第二章过程通道与人机联系过程通道原理框图如下图所示：计算机控制系统中的信息有两种形式，即模拟信号和数字信号，它们之间的相互转换是通过A/D和D/A转换器实现的。被控过程参数以及控制量是连续的模拟量信号，计算机只能处理离散信号，连续信号和离散信号之间的相互转换是通过采样器和保持器来实现的。第二章过程通道与人机联系2.1过程参数采样原理X(t)X*(t)理论表达形式：δ(t)＝{采样过程数学描述:2.1.2采样定理由于被控对象一般具有低通滤波特性，因而x(t)的带宽是有限的，其2.1.3采样周期选择采样周期选取的一般原则：被控参数在实际的计算机控制系统中，往往需要对多路信号或者多种信号进行测量，而计算机在任意时刻只能处理一路信号，因此，需要将各路信号分时地送给计算机处理。下图所示是实现这一过程的常用方案。采用多路采样装置的目的：为了实现对多路（多点）模拟量信号的采样，需要设置多路采样开关或采样电路。1、多路采样器结构组成（1）采样控制器（2）采样驱动器（3）采样开关为了防止采样对测量信号的精度产生影响，引入噪声干扰，对多路采样开关有以下要求：（1）导通电阻Ron应尽量小，开路电阻Roff尽量大；（2）开关切换时间短、迟延小，稳定时间短；（3）对被采样信号适应范围宽（幅值、频率），能正确处理微弱电压电流信号；（4）输入/输出之间线性度、稳定性好，可靠性高；（5）工作寿命长。3、典型采样开关介绍2）集成电路模拟电子开关（单片式开关采样电路）半导体模拟多路开关的一些主要特点：公司2.2模拟量输入通道（1）电平统一、信号匹配（一般统一为mA、mv、v）；（2）采用可编程放大器，对于不同幅度的信号，在线调整增益；（3）抗干扰措施：隔离、屏蔽接地；（4）采样保持：对于快变信号，需考虑采用采样保持或有效值转换器。2.3.1D/A转换2.3.2A/D转换2.3.3A/D、D/A主要技术指标2.3.4典型芯片介绍2.3.1D/A转换（1）设输入二进制数字量为4位网络：D4=a020+a121+a222+a323=各位权电阻值不相同，离散性较大，转换位数增多时，易产生一致性误差。2、R-2R电流相加型D/A网络（2）输出电流常用方式：计数比较式－结构简单，价格便宜，速度慢，较少采用。逐次逼近式－精度速度较理想，适合一般模入使用，16位以下A/D采用普遍。双斜率积分式－精度高，结构复杂，适用精度要求较高场合。1、逐次逼近式（1）结构组成:逐次逼近寄存器SARD/A网络比较器时序控制逻辑2.3.3A/D、D/A主要技术指标（1）分辨率；（2）稳定时间：从输入二进制数据到输出稳定电信号；（3）输出电特性：电流型（mA）、电压型（V）；（4）输入编码：二进制原码、补码、BCD码、反码。2.3.4典型芯片介绍技术指标：并行8位D/A转换器，R－2R电阻解码网络Rfb：片内电阻15K，可作外部运放反馈电阻Vcc：＋5V－＋15VVREF(±)：－10V－＋10V转换速度：1μs线性误差：0.2％（满量程）D7三、A/D芯片的选择原则2.4模拟量输出通道2.4模拟量输出通道2.4.2零阶输出保持器3.零阶保持器(3)当n＝0时，得到零阶保持器的外推公式（4）零阶保持器的单位冲激响应函数h2(t)如图所示：零阶输出保持器DCS系统人－机接口分为：工程师站接口和操作员站接口两种。（1）工程师站接口：用于现场站中控制器的组态，组态完成后可切断和现场控制器的连接。（2）操作员站接口：用于对生产过程的监视、操作和控制。（3）两种接口又可分为低级和高级接口：低级接口直接与现场控制器相连，高级接口通过各现场控制站共享的通讯网络，和现场控制器相连，高级接口是以CRT为基础的计算机系统。A、低级操作员接口：实现运行人员对系统的操作、监视、设定，从而达到管理生产过程的目的。如进行设备的起/停控制，控制回路的M/A切换，参数设定/修改，还可与控制站连为一体，作为控制器的前面板。B、高级操作员接口构成形式集中式结构固定配置独立式结构