基于plc液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-文獻(xiàn)綜述

：本文信號(hào)處理的發(fā)展情況，包括數(shù)字信號(hào)處理和電流模式DOAI分為信號(hào)處理器，多路開(kāi)關(guān)，采樣保持器（S/H）,A/DI/O接口電路。DOI/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換器：信號(hào)處理的發(fā)展；傳感器；模擬量輸入通道；模擬量輸出通1 引調(diào)整等.PID模糊控制。信號(hào)處理是過(guò)程控制中的重要組成部分。本文信號(hào)處理的發(fā)展情況包括數(shù)字信號(hào)處理和電流模式模擬信號(hào)處理的發(fā)AI，模擬量輸出通道DO。其中AI分為信號(hào)處理器，多路開(kāi)關(guān)，采樣保持器（S/H）,信號(hào)放大器和A/D轉(zhuǎn)換器和I/O接口電路。DO分為I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換器級(jí)，輸出2 信號(hào)處理的發(fā)DSP數(shù)字信號(hào)處理器的發(fā)21世紀(jì)之后,社會(huì)進(jìn)入數(shù)字化的時(shí)代,而數(shù)字信號(hào)處理器(digitalsignalprocessor)正是這場(chǎng)數(shù)字化的從20世紀(jì)60年代數(shù)字信號(hào)處理理論的崛起,到20世紀(jì)8年代世界上第一個(gè)單片可編程DSP產(chǎn)生以來(lái),數(shù)字信號(hào)處理器的發(fā)展迅猛異常"DSP的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣,從運(yùn)算速度來(lái)看,MAC時(shí)間已經(jīng)的占模區(qū)的40%左右下降到5%以下,片內(nèi)RAM增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)以上,從制造工藝上來(lái)看,804LNMOS工藝,CMOS工藝198064200個(gè)以上,引腳數(shù)量的增加意味著結(jié)構(gòu)靈活性的增加,此外隨著DSP的發(fā)展DSP系統(tǒng)的成本,體積,重?cái)?shù)字信號(hào)處理是利用或通用數(shù)字信號(hào)處理,通過(guò)數(shù)字計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理"與模擬信號(hào)處理相比數(shù)字信號(hào)處理具有精確,靈活,能力強(qiáng),可靠性好和易于大規(guī)模集成等特點(diǎn)"DSP系統(tǒng)以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ),與模擬信接口簡(jiǎn)單,方便"由于數(shù)字信號(hào)的電氣特性簡(jiǎn)單,DSP系統(tǒng)相互連接精度高,穩(wěn)定性好"數(shù)字信號(hào)處理僅受量化誤差和有限字長(zhǎng)的影響,處理過(guò)程不引入其他噪聲,因此有較高的信噪比"另外模擬系統(tǒng)的性能受元器件參數(shù)性能影響較大,而數(shù)字系統(tǒng)基本不變,因此數(shù)字系統(tǒng)更便于測(cè)試,調(diào)試,及批量生產(chǎn)"編程方便,容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的算法"在DSP系統(tǒng)中,DS提供了一個(gè)高速計(jì)算平臺(tái),系統(tǒng)功能依賴于編程實(shí)現(xiàn)"當(dāng)其與現(xiàn)代信號(hào)處理理論和計(jì)算數(shù)學(xué)相集成方便"現(xiàn)代DSP都是將DSP芯核及其電路綜合集成在單一芯現(xiàn)代DSP作為可編程超大規(guī)模集成(VLSI)器件,通過(guò)可的或固件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理功能"DSP除具有普通微處理器的高速運(yùn)算和控制功a.DSP普遍采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),即數(shù)據(jù)總線和程序總線相互分離,這使b.DSP大多采用流水線技術(shù),即每條指令的執(zhí)行劃分為取指,譯碼,取數(shù)等若干步驟,由片內(nèi)多個(gè)功能單元分別完成"這相當(dāng)于多條指令并行執(zhí)行,從而大大提高了運(yùn)行速度"陣運(yùn)算,濾波,FFT,Viterbi譯碼和相關(guān)的信號(hào)處理運(yùn)算"大多數(shù)DSP一般都帶有DMA控制器,外部器,外部器擴(kuò)展接f.DSP一般配有中斷處理器,定時(shí)器,片內(nèi)器和鎖相環(huán)(PLL)等片內(nèi)集成外設(shè),可以方便的實(shí)現(xiàn)一個(gè)自封閉控制的處理系統(tǒng)"g.省電管理和低功耗"適于便攜式數(shù)字終端設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)DSP內(nèi)核結(jié)構(gòu)進(jìn)一步完善;DSP和微處理器的融合;MPU是低成本的,主要執(zhí)行智能定向控制任務(wù)的通用微處理器,但其數(shù)字信號(hào)處理能力很差,DSP功能正好與其相互補(bǔ)充;DSPCPU的融合DSPSOC(System-on-chip)的融合;DSPFPGA的融合;RTOSDSP結(jié)合VLSIIC基本積MOS場(chǎng)效應(yīng)管本質(zhì)上都是控制電流輸出器件.現(xiàn)有的IC基本積木塊和壓控技術(shù)可很方VCVSCCVS電路，但并不容易構(gòu)成電流放大VCSCCS.人們常常要求模擬信號(hào)處理具有良好的種方式實(shí)現(xiàn)的電路常常比用傳統(tǒng)的電壓模式處理具有的優(yōu)點(diǎn).新近的研究表VSI中的模擬門陣C技術(shù)使得全集成連續(xù)時(shí)間信號(hào)處理器的單片集成化成為ANNN集成電路的VSI實(shí)現(xiàn)提供了新的途徑。模擬VSI的進(jìn)展使得開(kāi)發(fā)電流模式信號(hào)處理成為可能.電流模A/DD/AN(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))和神經(jīng)計(jì)算機(jī)等許多問(wèn)題提供了最有的途徑，并將對(duì)微電子學(xué)與信息科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與AI,控制與機(jī)器人等領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生重要的影響.988IEEE電路與系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議上英國(guó)B.iIsons}年和990年IEE電路與系統(tǒng)國(guó)際會(huì)議上開(kāi)辟了“電流模式信VLSI和模擬信人們預(yù)計(jì)電流模式模擬信號(hào)處理與[IC設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展將會(huì)改變目前電壓模式模擬信號(hào)處理VSI的局面形成與其共同發(fā)展互為補(bǔ)充互相兼容的新格局.發(fā)人深醒的是、二十年前就有人在此領(lǐng)域作過(guò)努力與嘗試o-h由于電壓模式IC技術(shù)的迅速發(fā)展而淹沒(méi)了這些工作，也正是由于電壓模式信號(hào)處理技術(shù)和VSI發(fā)展到今天，給電流模式信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)上的可能性，同時(shí)隨VSI技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使得人們得以認(rèn)識(shí)電壓模式信VSI電流模式信號(hào)處理的誕生和發(fā)展.本文旨在對(duì)這一剛剛誕生的科學(xué)生長(zhǎng)點(diǎn)—電優(yōu)模式信號(hào)處理的發(fā)展現(xiàn)狀作一評(píng)述電流模式信號(hào)處理與集成電路設(shè)計(jì)的基本方法展望其發(fā)展前景并有關(guān)前沿研究課題以期促進(jìn)我國(guó)在這一新領(lǐng)城的研究和發(fā)展.（3）3 液位傳感熱敏電阻是一種利用半導(dǎo)體制成的敏感元3-1（4）電容式液位傳感器是利用被測(cè)介質(zhì)液面變化為電容變化的一種介質(zhì)變化型電容式傳感器。3-2a3-21-內(nèi)電極2-外電極3-3-2b電感式傳感器是利用被測(cè)量的變化引起互感式兩大類3-4是采用了電感式傳感器4、過(guò)程通道AI4-2AI由信號(hào)處A/D轉(zhuǎn)換器所需電平。采樣保持器的作用，一是保證A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中被轉(zhuǎn)換的模擬量保持不變，以提高轉(zhuǎn)換精轉(zhuǎn)換精度能夠滿足要求，則S/H可省不用。A/D將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以AI信號(hào)的采樣過(guò)程如圖4-3所示。執(zhí)行采樣動(dòng)作的是采樣器S,S每隔一個(gè)時(shí)間間隔T閉合一個(gè)時(shí)間r。T稱為采樣周期，r稱為寬度。時(shí)間和幅值上均連續(xù)的模擬信號(hào)Y(t)通過(guò)采樣器后，被變換為時(shí)間上離散的采樣信號(hào)Y*(t)。模擬信號(hào)采樣信號(hào)Y*(t)是否能如實(shí)的反映模擬信號(hào)Y(t)采樣定理：如果模擬信號(hào)（包括噪聲干擾在內(nèi)）頻譜的最高頻率為Fmax,f2FmaxY*(t)Y(t)。Y*(t)Y(t)所需的最底采樣頻率。實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中，常取f510)FmaxY(t)Y*(t)上。所以，采樣信號(hào)仍然不能進(jìn)將采樣信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字的過(guò)程稱為量化過(guò)程，執(zhí)行量化動(dòng)作的裝置是A/D轉(zhuǎn)nA/DFmax~Fmin數(shù)字2n1~0qq

)/(2n在1/2q的量化誤差。例如，q=20mV，量化誤差為50

在A/D轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)n足夠長(zhǎng)，量化誤差足夠小，可以認(rèn)為數(shù)字信號(hào)近A/DA/D比較式A/DA/DA/D（率A/DA/D（V-T換式和電壓-頻率（V-F）（8）AOD/A這種形式的結(jié)構(gòu)如圖4-4所示由于目前D/A轉(zhuǎn)換器一般帶來(lái)數(shù)據(jù)鎖存器，所以這種連接方式的不需要采樣保持器。一旦數(shù)據(jù)送入D/A轉(zhuǎn)換器只要I/O接口：接受來(lái)自CPU的數(shù)據(jù)、地址及控制信號(hào)，并向CPU送應(yīng)答信號(hào)，8155。D/A級(jí)：將計(jì)算機(jī)與被控對(duì)象開(kāi)來(lái)，以防止來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的干擾。圖4-中所示為模擬側(cè)，另外可將移到D/A轉(zhuǎn)換器之前，構(gòu)成數(shù)字式。輸出級(jí)：由運(yùn)算放大器，V/IAO多通道獨(dú)立D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，工作可靠、精度高且各個(gè)通道互相獨(dú)立而互不影響。缺點(diǎn)是使用較多D/A轉(zhuǎn)換器，投資較高。工業(yè)控制中D/A這種形式由于D/A轉(zhuǎn)換器是共用的所以每一個(gè)模擬量輸/r/