第8章典型计算机控制系统简介8.1基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统8.1.1PC总线的工业控制机简介工控机示意图1.工业PC的结构CPU板无源底板2.工业PC的特点(1)2.工业PC的特点(2)3.常用的工业控制机简介8.1.2基于PC总线的板卡简介1.模拟量输入板卡（A/D卡）研华PCI-1710数据采集卡。具有32路单端或16路差分模拟量输入或组合方式输入等三种输入方式。它带有2500VDC隔离保护；采用12位A/D转换器，采样数率可达100kHZ；板载4K采样FIFO缓冲器。每个输入通道的增益可编程。2.模拟量输出板卡（D/A卡）研华PCI-1720模拟量输出卡。PCI-1720提供了四个用于PCI总线的12位隔离数字量到模拟量输出。过程控制、伺服控制和可编程电压源最好的解决方案。提供2500VDC的隔离保护。非常适合需要高电压保护的工业场合，该板卡具有4路输出通道。3.数字量输入/输出板卡（I/O板卡）4.脉冲量输入板卡研华PCI-1780计数/定时卡。基于PCI总线设计的接口卡，该卡使用了AM9513芯片，能够通过CPLD实现计数器/定时器功能。该卡还提供8个16位计数器通道，该卡具有8通道可编程时钟资源，8路TTL数字量输出/8路TTL数字量输入，最高输入频率达20MHz。多种时钟可以选择，可编程计数器输出，计数器门选通功能。8.1.3基于PC总线的板卡与工控机组成的计算机控制系统的组成和特点1.组成（1）1.组成（2）1.组成（3）1.组成（4）1.组成（5）（2）软件部分2.特点（2）采用分时控制方式（3）具有人机对话功能（4）控制方案灵活（5）危险集中8.2基于数字调节器的计算机控制系统8.2.1数字调节器简介1.数字调节器的分类（1）1.数字调节器的分类（2）2.数字调节器的结构(1)数字调节器的硬件部分(2)数字调节器的软件②用户程序3.数字调节器的特点8.2.2基于数字调节器的计算机控制系统简介数字调节器可以与上位计算机一起组成中小型DCS控制系统。数字调节器实现回路控制，构成独立的DDC控制，多个数字调节器控制的许多回路都与上位机进行通讯。这种类型的控制系统可如图8.7所示。8.3基于可编程控制器的计算机控制系统2024/10/38.3.1PLC简介（1）高可靠性（2）功能齐全（3）应用灵活（4）系统设计、调试周期短（5）操作维修方便2.PLC的分类(1)2.PLC的分类(2)2.PLC的分类(3)3.PLC的发展趋势（1）向大型网络化、综合化方向发展（2）向体积小、速度快、功能强、价格低的小型化方向发展8.3.2PLC的基本结构和工作原理1.PLC的基本结构（1）中央处理单元(2)存储器(3)电源（4）I/O模块（5）通信接口模块2.PLC的基本工作原理顺序扫描工作方式简单直观，便于程序设计和PLC自身的检查。具体体现在：PLC扫描到的功能经解算后，其结果马上就可被后面将要扫描到的功能所利用；可以在PLC内设定一个监视定时器，用来监视每次扫描的时间是否超过规定值，避免由于PLC内部CPU故障使程序执行进入死循环。扫描顺序可以是固定的，也可以是可变的。一般小型PLC采用固定的扫描顺序，大中型PLC采用可变的扫描顺序。8.3.3基于PLC的计算机控制系统简介1.基于PLC的计算机控制系统的应用范围2.PLC的控制系统的设计原则及内容（2）PLC系统设计包含的内容①分析被控对象的工艺特点和要求，拟定PLC系统的控制功能和设计目标；②细化PLC系统的技术要求，如I/0接口数量、结构形式、安装位置等；③PLC系统选型，包括CPU、I/O模块、接口模块等；④编制I/0分配表和PLC系统及其与现场仪表接线图；⑤根据系统要求编制软件规格说明书，开发PLC应用软件；⑥编写设计说明书和使用说明书；⑦系统安装、调试和投运。3.PLC系统的硬件设计第二步需要创建设计任务书，设计任务书实际上就是对技术要求的细化，把各部分必须具备的功能和实现方法以书面形式描述出来。设计任务书是进行设备选型、硬件配置、软件设计、系统调试的重要技术依据，若在PLC系统的开发过程中发现不合理的方面，需要及时进行修正。通常，设计任务书要包括以下各项内容：①数字量输入总点数及端口分配；②数字量输出总点数及端口分配；③模拟量输入通道总数及端口分配；④模拟量输出通道总数及端口分配；⑤特殊功能总数及类型；⑥PLC功能的划分以及各PLC的分布与距离；⑦对通信能力的要求及通信距离。第三步需要在满足控制要求的前提下，对系统所涉及的硬件设备进行选型。PLC硬件设备的选型应该追求最佳的性能价格比。硬件设备的选型主要包括CPU、I/O配置、通讯、电源等方面进行考虑。第四步需要设计安全回路。安全