第3章 过程输入输出通道.ppt

2）信号线的敷设 （1）模拟信号线与数字信号线不能合用同一根电缆，要绝对避免信号线与电源线合用同一根电缆。 （2）屏蔽信号线的屏蔽层要一端接地，同时要避免多点接地。 （3）信号线的铺设要尽量远离干扰源，如避免铺设在大容量变压器、电动机等电器设备的附近。 （4）信号电缆与电源电缆必须分开，并尽量避免平行铺设。 ①电缆沟内要设置隔板，且使隔板与大地连接。 ②电缆沟内用电缆架或在沟底自由铺设时，信号电缆与电源电缆间距一般应在15cm以上；如果电源电缆无屏蔽，且为交流电压220VAC、电流10A时，两者间距应在60 cm以上。 ③电源电缆使用屏蔽罩。 数据传送执行的时间小于完成中断过程所需时间，大量数据在高速外设与存储器之间传送时，采用DMA方式。 * 3.3.3 DAC输出方式 1. 电压输出方式 由于系统要求不同，电压输出方式又可分为单极性输出和双极性输出两种形式。 双极性输出的一般原理如图3-30所示。在单极性输出之后，再加一级运算放大器反相输出。 VOUT1为单极性输出，若D为输入数字量，VREF为基准参考电压，且为n位D/A转换器，则有VOUT1=－VREF．D/2n。 A1 和 A2 为运算放大器，A点为虚地，故可得： VOUT为双极性输出，可推导得到: 2. 电流输出方式 工业现场的智能仪表和执行器常常要以电流方式传输，这是因为在长距离传输信号时容易引入干扰，而电流传输具有较强的抗干扰能力。因此，许多场合必须经过电压/电流（V/I）转换电路，将电压信号转换成电流信号。电流输出方式一般有两种形式：普通运放V/I变换电路和集成转换器V/I变换电路。 1) 普通运放V/I变换电路 经典V/I变换电路图如图3-31所示。这是一种利用电压比较器方法来实现对输入电压的跟踪，从而保证输出电流为所需值。利用A1作比较器，将输入电压与反馈电压进行比较，通过比较器输出电压控制A2的输出电压，从而改变晶体管T1的输出电流IL，IL的大小又影响参考电压Vf，这种负反馈的结果是使得Vi=Vf，而此时流过负载的电流为： 2) 集成转换器V/I变换电路 3）自动/手动输出方式 自动/手动输出方式如图3-33所示，是在普通运放V/I变换电路的基础上，增加了自、手动切换开关K1、K2、K3和手动增减电路与输出跟踪电路。 目的：在计算机出现故障时，可以手动操作。 电路的两个功能：①实现V/I变换、②能够实现A/H切换 3.3.4 D/A转换通道的设计 1. D/A转换器位数的选择 2. D/A转换模板的通用性 ⑴ 符合总线标准 ⑵ 接口地址可选 ⑶ 输出方式可选 3. D/A 转换模板的设计原则 (1)、安全可靠：尽量选用性能好的元器件，并采用光电隔离技术。 (2)、性能/价格比高：既要在性能上达到预定的技术指标，又要在技术路线、芯片元件上降低成本。 (3)、通用性：D/A转换模板应符合总线标准，其接口地址及输出方式应具备可选性。 4. D/A 转换模板的设计实例 D/A转换模板的设计步骤是，确定性能指标，设计电路原理图，设计和制造印制线路板，最后焊接和调试电路板。 3.4 数字量输入通道 1. 数字量输入通道的结构 2. 输入调理电路 为了将外部开关量信号输入到计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号，这些功能称为信号调理。 小功率输入调理电路 (a)图原理：闭合K时，电容C放电，反相器反相为1；断开K时，电容C充电，反相器反相为0。 (b)图原理：当K在上时，输出上为1，下为0。当K按下时，因为键的机械特性，使按键因抖动而产生瞬间不闭合，造成R-S触发器输入为双1，故状态不改变。 2）大功率输入调理电路 光电隔离：通常使用一个光耦将电子信号转换为光信号，在另一边再将光信号转换回电子信号。如此，这两个电路就可以互相的隔离。 当K 闭合时，光电二极管导通，发光使晶体管导通，经反相器反相为1。当K断开时，光电二极管不导通，晶体管不导通，经反相器反相输出为0。其中，用R1、R2进行分压，C进行滤波，要合理选择参数。 3. DI接口 DI接口电路的作用是采集生产过程的状态信息，它包括输入缓冲器和输入口地址译码电路，如图3-38所示。 MOV DX, PORT； 接口地址PORT→DX IN AL, DX ； 过程状态→AL寄存器 设片选端口地址为PORT，可用如下指令来完成取数。 3.5 数字量输出通道 1. 数字量输入通道的结构 2. DO接口 DO接口电路的作用是当对生产过程进行控制时，一般控制状态需进行保持，直到下次给出新的值为止