計算機控制技術(shù) 北郵PPT課件

1、第1 1章 計算機控制系統(tǒng)概述第第2 2章章 工業(yè)控制計算機工業(yè)控制計算機 2.1 工控機2.2 可編程控制器2.3 單片微型計算機第3 3章 I/O接口與過程通道第4 4章 順序控制與數(shù)字控制技術(shù)第5 5章 數(shù)字控制器設(shè)計第6 6章 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)第7 7章 復雜控制技術(shù)第8 8章 計算機控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)第9 9章 智能控制技術(shù)基礎(chǔ)第1010章 控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第1頁/共61頁工控機2.1工控機的總線結(jié)構(gòu)工控機的總線結(jié)構(gòu) 工控機的組成與特點工控機的組成與特點工控機工控機I/O模塊模塊工控機的主要類型及其選型工控機的主要類型及其選型第2頁/共61頁可編程控制器2.2 可編程控制器的基本結(jié)

2、構(gòu)可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) 可編程控制器的特點與分類可編程控制器的特點與分類可編程控制器產(chǎn)品可編程控制器產(chǎn)品第3頁/共61頁單片微型計算機2.3 單片機特性及應用系統(tǒng)單片機特性及應用系統(tǒng) 單片機的特點與發(fā)展趨勢單片機的特點與發(fā)展趨勢 單片機產(chǎn)品與選擇單片機產(chǎn)品與選擇第4頁/共61頁工控機的組成與特點工業(yè)控制計算機, ,簡稱工控機, ,也稱為工業(yè)計算機IPCIPC。 （Industrial Personal ComputerIndustrial Personal Computer）它主要用于工業(yè)過程測量、控制、數(shù)據(jù)采集等工作。 以工控機為核心的測量和控制系統(tǒng)，處理來自工業(yè)系統(tǒng)的輸入信號，再根據(jù)控制

3、要求將處理結(jié)果輸出到執(zhí)行機構(gòu)，去控制生產(chǎn)過程，同時對生產(chǎn)進行監(jiān)督和管理。典型的工控機由加固型工業(yè)機箱、工業(yè)電源、主機板、顯示板、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、各類輸入/輸出接口模塊、顯示器、鍵盤、鼠標、打印機等組成。工控機硬件組成工控機硬件組成1第5頁/共61頁圖2.1工控機外部結(jié)構(gòu)第6頁/共61頁人-機接口主機板系統(tǒng)支持磁盤系統(tǒng)通信接口 模擬量輸入通道AI 模擬量輸出通道AO 數(shù)字量輸入通道DI 數(shù)字量輸出通道DO內(nèi)部總線外部總線圖2.2工控機的硬件組成第7頁/共61頁無源底板主機板第8頁/共61頁系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線可分為內(nèi)部總線和外部總線。內(nèi)部總線是工控機內(nèi)部各組成部分之間進行信息傳送的公共通道，

4、是一組信號線的集合。常用的內(nèi)部總線有IBM PC總線和STD總線。外部總線是工控機與其它計算機和智能設(shè)備進行信息傳送的公共通道，常用外部總線有RS-232C、RS485和IEEE-488通信總線。 主機板是工業(yè)控制機的核心，由中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）和I/O接口等部件組成。主機板的作用是將采集到的實時信息按照預定程序進行必要的數(shù)值計算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理，及時選擇控制策略并將結(jié)果輸出到工業(yè)過程 。第9頁/共61頁人-機接口人-機接口包括顯示器、鍵盤、打印機以及專用操作顯示臺等。通過人-機接口設(shè)備，操作員與計算機之間可以進行信息交換。 通信接口通信接口是工業(yè)控制機與其它計算

5、機和智能設(shè)備進行信息傳送的通道。常用IEEE-488、RS-232C和RS485接口。為方便主機系統(tǒng)集成，USB總線接口技術(shù)正日益受到重視。 第10頁/共61頁輸入/輸出模板是工控機和生產(chǎn)過程之間進行信號傳遞和變換的連接通道。包括模擬量輸入通道（AI）、模擬量輸出通道（AO）、數(shù)字量（開關(guān)量）輸入通道（DI）、數(shù)字量（開關(guān)量）輸出通道（DO）。 系統(tǒng)支持系統(tǒng)支持功能主要包括：監(jiān)控定時器：俗稱“看門狗”（Watchdog）。電源掉電監(jiān)測：后備存儲器：實時日歷時鐘磁盤系統(tǒng): 半導體虛擬磁盤，軟盤,硬盤或USB磁盤 第11頁/共61頁工控機的軟件組成工控機的軟件組成2系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件用來管理IPC的

6、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)、引導程序、調(diào)度執(zhí)行程序，如美國Intel公司的iRMX86實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。除了實時多任務(wù)操作系統(tǒng)以外，也常使用MS-DOS，特別是Windows軟件。工具軟件工具軟件是技術(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。應用軟件是系統(tǒng)設(shè)計人員針對某個生產(chǎn)過程而編制的控制和管理程序。通常包括過程輸入輸出程序、過程控制程序、人-機接口程序、打印顯示程序和公共子程序等。 第12頁/共61頁工控機的特點工控機的特點3可靠性高；實時性好；環(huán)境適應性強；豐富的輸入輸出模板；系統(tǒng)擴充性和開放性好

7、；控制軟件包功能強；系統(tǒng)通信功能強；冗余性。第13頁/共61頁IPC工控機的總線結(jié)構(gòu)微機系統(tǒng)采用由大規(guī)模集成電路LSI芯片為核心構(gòu)成的插件板，多個不同功能的插件板與主機板共同構(gòu)成微機系統(tǒng)。構(gòu)成系統(tǒng)的各類插件板之間的互聯(lián)和通信通過系統(tǒng)總線來完成。這里的系統(tǒng)總線不是指中央處理器內(nèi)部的三類總線，而是指系統(tǒng)插件板交換信息的板級總線。這種系統(tǒng)總線就是一種標準化的總線電路，它提供通用的電平信號來實現(xiàn)各種電路信號的傳遞。同時，總線標準實際上是一種接口信號的標準和協(xié)議。第14頁/共61頁 內(nèi)部總線是指微機內(nèi)部各功能模塊間進行通信的總線，也稱為系統(tǒng)總線。它是構(gòu)成完整微機系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞紐。工業(yè)控制計算機采用內(nèi)部

8、總線母板結(jié)構(gòu)，母板上各插槽的引腳都連接在一起，組成系統(tǒng)的多功能模板插入接口插槽，由內(nèi)部總線完成系統(tǒng)內(nèi)各模板之間的信息傳送，從而構(gòu)成完整的計算機系統(tǒng)。各種型號的計算機都有自身的內(nèi)部總線。 目前工控領(lǐng)域應用較多的內(nèi)部總線有STD總線、ISA總線和PCI總線。內(nèi)部總線內(nèi)部總線1第15頁/共61頁 ISA 總線 IBM PC 總線是針對 Intel8088微處理器而設(shè)計的，其第一個標準是 PC/XT 總線，它定義了8位數(shù)據(jù)線和 20位地址和若干條控制線，共 62引腳。為了和 Intel80286 16位機兼容，對 XT 總線在電氣和機械特性上作了較大的擴充，在原來 62引腳的基礎(chǔ)上又增加了一個 36引

9、腳插座而形成 AT 總線。AT 總線將數(shù)據(jù)總線擴展為16位，地址總線擴展到 24位，將中斷擴充到 15個并提供了中斷共享功能，而 DMA 通道也擴充到 8個。AT總線也稱 ISA （IndustryStandard Architecture）總線標準。 1989年，COMPAQ 公司聯(lián)合 HP.AST 等 9家計算機公司，在 ISA 總線基礎(chǔ)上，推出了適應 32位微處理器的系統(tǒng)總線標準 EISA （Extended IndustrialStandard Architecture）。 第16頁/共61頁 ISA總線插槽有一長一短兩個插口，長插口有62個引腳，以A31A1和B31B1表示，分別列于

10、插槽的兩面；短插口有36個引腳，以C18C1和D18D1表示，也分別列于插槽的兩面。ISA總線插槽如圖所示。D18D1C18C1B31B1A31A1ISA總線插槽第17頁/共61頁 PCI總線 PCI總線（Peripheral Component Interconnect，外圍部件互連總線）是介于CPU芯片級總線與系統(tǒng)總線之間的一級總線。外設(shè)通過局部總線與CPU的數(shù)據(jù)傳輸率得以大大提高。PCI總線支持64位數(shù)據(jù)傳送、多總線主控模塊和線性猝發(fā)讀寫和并發(fā)工作方式。PCI引腳信號如表2.2所示。 其主要特點如下： PCI總線時鐘為33MHz，與CPU時鐘無關(guān)，總線帶寬為32位，可擴充到64位。 PC

11、I傳輸率高：最大傳輸率為133MB/s（266MB/s），能提高硬盤、網(wǎng)絡(luò)界面卡的性能；充分發(fā)揮影像、圖形及各種高速外圍設(shè)備的性能。 PCI采用數(shù)據(jù)線和地址線復用結(jié)構(gòu)，減少了總線引腳數(shù)，從而節(jié)省線路空間，降低設(shè)計成本。第18頁/共61頁03C/BE C/BEFRAMETRDYIRDYSTOPDEVSELIDSELPARPERRSERRREQGNTCLKRST3263AD AD47C/BE C/BEPAR64REQ64ACK64LOCKINTAINTBINTCINTDSBOSDONETDITDOTCKTMSTRSTPC總線031AD AD地 址 和數(shù)據(jù)線接口控制信號中斷信號64位總線擴展信號接口

12、控制支持高速緩存信號邊界掃描信號系統(tǒng)仲裁出錯報告必需的可選的圖2.2 PCI總線引腳 第19頁/共61頁 外部總線是指用于計算機與計算機之間或計算機與其它智能外設(shè)之間的通信線路。常用的外部總線有IEEE-488并行總線、RS-232C串行總線和RS485通信總線。外部總線外部總線2第20頁/共61頁工控機I/O模塊 采用工控機對生產(chǎn)現(xiàn)場的設(shè)備進行控制，首先要將各種測量的參數(shù)讀入計算機，計算機要將處理后的結(jié)果進行輸出，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后以控制生產(chǎn)過程。 對于一個工業(yè)控制系統(tǒng)，除了IPC主機外，還應配備各種用途的輸入輸出（I/O）接口部件。I/O接口的基本功能是連接計算機與工業(yè)生產(chǎn)控制對象，進行必要的信息

13、傳遞和變換。 工業(yè)控制需要處理和控制的信號主要有模擬量信號和數(shù)字量信號（開關(guān)量信號）兩類。 第21頁/共61頁輸入/輸出信息來源及用途信息種類相應的接口模板產(chǎn)品來自現(xiàn)場設(shè)備運行狀態(tài)的模擬電信號溫度、壓力、位移、速度、流量等模擬量輸入信息模擬量輸入模板執(zhí)行機構(gòu)的控制執(zhí)行、記錄等（模擬電流/電壓）模擬量輸出信息模擬量輸出模板限位開關(guān)狀態(tài)、數(shù)字裝置的輸出數(shù)碼、接點斷通狀態(tài)、01電平變化數(shù)字量輸入信息數(shù)字量輸入模板執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動執(zhí)行、報警顯示蜂鳴器、其他（數(shù)字量）數(shù)字量輸出信息數(shù)字量輸出模板流量計算、電功率計算、速度、長度測量等脈沖形式輸入信號脈沖量輸入信號脈沖計數(shù)/處理模板操作中斷、事故中斷、報警中

14、斷及其它需要中斷的輸入信號中斷輸入信號多通道中斷控制模板前進驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動控制信號輸出間斷信號輸出步進馬達控制模板串行/并行通信信號通信收發(fā)信號RS232/RS422通信模板遠距離輸入/輸出模擬（數(shù)字）信號模/數(shù)遠端信息遠程（REMOTE I/O）模塊部分部分IO模板的用途對照表模板的用途對照表第22頁/共61頁 模擬量輸入模板主要指標 輸入信號量程：即所能轉(zhuǎn)換的電壓（電流）范圍。有0200mV，05V，010V，2.5V，5V，110V，010mA，420mA等多種范圍。 分辨率：定義為基準電壓與2n-1的比值，其中n為D/A轉(zhuǎn)換的位數(shù)。有8位、10位、12位、16位之分。分辨率越高，轉(zhuǎn)換時

15、對輸入模擬信號變化的反映就越靈敏， 精度：指A/D轉(zhuǎn)換器實際輸出電壓與理論值之間的誤差。有絕對精度和相對精度兩種表示法。通常采用數(shù)字量的最低有效位作為度量精度的單位，如1/2LSB。 模擬量輸入模擬量輸入/輸出模塊輸出模塊1第23頁/共61頁 輸入信號類型：電壓或電流型；單端輸入或差分輸入。 輸入通道數(shù)：單端/差分通道數(shù)，與擴充板連接后可擴充通道數(shù)。 轉(zhuǎn)換速率：30000采樣點/s，50000采樣點/s，或更高。 可編程增益：11000增益系數(shù)編程選擇。 支持軟件：性能良好的模板可支持多種應用軟件并帶有多種語言的接口及驅(qū)動程序。第24頁/共61頁 模擬量輸出模板主要技術(shù)指標 分辨率：與A/D轉(zhuǎn)

16、換器定義相同。 穩(wěn)定時間：又稱轉(zhuǎn)換速率，是指D/A轉(zhuǎn)換器中代碼有滿度值的變化時，輸出達到穩(wěn)定（一般穩(wěn)定到與1/2最低位值相當?shù)哪M量范圍內(nèi)）所需的時間，一般為幾十個毫微秒到幾個毫微秒。 輸出電平：不同型號的D/A轉(zhuǎn)換器件的輸出電平相差較大，一般為510V，也有一些高壓輸出型為2430V。電流輸出型為420mA，有的高達3A級。 輸入編碼：如二進制BCD碼、雙極性時的符號數(shù)值碼、補碼、偏移二進制碼等。 編程接口和支持軟件：與A/D轉(zhuǎn)換器相同。第25頁/共61頁 在工業(yè)控制現(xiàn)場，除隨時間而連續(xù)變化的模擬量外，還有各種兩態(tài)開關(guān)信號可視為數(shù)字量（開關(guān)量）信號。數(shù)字量模板實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的各類開關(guān)信號的輸入

17、輸出控制。數(shù)字量輸入、輸出板分為非隔離型和隔離型兩種，隔離型一般采用光電隔離，少數(shù)采用磁電隔離方法。 數(shù)字量輸入模板（DI）將被控對象的數(shù)字信號或開關(guān)狀態(tài)信號送給計算機，或把雙值邏輯的開關(guān)量變換為計算機可接收的數(shù)字量。數(shù)字量輸出板（DO）把計算機輸出的數(shù)字信號傳送給開關(guān)型的執(zhí)行機構(gòu)，控制它們的通、斷或指示燈的亮、滅等。 數(shù)字量通道模板從輸入輸出功能上可分為單純的數(shù)字量輸入板、數(shù)字量輸出板和數(shù)字量雙向通道板（DI/DO）。數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入/輸出模塊輸出模塊2第26頁/共61頁ADVANTECH（臺灣研華） CONTEC（康泰克） 康拓公司 PCL-72324DI，有中斷 PCL-722 14

18、4DIO，TTL電平 PCL-720PCL-72532DI，TTL電平32DO，TTL電平 8DI，隔離8路繼電器輸出 PIO-16/16L（PC）H PIO-32/32T，（PC） PIO-48D（PC） IPC-5132IPC-5136 PIO-96W（PC） IPC-5137IPC-5387 部分數(shù)字量輸入輸出模板產(chǎn)品部分數(shù)字量輸入輸出模板產(chǎn)品 第27頁/共61頁圖2.3 PC-7843多功能I/O模板第28頁/共61頁 信號調(diào)理板 在工業(yè)控制中，由傳感器輸出的電信號不一定滿足A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字量輸入的要求，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入通道中應采取對現(xiàn)場信號進行放大、濾波、線性化、隔離和保護等措施，

19、使輸入信號能夠滿足數(shù)據(jù)采集要求，控制系統(tǒng)的輸出通道也存在同樣問題。 信號調(diào)理是指將現(xiàn)場輸入信號經(jīng)過隔離放大，成為工控機能夠接收到的統(tǒng)一信號電平以及將計算機輸出信號經(jīng)過放大、隔離轉(zhuǎn)換成工業(yè)現(xiàn)場所需的信號電平的處理過程。 其它模塊其它模塊3第29頁/共61頁 通信模板 通信模板是為實現(xiàn)PC之間以及PC與其它設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信而設(shè)計的外圍模板,有智能型和非智能型兩種，通信方式采用RS232或RS485方式或兩者兼而有之，以串行方式進行通信，波特率為7556000bps，通道數(shù)416可供選擇。 遠程I/O模塊 遠程I/O模塊可放置在生產(chǎn)現(xiàn)場，將現(xiàn)場的信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信號，經(jīng)遠程通信線路傳送給計算機進行處理

20、。因各模塊均采用隔離技術(shù)，可方便的與通信網(wǎng)絡(luò)相連，大大減少了現(xiàn)場接線的成本。目前的遠程I/O模塊采用RS485標準總線，并正在向現(xiàn)場總線方向發(fā)展。 第30頁/共61頁I-7017模擬量輸入模塊 I-7021模擬量輸出模塊 第31頁/共61頁 智能通用I/O模板（Universal Intelligent Input/Output Modle，簡稱UIO）是一種智能化的多功能通用I/O模板。由UIO-CPU主模板和UIO-AD子模板組成。 UIO主模板帶有自己的微處理器和2K字節(jié)雙口RAM，可實現(xiàn)與CPU的高速信息交換；帶有32點的數(shù)字量輸入輸出、3路計數(shù)器/定時器接口和1M容量的存儲器；板上還

21、有固化的實時操作系統(tǒng)內(nèi)核和通用控制軟件。智能通用I/O單元UIO板 4第32頁/共61頁 其它功能模板包括計數(shù)器/定時器模板，固態(tài)電子盤模板，步進電機控制模板等。 工控機長期連續(xù)地運行在惡劣的環(huán)境中，有機械運動部件的軟盤或硬盤容易出現(xiàn)故障，以固態(tài)電子盤代替軟盤或硬盤的工作，極大的提高了工控機的可靠性和存取速度。目前電子盤使用的器件有EPROM，SRAM（靜態(tài)RAM），EEPROM（電可擦寫存儲器），NOVRAM（非易失性存儲器）和FLASH EPROM（快速存儲器）等。其它功能模塊其它功能模塊5第33頁/共61頁 盒式工業(yè)控制機（BOX-PC） 此種機型體積小，質(zhì)量輕，可以掛在工廠中車間的墻壁

22、上，或固定于機床的附壁上，適合工廠環(huán)境中的小型數(shù)據(jù)采集控制使用。 盤式工業(yè)控制機（PANEL-PC） 此種機型將主機、觸摸屏式顯示器、電源、軟盤驅(qū)動器和串行接口集中為一體化工業(yè)PC機，同樣具有體積小巧、重量輕的特點。是一種緊湊型的IPC機，非常適于作機電一體化的控制器。工控機的主要類型及其選型工控機的主要類型工控機的主要類型1第34頁/共61頁 ISA總線工業(yè)控制機（ISA BUS-IPC）： 它采用無源總線底板，插入一塊ALL-IN-ONE主板和顯示卡，連上軟、硬盤既可構(gòu)成。主板上帶串行、并行、鍵盤接口和看門狗（Watchdog）、定時器（Timer）等裝置。板上的槽口數(shù)目有多種選擇。機箱采

23、用全鋼結(jié)構(gòu)，帶鎖的面板、內(nèi)部帶有防震壓條、雙冷卻風扇、空氣過濾網(wǎng)罩，可以滿足工業(yè)控制現(xiàn)場的一般環(huán)境要求。 PCI總線工業(yè)控制機（PCIBUS-IPC）： 采用Intel Pentium芯片和PCI總線構(gòu)成。其主機速度及主機與外設(shè)（顯示及磁盤數(shù)據(jù)交換）間的交換速度又被提高到一個新的檔次。適合于操作員站、系統(tǒng)服務(wù)器和節(jié)點工作站之用。第35頁/共61頁 VESA總線工業(yè)控制機（VESABUS-IPC） 與ISA總線工業(yè)控制機相比，具有較高的顯示速度和I/O讀寫速度，適用于作監(jiān)控操作站，對實時圖像處理應用更為適合。 工業(yè)級工作站（Industrial Workstation） 這是一種將主機、顯示器、

24、操作面板集成一體的IPC機。可應用于監(jiān)控、控制站場合。 新型工業(yè)控制計算機（New Type IPC）康泰克IPC-90 第36頁/共61頁 選擇合適的主機檔次 根據(jù)應用場合的不同，選擇合適的IPC機型號 內(nèi)存、外存配置 根據(jù)“經(jīng)濟合理，留有擴充余地”的原則選擇合適的IPC機 根據(jù)應用需求選擇合適的工控機根據(jù)應用需求選擇合適的工控機2第37頁/共61頁可編程控制器的特點與分類可編程序控制器 （Programmable Logic Controller）簡稱 PLC。它吸收了微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的最新成果，發(fā)展十分迅速。從單機自動化到整條生產(chǎn)線的自動化，乃至整個工廠的生產(chǎn)自動化，PLC 均擔當

25、著重要角色，PLC的應用最普遍，它在工廠自動化設(shè)備中占據(jù)第一位。第38頁/共61頁 可靠性高，適應性強 功能完善，通用性好 安裝方便，擴展靈活 操作維護簡單，施工周期短可編程控制器的特點可編程控制器的特點1第39頁/共61頁 PLC 生產(chǎn)廠家眾多，產(chǎn)品種類繁雜，而且不同廠家的產(chǎn)品各成系列，難以用一種標準進行劃分。在實際應用中，通?？砂摧斎?輸出（I/O）點數(shù)（即控制規(guī)模）、處理器功能和硬件結(jié)構(gòu)形式三方面來進行分類。 按I/O點數(shù)劃分 根據(jù) PLC能夠處理的I/O點數(shù)來分類，PLC 可分為微型、小型、中型、大型 4 種 可編程控制器的分類可編程控制器的分類2第40頁/共61頁 按處理器功能劃分

26、根據(jù)PLC的處理器功能強弱的不同，可分為低檔、中檔和高檔 3個檔次。通常微型、小型PLC多屬于低檔機，處理器功能以開關(guān)量為主，具有邏輯運算、定時、計數(shù)等基本功能，有一定的擴展功能。中型和大型 PLC 多屬中、高檔機。中型機在低檔機的基礎(chǔ)上，兼有開關(guān)量和模擬量控制，增強I/O處理能力和定時、計數(shù)以及數(shù)學運算能力，具有浮點運算、數(shù)制轉(zhuǎn)換能力和通信網(wǎng)絡(luò)功能。高檔機在中檔機的基礎(chǔ)上，增強I/O處理能力和數(shù)學運算能力，增加數(shù)據(jù)管理功能，網(wǎng)絡(luò)功能更強，可以方便地與其它PLC系統(tǒng)連接，構(gòu)成各種生產(chǎn)控制系統(tǒng)。第41頁/共61頁 按硬件結(jié)構(gòu)分 根據(jù)PLC的外形和硬件安裝結(jié)構(gòu)的特點，PLC可分為整體式和模塊式兩種

27、。 整體式結(jié)構(gòu) 整體式PLC又稱箱體式，它將CPU、存儲器、I/O接口、外設(shè)接口和電源等都裝在一個機箱內(nèi)。機箱的上、下兩側(cè)分別是I/O和電源的連接端子，并有相應的發(fā)光二極管顯示I/O、電源、運行、編程等狀態(tài)。面板還有編程器/通信口插座、外存儲器插座和擴展單元接口插座等。這種結(jié)構(gòu)的 PLC的I/O點數(shù)少、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、價格低，適用于單機設(shè)備的開關(guān)量控制和機電一體化產(chǎn)品的應用場合。 第42頁/共61頁 模塊式結(jié)構(gòu) 模塊式PLC通常把CPU、存儲器、各種I/O接口等均做成各自相互獨立的模塊，功能單一、品種繁多。模塊既有統(tǒng)一安裝在機架或母板插座上，插座由總線連接（即有底板或機架連接），也有直接用扁

28、平電纜或側(cè)連接插座連接（即無底板連接）。這種結(jié)構(gòu)的PLC具有較多的輸入/輸出點數(shù)，易于擴展，系統(tǒng)規(guī)?？筛鶕?jù)要求配置，方便靈活，適用于復雜生產(chǎn)控制的應用場合。第43頁/共61頁可編程控制器的基本結(jié)構(gòu) PLC實質(zhì)上是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下自動控制應用而設(shè)計的計算機，它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口，更直接的適用于控制要求的編程語言和更強的抗干擾能力。盡管在外形上，PLC與普通計算機差別較大，但在基本結(jié)構(gòu)上，PLC與微型計算機系統(tǒng)基本相同，也由硬件和軟件兩大部分組成。第44頁/共61頁 無論是整體式還是模塊式，從硬件結(jié)構(gòu)看，PLC都是由中央處理器（CPU）、存儲器、I/O接口單元、I

29、/O擴展接口及擴展部件、外設(shè)接口及外設(shè)和電源等部分組成，各部分之間通過系統(tǒng)總線進行連接。對于整體式PLC，通常將CPU、存儲器、I/O接口、I/O擴展接口、外設(shè)接口以及電源等部分集成在一個箱體內(nèi)，構(gòu)成PLC的主機，如圖2.5所示。對于模塊式PLC，上述各組成部分均做成各自相互獨立的模塊，可根據(jù)系統(tǒng)需求，靈活配置。可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)1第45頁/共61頁第46頁/共61頁圖2.5 整體式PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖第47頁/共61頁直流輸入電路原理圖第48頁/共61頁 系統(tǒng)軟件 PLC的系統(tǒng)軟件一般包括系統(tǒng)管理程序、用戶指令解釋程序、標準程序庫和編程軟件等。系統(tǒng)軟件是PLC生產(chǎn)廠家

30、編制的，并固化在 PLC 內(nèi)部 ROM 或 PROM 中，隨產(chǎn)品一起提供給用戶。系統(tǒng)軟件的主要功能為： 系統(tǒng)自檢，時序控制，存儲空間（地址）管理，解釋用戶程序，提供標準程序庫，編程軟件。 用戶程序 用戶程序指用戶根據(jù)工藝生產(chǎn)過程的控制要求，按照所用PLC規(guī)定的編程語言而編寫的應用程序。用戶程序可采用梯形圖語言、指令表語言、功能塊語言、順序功能圖語言和高級語言等多種方法來編寫，利用編程裝置輸入到PLC的程序存儲器中去?？删幊炭刂破鞯能浖Y(jié)構(gòu)可編程控制器的軟件結(jié)構(gòu)2第49頁/共61頁可編程控制器產(chǎn)品美國： 羅克韋爾自動化（Rockwell-Automation）；通用電氣（GE）；德州儀器（TI）

31、；哥德（GOULD）和西屋（WESTINGHOUSE）等。歐洲： 西門子（SIEMENS）；莫迪康（MODICON）等。日本： 歐姆龍（OMRON）、三菱（MITSUBISHI）、日立（HITACHI）、富士（Fuji）和東芝（TOSHIBA）等。韓國： LG、三星（SAMSUNG）。中國臺灣： 臺達等。第50頁/共61頁單片機的特點與發(fā)展趨勢單片機的特點單片機的特點1集成度高、體積小面向控制、功能強 抗干擾能力強 使用方便 性能價格比高 容易產(chǎn)品化 第51頁/共61頁單片機的發(fā)展趨勢單片機的發(fā)展趨勢2單片機長壽命 8位、16位、32位單片機共同發(fā)展 單片機速度越來越快 低電壓與低功耗 低噪聲與高可靠性技術(shù) MTP向OTP挑戰(zhàn) 第52頁/共61頁單片機特性及應用系統(tǒng) AT89S52單片機是AT89S系列中的增強型產(chǎn)品，采用了ATMEL公司所技術(shù)領(lǐng)先的Flash存儲器，是一低功耗、高性能，采用CMOS工藝制造的8位單片機。主要特性如下：8位字長的CPU；可在線ISP編程的8KB片內(nèi)Flash存儲器；256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器；可編程的32根I/O口線（P0P3）；4.0V5.5V電壓操作范圍；3個可編程定時器；雙數(shù)據(jù)指針DPTR0和DPTR1；具有8個中斷源、6個中斷矢量、2級優(yōu)先權(quán)的中斷系統(tǒng)；