程序存儲器中。系統(tǒng)運(yùn)行時，行時，PLC將程序執(zhí)行結(jié)果輸出給相應(yīng)的輸出設(shè)備將程序執(zhí)行結(jié)果輸出給相應(yīng)的輸出設(shè)備，控制

56、被控對象工作控制被控對象工作。 這種控制稱為這種控制稱為存儲程序控制存儲程序控制。74第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介1.4.2 PLC 的循環(huán)掃描工作過程的循環(huán)掃描工作過程 掃描工作分為掃描工作分為 5 個階段個階段 公公 共共 處處 理理 階階 段段 程程 序序 執(zhí)執(zhí) 行行 階階 段段 掃描周期計算階段掃描周期計算階段 I/O 刷刷 新新 階階 段段 外設(shè)端口處理外設(shè)端口處理 階段階段75第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 PLC的循環(huán)掃描工作過程 掃描工作一般分為：讀輸入、執(zhí)行程序、處理通掃描工作一般分為：讀輸入、執(zhí)行程序、處理通信請求、自診斷檢查和寫輸出等過程，信請求、自診斷檢查和寫輸出

57、等過程，CPU反復(fù)不停反復(fù)不停地分階段處理上述各種不同的任務(wù)，地分階段處理上述各種不同的任務(wù)，這種周而復(fù)始的這種周而復(fù)始的循環(huán)工作方式稱為循環(huán)掃描。循環(huán)工作方式稱為循環(huán)掃描。 執(zhí)行用戶程序只是掃描周期的一個組成部分執(zhí)行用戶程序只是掃描周期的一個組成部分，用，用戶程序不運(yùn)行時，戶程序不運(yùn)行時，PLC也在掃描，只不過在一個周期也在掃描，只不過在一個周期中去除了執(zhí)行用戶程序和讀輸入、寫輸出的內(nèi)容。中去除了執(zhí)行用戶程序和讀輸入、寫輸出的內(nèi)容。 PLC最主要的工作方式是循環(huán)掃描（周期掃描）最主要的工作方式是循環(huán)掃描（周期掃描） PLC在運(yùn)行工作狀態(tài)，執(zhí)行如上所述的一次掃描在運(yùn)行工作狀態(tài)，執(zhí)行如上所述的一

58、次掃描操作所需的時間稱為操作所需的時間稱為掃描周期掃描周期，其典型值為，其典型值為1100ms。掃描周期與用戶程序的長短掃描周期與用戶程序的長短、指令的種類和指令的種類和CPU的運(yùn)算速度有很大的關(guān)系。的運(yùn)算速度有很大的關(guān)系。用戶程序較長時，指用戶程序較長時，指令執(zhí)行的時間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。令執(zhí)行的時間在掃描周期中占相當(dāng)大的比例。 76第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介設(shè)置各異常繼電器異常：(ERR/ALM)LED燈亮警告： (ERR/ALM)LED 閃爍異?；蚓?？ 無有異常檢查結(jié)果正常？掃描周期監(jiān)視 時間預(yù)置執(zhí)行用戶程序 程序結(jié)束？(END命令？)NoYes掃描周期固定值設(shè)定檢查 有

59、固定值設(shè)置？等待設(shè)定掃描周期到 計算掃描周期 I/O 刷 新正常異常警告 接通電源初始化I/O外設(shè)端口 服務(wù)初始化I/O、內(nèi)部輔助、特殊輔助、輔助記憶繼電器區(qū)域清零定時器預(yù)置識別擴(kuò)展單元公 共 處 理執(zhí)行用戶 程序掃 描 周 期 計 算 處 理刷新硬件、用戶程序內(nèi)存檢 查 外設(shè)端口服務(wù) 接通電源接通電源 初始化初始化 硬件檢查硬件檢查 正常？正常？異常報警異常報警異常處理異常處理掃描周期監(jiān)視掃描周期監(jiān)視執(zhí)行用戶程序執(zhí)行用戶程序 程序結(jié)束？程序結(jié)束？掃描周期檢查掃描周期檢查有固定設(shè)置？有固定設(shè)置？ 等待等待掃描周期計算掃描周期計算 I/O刷新刷新外設(shè)端口服務(wù)外設(shè)端口服務(wù) 異常異常 公共處理公共處理 執(zhí)行用執(zhí)行用戶程序戶程序掃描周期計算掃描周期計算 刷刷 新新端端口口服服務(wù)務(wù)77第04章 常用工業(yè)控制計算機(jī)簡介 (1) PLC掃描工作各環(huán)節(jié)的功能掃描工作各環(huán)節(jié)的功能 PLC上電后，首先檢查硬件是否正常。上電后，首先檢查硬件是否正常。 按自上而下的順序，逐條讀用戶程序并執(zhí)行。按