1、第11章 IPC與PLC本章要點(diǎn)：本章要點(diǎn)： w1.IPC的結(jié)構(gòu)組成、總線技術(shù)和模板結(jié)構(gòu)化。w2.IPC的功能特點(diǎn)與主要模板。w3.PLC的結(jié)構(gòu)組成、工作過(guò)程和功能特點(diǎn)。w4.S7-200系列PLC的系統(tǒng)組成與主要模塊。本章主要內(nèi)容11.1 IPC結(jié)構(gòu)組成11.2 IPC總線結(jié)構(gòu)11.3 IPC功能特點(diǎn)11.4 IPC產(chǎn)品簡(jiǎn)介11.5 PLC結(jié)構(gòu)組成引言引言11.7 PLC工作過(guò)程11.6 PLC編程語(yǔ)言11.8 PLC功能特點(diǎn)11.9 PLC產(chǎn)品簡(jiǎn)介思考題本章小結(jié) 在采用計(jì)算機(jī)的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，特別是對(duì)于具有一定規(guī)模的工程項(xiàng)目而言，出于可靠性實(shí)時(shí)性好、功能豐富配套完善與擴(kuò)充控制系統(tǒng)靈活開發(fā)周

2、期短的考慮，人們更愿意選用專用于工業(yè)控制的現(xiàn)成的通用控制計(jì)算機(jī)。 工業(yè)控制機(jī)IPC與可編程控制器PLC是應(yīng)用十分廣泛但結(jié)構(gòu)顯著不同的兩種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。它們不僅在中小型控制系統(tǒng)中擔(dān)當(dāng)主要控制裝置，而且還可以作為大型網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中最基層的一種控制單元。11.1 IPC11.1 IPC結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成w 主要內(nèi)容 前言 11.1.1 硬件組成硬件組成 11.1.2 軟件組成軟件組成 前言前言 隨著計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的日益科學(xué)化、合理化和標(biāo)隨著計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的日益科學(xué)化、合理化和標(biāo)準(zhǔn)化，計(jì)算機(jī)總線概念與模板化結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成且準(zhǔn)化，計(jì)算機(jī)總線概念與模板化結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成且完善起來(lái)。完善起來(lái)。IPC在硬件上，由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)

3、廠家按在硬件上，由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家按照某種標(biāo)準(zhǔn)總線，設(shè)計(jì)制造出符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主照某種標(biāo)準(zhǔn)總線，設(shè)計(jì)制造出符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的主機(jī)板及各種機(jī)板及各種I/O模板，所以控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者只模板，所以控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者只要選用相應(yīng)的功能模板，象搭積木似的、靈活地要選用相應(yīng)的功能模板，象搭積木似的、靈活地構(gòu)成各種用途的計(jì)算機(jī)控制裝置；而在軟件上，構(gòu)成各種用途的計(jì)算機(jī)控制裝置；而在軟件上，利用熟知的系統(tǒng)軟件和工具軟件，編制或組態(tài)出利用熟知的系統(tǒng)軟件和工具軟件，編制或組態(tài)出相應(yīng)的應(yīng)用軟件，就可以非常便捷地完成對(duì)生產(chǎn)相應(yīng)的應(yīng)用軟件，就可以非常便捷地完成對(duì)生產(chǎn)流程的集中控制與調(diào)度管理，并進(jìn)一步向綜合自流程的集中控制與調(diào)度管

4、理，并進(jìn)一步向綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。11.1.1 11.1.1 硬件組成硬件組成 為了提高為了提高IPCIPC的通用性、靈活性和擴(kuò)展性，的通用性、靈活性和擴(kuò)展性，IPIP的各部件均采用模板化結(jié)構(gòu)，即在一塊無(wú)源的各部件均采用模板化結(jié)構(gòu)，即在一塊無(wú)源的并行底板總線上，插接多個(gè)功能模板即組成的并行底板總線上，插接多個(gè)功能模板即組成了一臺(tái)了一臺(tái)IPCIPC的硬件裝置。其硬件組成框圖如圖的硬件裝置。其硬件組成框圖如圖11-111-1所示，除了構(gòu)成計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)的所示，除了構(gòu)成計(jì)算機(jī)基本系統(tǒng)的CPUCPU、RAM/ROMRAM/ROM主機(jī)、人機(jī)接口、系統(tǒng)支持、磁盤系主機(jī)、人機(jī)接口、

5、系統(tǒng)支持、磁盤系統(tǒng)、通信接口板外，還有統(tǒng)、通信接口板外，還有AIAI、AOAO、DIDI、DODO等數(shù)等數(shù)百種工業(yè)百種工業(yè)I/OI/O接口板可供選擇。其選用的各個(gè)接口板可供選擇。其選用的各個(gè)模板彼此通過(guò)內(nèi)部總線相連，而由模板彼此通過(guò)內(nèi)部總線相連，而由CPUCPU通過(guò)總通過(guò)總線直接控制數(shù)據(jù)的傳送和處理。下面分別介紹線直接控制數(shù)據(jù)的傳送和處理。下面分別介紹各個(gè)組成部分。各個(gè)組成部分。圖11-1 IPC的硬件組成框圖1 1內(nèi)部總線和外部總線內(nèi)部總線和外部總線 內(nèi)部總線是內(nèi)部總線是IPCIPC內(nèi)部各組成部分進(jìn)行信息傳送的公內(nèi)部各組成部分進(jìn)行信息傳送的公共通道，是一組信號(hào)線的集合。常用的內(nèi)部總線有共通道

6、，是一組信號(hào)線的集合。常用的內(nèi)部總線有PCPC總總線、線、STDSTD總線，以及總線，以及VMEVME總線和總線和MULTIbusMULTIbus等總線。等總線。 外部總線是外部總線是IPCIPC與其它計(jì)算機(jī)或智能設(shè)備進(jìn)行信息傳與其它計(jì)算機(jī)或智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送的公共通道。常用的外部總線有送的公共通道。常用的外部總線有RS-232CRS-232C、RS-485RS-485和和IEEEIEEE488488通信總線等通信總線等。2 2主機(jī)板主機(jī)板 主機(jī)板由中央處理器（主機(jī)板由中央處理器（CPUCPU）、內(nèi)存儲(chǔ)器（）、內(nèi)存儲(chǔ)器（RAMRAM、ROMROM） 等部件組成，它是等部件組成，它是IPCIP

7、C的核心的核心3 3人人- -機(jī)接口機(jī)接口 人機(jī)接口是人與計(jì)算機(jī)交流的一種外設(shè)。它由標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口是人與計(jì)算機(jī)交流的一種外設(shè)。它由標(biāo)準(zhǔn)的PCPC鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器和打印機(jī)等組成。鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器和打印機(jī)等組成。4 4系統(tǒng)支持板系統(tǒng)支持板IPCIPC的系統(tǒng)支持板主要包括如下部分：的系統(tǒng)支持板主要包括如下部分：（1 1）程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)，即看門狗定時(shí)器：當(dāng)系統(tǒng)）程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng)，即看門狗定時(shí)器：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)能使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。出現(xiàn)異常時(shí)能使系統(tǒng)自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。（2 2）電源掉電檢測(cè)：其目的是為了及時(shí)檢測(cè)到電源）電源掉電檢測(cè)：其目的是為了及時(shí)檢測(cè)到電源掉電后，立即保護(hù)當(dāng)時(shí)的重要數(shù)據(jù)和各寄存器的

8、狀態(tài)。掉電后，立即保護(hù)當(dāng)時(shí)的重要數(shù)據(jù)和各寄存器的狀態(tài)。（3 3）保護(hù)重要數(shù)據(jù)的后備存儲(chǔ)器：采用帶有后備電）保護(hù)重要數(shù)據(jù)的后備存儲(chǔ)器：采用帶有后備電池的池的SRAMSRAM、NOVRAMNOVRAM、EEPROMEEPROM，能在系統(tǒng)掉電后保證數(shù)，能在系統(tǒng)掉電后保證數(shù)據(jù)不丟失。據(jù)不丟失。 （4 4）實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘：用于定時(shí)自動(dòng)執(zhí)行某些控制功）實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘：用于定時(shí)自動(dòng)執(zhí)行某些控制功 能和自動(dòng)記錄某個(gè)控制是在何時(shí)發(fā)生的。能和自動(dòng)記錄某個(gè)控制是在何時(shí)發(fā)生的。5 5磁盤系統(tǒng)磁盤系統(tǒng) 磁盤系統(tǒng)有半導(dǎo)體虛擬磁盤以及通用的軟磁盤和磁盤系統(tǒng)有半導(dǎo)體虛擬磁盤以及通用的軟磁盤和硬磁盤硬磁盤。6 6通信接口通信接口

9、通信接口是通信接口是IPCIPC和其它計(jì)算機(jī)或智能外設(shè)的接口，和其它計(jì)算機(jī)或智能外設(shè)的接口，常用的接口有常用的接口有RSRS232C232C、RS-485RS-485和和IEEEIEEE488488等接口。等接口。7輸人輸出模板 輸入輸出模板是是IPCIPC和生產(chǎn)過(guò)程之間信號(hào)傳遞和和生產(chǎn)過(guò)程之間信號(hào)傳遞和變換的連接通道。它包括模擬量輸入（變換的連接通道。它包括模擬量輸入（AIAI或或A/DA/D）模）模板、模擬量輸出（板、模擬量輸出（AOAO或或D/AD/A）模板，數(shù)字量輸入（）模板，數(shù)字量輸入（DIDI）模板、數(shù)字量輸出（模板、數(shù)字量輸出（DODO）模板等種類。）模板等種類。 由于輸入或輸出

10、均涉及到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)被控參數(shù)的種由于輸入或輸出均涉及到生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)被控參數(shù)的種類、個(gè)數(shù)、精度、干擾等等，因而其該類模板是系統(tǒng)類、個(gè)數(shù)、精度、干擾等等，因而其該類模板是系統(tǒng)中性能差異最大、品種類型最多、也是用戶選擇最為中性能差異最大、品種類型最多、也是用戶選擇最為豐富的一種。在前幾章（第豐富的一種。在前幾章（第2 2、3 3、4 4、8 8章）討論過(guò)的章）討論過(guò)的接口電路技術(shù)就是此類模板的構(gòu)成基礎(chǔ)，也是選用這接口電路技術(shù)就是此類模板的構(gòu)成基礎(chǔ)，也是選用這類模板性能指標(biāo)的理論依據(jù)。類模板性能指標(biāo)的理論依據(jù)。11.1.2 11.1.2 軟件組成軟件組成 IPCIPC的硬件構(gòu)成了工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)，的硬

11、件構(gòu)成了工業(yè)控制機(jī)系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)，要真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制，必須為硬件提要真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)控制，必須為硬件提供或研制相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件，即把人的知識(shí)邏輯與供或研制相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件，即把人的知識(shí)邏輯與控制思維加入計(jì)算機(jī)中，才能實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。在工控制思維加入計(jì)算機(jī)中，才能實(shí)現(xiàn)控制任務(wù)。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，軟件可分為系統(tǒng)軟件、工具軟件和業(yè)控制系統(tǒng)中，軟件可分為系統(tǒng)軟件、工具軟件和應(yīng)用軟件三大部分，有時(shí)也將工具軟件歸于系統(tǒng)軟應(yīng)用軟件三大部分，有時(shí)也將工具軟件歸于系統(tǒng)軟件。件。l1 1系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件用來(lái)管理系統(tǒng)軟件用來(lái)管理IPCIPC的資源，并以簡(jiǎn)便的形式向的資源，并以簡(jiǎn)便的形式向

12、用戶提供服務(wù)，包括實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、用戶提供服務(wù)，包括實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)、引導(dǎo)程序、調(diào)度執(zhí)行程序等，其中操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件最基本的部調(diào)度執(zhí)行程序等，其中操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件最基本的部分，如分，如MS-DOSMS-DOS和和WindowsWindows等系統(tǒng)軟件。等系統(tǒng)軟件。l2.2.工具軟件工具軟件 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(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言、編譯程序、編輯程序、件，包括匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言、編譯程序、編輯程序、調(diào)試程序、診斷程序等，借以提高軟件生產(chǎn)效率，改調(diào)試程序、診斷程序等，借以提高軟件生產(chǎn)效率，改善軟件產(chǎn)品質(zhì)量。

13、善軟件產(chǎn)品質(zhì)量。l3 3應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件 應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員針對(duì)某個(gè)生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員針對(duì)某個(gè)生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)時(shí)編制的控制和管理程序，它往往涉及應(yīng)用領(lǐng)域的時(shí)編制的控制和管理程序，它往往涉及應(yīng)用領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)。它包括過(guò)程輸入程序、過(guò)程控制程序、專業(yè)知識(shí)。它包括過(guò)程輸入程序、過(guò)程控制程序、過(guò)程輸出程序、人一機(jī)接口程序、打印顯示程序和過(guò)程輸出程序、人一機(jī)接口程序、打印顯示程序和控制程序等。當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)是計(jì)算機(jī)控制程序等。當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的控制與管理一體化，以便適應(yīng)不斷變化控制技術(shù)的控制與管理一體化，以便適應(yīng)不斷變化的市場(chǎng)需求。而工業(yè)控制的應(yīng)用軟件就起著

14、關(guān)鍵性的市場(chǎng)需求。而工業(yè)控制的應(yīng)用軟件就起著關(guān)鍵性的作用，因此它應(yīng)具有通用性、開放性、實(shí)時(shí)性、的作用，因此它應(yīng)具有通用性、開放性、實(shí)時(shí)性、多任務(wù)性和網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。多任務(wù)性和網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。 現(xiàn)在許多專業(yè)化公司開發(fā)生產(chǎn)了商品化的工業(yè)現(xiàn)在許多專業(yè)化公司開發(fā)生產(chǎn)了商品化的工業(yè)控制軟件，如數(shù)據(jù)采集軟件、工控組態(tài)軟件、過(guò)程控制軟件，如數(shù)據(jù)采集軟件、工控組態(tài)軟件、過(guò)程仿真軟件等，這些都為應(yīng)用軟件的開發(fā)提供了絕佳仿真軟件等，這些都為應(yīng)用軟件的開發(fā)提供了絕佳的使用平臺(tái)。的使用平臺(tái)。11.2 IPC總線結(jié)構(gòu)w主要內(nèi)容w前言前言w11.2.1 內(nèi)部總線內(nèi)部總線w11.2.2 外部總線外部總線前言前言 IPCIPC的

15、模板結(jié)構(gòu)正是依存于它的總線結(jié)構(gòu)。的模板結(jié)構(gòu)正是依存于它的總線結(jié)構(gòu)。總線是一組信號(hào)線的集合，它定義了各引線的信總線是一組信號(hào)線的集合，它定義了各引線的信號(hào)特性、電氣特性和機(jī)械特性。使計(jì)算機(jī)箱內(nèi)各號(hào)特性、電氣特性和機(jī)械特性。使計(jì)算機(jī)箱內(nèi)各模板之間以及主機(jī)與外部設(shè)備之間建立起信號(hào)聯(lián)模板之間以及主機(jī)與外部設(shè)備之間建立起信號(hào)聯(lián)系，進(jìn)行信息傳送和通信。因此總線是系，進(jìn)行信息傳送和通信。因此總線是IPCIPC的重的重要組成部分，它分內(nèi)部總線與外部總線兩種。要組成部分，它分內(nèi)部總線與外部總線兩種。11.2.1 11.2.1 內(nèi)部總線內(nèi)部總線 內(nèi)部總線是指內(nèi)部總線是指IPCIPC內(nèi)部各個(gè)功能模板之間的信內(nèi)部各個(gè)

16、功能模板之間的信息通路，它是構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞息通路，它是構(gòu)成完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部信息樞紐，也稱為系統(tǒng)總線。盡管各種總線的引線數(shù)目不紐，也稱為系統(tǒng)總線。盡管各種總線的引線數(shù)目不同，但按功能都是分為數(shù)據(jù)總線同，但按功能都是分為數(shù)據(jù)總線DBDB、地址總線、地址總線ABAB、控制總線控制總線CBCB和電源總線和電源總線PBPB四大部分四大部分。 內(nèi)部總線是一塊置于機(jī)箱內(nèi)的無(wú)源底板上的多內(nèi)部總線是一塊置于機(jī)箱內(nèi)的無(wú)源底板上的多組并列插槽，各插槽上的同號(hào)引腳是電氣相連的，組并列插槽，各插槽上的同號(hào)引腳是電氣相連的，從而完成插入槽內(nèi)的各功能模板之間的信息傳送從而完成插入槽內(nèi)的各功能模板之間

17、的信息傳送（可參見后面的圖（可參見后面的圖11-411-4）。顯然，內(nèi)部總線對(duì)計(jì)算）。顯然，內(nèi)部總線對(duì)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)者和用戶都是十分重要的一種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。采機(jī)設(shè)計(jì)者和用戶都是十分重要的一種設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。采用總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、組裝的計(jì)算機(jī)模板與設(shè)備的兼容用總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、組裝的計(jì)算機(jī)模板與設(shè)備的兼容性很強(qiáng)，因?yàn)榻硬寮臋C(jī)械尺寸、各引腳的信號(hào)定性很強(qiáng)，因?yàn)榻硬寮臋C(jī)械尺寸、各引腳的信號(hào)定義、邏輯關(guān)系、時(shí)序要求和驅(qū)動(dòng)能力等都遵守統(tǒng)一義、邏輯關(guān)系、時(shí)序要求和驅(qū)動(dòng)能力等都遵守統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)。的總線標(biāo)準(zhǔn)。 由于歷史的原因，存在著多種總線標(biāo)準(zhǔn)。目前工由于歷史的原因，存在著多種總線標(biāo)準(zhǔn)。目前工控領(lǐng)域里應(yīng)用最廣的兩種總線是控領(lǐng)

18、域里應(yīng)用最廣的兩種總線是STDSTD總線和總線和PCPC總線。總線。p1. STD總線 STDSTD總線是美國(guó)總線是美國(guó)PRO-LOGPRO-LOG公司公司19781978年推出的一種年推出的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線，STDSTD是是StandardStandard的縮寫。該總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全部的縮寫。該總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，全部5656根引腳線都有確根引腳線都有確切的定義。切的定義。STDSTD總線定義了一個(gè)總線定義了一個(gè)8 8位微處理器總線標(biāo)位微處理器總線標(biāo)準(zhǔn)，其中有準(zhǔn)，其中有8 8根數(shù)據(jù)線、根數(shù)據(jù)線、1616根地址線、根地址線、2222根控制線根控制線和和10

19、10根電源線，可以兼容各種通用的根電源線，可以兼容各種通用的8 8位微處理器，位微處理器，如如80808080、80858085、68006800、Z80Z80、NSC800NSC800等。通過(guò)采用等。通過(guò)采用周期竊取和總線復(fù)用技術(shù)，還可以定義周期竊取和總線復(fù)用技術(shù)，還可以定義1616根數(shù)據(jù)線、根數(shù)據(jù)線、2424根地址線，使根地址線，使STDSTD總線升級(jí)為總線升級(jí)為8 8位位/16/16位微處理器位微處理器兼容總線，可以容納兼容總線，可以容納1616位微處理器，如位微處理器，如80868086、6800068000、8028680286、8038680386等。等。 表表11-1列出了列出了

20、STD總線的總線的56根引腳分根引腳分配，其中：電源線和輔助電源線為引腳配，其中：電源線和輔助電源線為引腳16和和5356，數(shù)據(jù)總線為引腳，數(shù)據(jù)總線為引腳714、地、地址總線為引腳址總線為引腳1530、控制總線為引腳、控制總線為引腳3152。表表11-1 STD總線總線56根引腳分配根引腳分配 19871987年，年，STDSTD總線被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)議定名為總線被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化會(huì)議定名為IEEE961IEEE961。隨著。隨著3232位微處理器的出現(xiàn)，通過(guò)采用附加金位微處理器的出現(xiàn)，通過(guò)采用附加金手指或系統(tǒng)總統(tǒng)與局部總線轉(zhuǎn)換等技術(shù)，手指或系統(tǒng)總統(tǒng)與局部總線轉(zhuǎn)換等技術(shù)，19891989年美國(guó)年美國(guó)的的

21、EAITECHEAITECH公司又開發(fā)出對(duì)公司又開發(fā)出對(duì)3232位微處理器兼容的位微處理器兼容的STD32STD32總線。總線。 STDSTD總線總線IPCIPC由于具有小模板結(jié)構(gòu)、開放式結(jié)構(gòu)和由于具有小模板結(jié)構(gòu)、開放式結(jié)構(gòu)和兼容式總線結(jié)構(gòu)的幾大優(yōu)點(diǎn)，以及價(jià)格較低，因而成兼容式總線結(jié)構(gòu)的幾大優(yōu)點(diǎn)，以及價(jià)格較低，因而成為為2020世紀(jì)八、九十年代的主流機(jī)型。世紀(jì)八、九十年代的主流機(jī)型。p2PC總線 PCPC總線是總線是IBM PCIBM PC總線的簡(jiǎn)稱，總線的簡(jiǎn)稱，PCPC總線因總線因IBM PCIBM PC及其兼容機(jī)的廣泛普及而成為全世界用戶承認(rèn)的一及其兼容機(jī)的廣泛普及而成為全世界用戶承認(rèn)的一

22、種事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。種事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。PCPC總線總線IPCIPC，或稱為工業(yè)，或稱為工業(yè)PCPC機(jī)即機(jī)即IPCIPC，即是脫胎于，即是脫胎于IBM PCIBM PC機(jī)發(fā)展起來(lái)的。機(jī)發(fā)展起來(lái)的。 IBM PC IBM PC總線共有總線共有6262根引腳線，其根引腳線，其CPUCPU是是IntelIntel公司公司準(zhǔn)準(zhǔn)1616位的位的80888088或或1616位的位的80868086，隨著，隨著CPUCPU的更新?lián)Q代，的更新?lián)Q代，PCPC總線也隨之?dāng)U充，諸如支持總線也隨之?dāng)U充，諸如支持80286CPU80286CPU的的ISAISA總線、總線、支持支持8048680486和奔騰系列的和奔騰系列的PC

23、IPCI、VESAVESA總線等。總線等。表表11-2 PC總線總線62根引腳分配根引腳分配 表表11-211-2列出了列出了PCPC總線的總線的6262根引腳分配，其中：根引腳分配，其中：電源線和輔助電源線為電源線和輔助電源線為1111根，數(shù)據(jù)總線為根，數(shù)據(jù)總線為8 8根，地根，地址總線為址總線為2020根，控制總線為根，控制總線為2121根，另外還有外態(tài)線根，另外還有外態(tài)線2 2根，即根，即I/OI/O（I/OI/O通道檢查）、通道檢查）、I/O CH RDYI/O CH RDY（I/OI/O通通道準(zhǔn)備好）。道準(zhǔn)備好）。 PCPC總線總線IPCIPC由于既兼顧了由于既兼顧了STDSTD總線

24、總線IPCIPC的抗干擾的抗干擾性能，又與性能，又與PCPC機(jī)及其不斷升級(jí)的硬軟件資源完全兼機(jī)及其不斷升級(jí)的硬軟件資源完全兼容，因而近年來(lái)已成為工控領(lǐng)域中的主流機(jī)型。容，因而近年來(lái)已成為工控領(lǐng)域中的主流機(jī)型。11.2.2 11.2.2 外部總線外部總線 外部總線外部總線是指計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與是指計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程終端之間、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備以及測(cè)量?jī)x器儀遠(yuǎn)程終端之間、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備以及測(cè)量?jī)x器儀表之間的信息通路，常稱為通信總線。通信總線的表之間的信息通路，常稱為通信總線。通信總線的數(shù)據(jù)傳輸方式可以是并行的，也可以是串行的，可數(shù)據(jù)傳輸方式可以是并行的，也可以是串行的，可分

25、別稱為并行通信總線和串行通信總線。詳見第分別稱為并行通信總線和串行通信總線。詳見第1010章。章。11.3 IPC功能特點(diǎn) IPCIPC是一種專用于工業(yè)場(chǎng)合下的控制計(jì)算機(jī)。是一種專用于工業(yè)場(chǎng)合下的控制計(jì)算機(jī)。一方面工業(yè)環(huán)境常常處于高溫、高濕、腐蝕、振動(dòng)、一方面工業(yè)環(huán)境常常處于高溫、高濕、腐蝕、振動(dòng)、沖擊、灰塵，以及電磁干擾嚴(yán)重、供電條件不良等沖擊、灰塵，以及電磁干擾嚴(yán)重、供電條件不良等等惡劣環(huán)境中；一方面工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程因行業(yè)、原料、等惡劣環(huán)境中；一方面工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程因行業(yè)、原料、產(chǎn)品的不同，而使生產(chǎn)過(guò)程、工藝要求也五花八門。產(chǎn)品的不同，而使生產(chǎn)過(guò)程、工藝要求也五花八門。這些都是工業(yè)自動(dòng)化控制中要解

26、決的重要課題。由這些都是工業(yè)自動(dòng)化控制中要解決的重要課題。由于于IPCIPC采用了總線技術(shù)和模板化結(jié)構(gòu)，再加上采取采用了總線技術(shù)和模板化結(jié)構(gòu)，再加上采取了多重抗干擾措施，因而使了多重抗干擾措施，因而使IPCIPC系統(tǒng)具有其它計(jì)算系統(tǒng)具有其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)法比擬的功能特點(diǎn)。機(jī)系統(tǒng)無(wú)法比擬的功能特點(diǎn)。1.可靠性和可維修性好可靠性和可維修性好 可靠性和可維修性是生產(chǎn)過(guò)程中兩個(gè)非常重要的先決因素，它們決定著系統(tǒng)在控制上的可用程度。可靠性的簡(jiǎn)單含義是指設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)運(yùn)行不發(fā)生故障，可維修性是指工業(yè)控制機(jī)發(fā)生故障時(shí)，維修快速、簡(jiǎn)單方便。 IPCIPC把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種功能分解到每一塊只具把計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各

27、種功能分解到每一塊只具備單一功能的模板上。而模板結(jié)構(gòu)的小型化，使之備單一功能的模板上。而模板結(jié)構(gòu)的小型化，使之機(jī)械強(qiáng)度好，抗震動(dòng)能力強(qiáng)；模板功能的單一，便機(jī)械強(qiáng)度好，抗震動(dòng)能力強(qiáng)；模板功能的單一，便于對(duì)系統(tǒng)故障的診斷與維修，甚至可作到模板的帶于對(duì)系統(tǒng)故障的診斷與維修，甚至可作到模板的帶電插拔；模板的線路設(shè)計(jì)布局合理，即由總線緩沖電插拔；模板的線路設(shè)計(jì)布局合理，即由總線緩沖模塊到功能模塊、再到模塊到功能模塊、再到I/OI/O驅(qū)動(dòng)輸出模塊，使信號(hào)流驅(qū)動(dòng)輸出模塊，使信號(hào)流向基本為直線到達(dá)，降低了信號(hào)間的相互干擾；另向基本為直線到達(dá)，降低了信號(hào)間的相互干擾；另外在結(jié)構(gòu)配置上還采取了許多措施，如密封機(jī)箱

28、正外在結(jié)構(gòu)配置上還采取了許多措施，如密封機(jī)箱正壓送風(fēng)、使用工業(yè)電源、帶有看門狗系統(tǒng)支持板等壓送風(fēng)、使用工業(yè)電源、帶有看門狗系統(tǒng)支持板等等。所有這一切多重抗干擾措施都大大提高了系統(tǒng)等。所有這一切多重抗干擾措施都大大提高了系統(tǒng)的可靠性和可維護(hù)性。的可靠性和可維護(hù)性。2 2通用性和擴(kuò)展性好通用性和擴(kuò)展性好 通用性和擴(kuò)展性也是生產(chǎn)過(guò)程中兩個(gè)重要的通用性和擴(kuò)展性也是生產(chǎn)過(guò)程中兩個(gè)重要的因素，它們關(guān)系著系統(tǒng)在控制領(lǐng)域中的使用范圍。因素，它們關(guān)系著系統(tǒng)在控制領(lǐng)域中的使用范圍。通用性的簡(jiǎn)單含義是指適合于各種行業(yè)、各種工通用性的簡(jiǎn)單含義是指適合于各種行業(yè)、各種工藝流程或設(shè)備的自動(dòng)化控制，擴(kuò)展性是指當(dāng)工藝藝流程或

29、設(shè)備的自動(dòng)化控制，擴(kuò)展性是指當(dāng)工藝變化或生產(chǎn)擴(kuò)大時(shí)，變化或生產(chǎn)擴(kuò)大時(shí)，IPCIPC能靈活地?cái)U(kuò)充或增加功能。能靈活地?cái)U(kuò)充或增加功能。 IPCIPC針對(duì)各種控制對(duì)象進(jìn)行分析與綜合后，設(shè)針對(duì)各種控制對(duì)象進(jìn)行分析與綜合后，設(shè)計(jì)出幾大類上百個(gè)不同功能的輸入輸出模板，足以計(jì)出幾大類上百個(gè)不同功能的輸入輸出模板，足以滿足各種需求。比如某工控公司的模擬量輸入模板滿足各種需求。比如某工控公司的模擬量輸入模板有如下幾種主要產(chǎn)品：二階有源低通濾波器板，有如下幾種主要產(chǎn)品：二階有源低通濾波器板，4 4路路/8/8路熱電阻信號(hào)調(diào)理板，路熱電阻信號(hào)調(diào)理板，1616路差分輸入路差分輸入I/VI/V變換變換板，板，3232路

30、單端輸入路單端輸入I/VI/V變換板，變換板，6464路帶光隔模擬量路帶光隔模擬量輸入擴(kuò)展板，等等。輸入擴(kuò)展板，等等。 所以通過(guò)對(duì)模板品種和數(shù)量的選擇與組合，并插入所以通過(guò)對(duì)模板品種和數(shù)量的選擇與組合，并插入底板總線插槽，就十分方便地配置成不同生產(chǎn)過(guò)程所需底板總線插槽，就十分方便地配置成不同生產(chǎn)過(guò)程所需IPCIPC。其靈活性、通用性和擴(kuò)展性顯而易見。其靈活性、通用性和擴(kuò)展性顯而易見。3 3軟件豐富編程趨向組態(tài)軟件豐富編程趨向組態(tài) IPCIPC已配備完整的操作系統(tǒng)、適合生產(chǎn)過(guò)程控制的已配備完整的操作系統(tǒng)、適合生產(chǎn)過(guò)程控制的工具軟件以及各種控制軟件包。工業(yè)控制軟件正向結(jié)工具軟件以及各種控制軟件包。

31、工業(yè)控制軟件正向結(jié)構(gòu)化、組態(tài)化方向發(fā)展，詳情見第構(gòu)化、組態(tài)化方向發(fā)展，詳情見第1313章。章。4 4控制實(shí)時(shí)性強(qiáng)控制實(shí)時(shí)性強(qiáng) IPCIPC配有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)，因而具有時(shí)配有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)，因而具有時(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)能力，能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的工況變化實(shí)間驅(qū)動(dòng)和事件驅(qū)動(dòng)能力，能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的工況變化實(shí)時(shí)地進(jìn)行監(jiān)視和控制時(shí)地進(jìn)行監(jiān)視和控制。5精度和速度適當(dāng)精度和速度適當(dāng) 一般生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)于精度和運(yùn)算速度要求并不一般生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)于精度和運(yùn)算速度要求并不苛刻。通常字長(zhǎng)為苛刻。通常字長(zhǎng)為832位，速度在每秒幾萬(wàn)次至幾位，速度在每秒幾萬(wàn)次至幾百萬(wàn)次。但隨著自動(dòng)化程度的提高，對(duì)于精度和運(yùn)算百萬(wàn)次。但隨

32、著自動(dòng)化程度的提高，對(duì)于精度和運(yùn)算速度的要求也在不斷提高，速度的要求也在不斷提高，IPC相應(yīng)地也配有不同層相應(yīng)地也配有不同層次的機(jī)型。次的機(jī)型。 總之，總線式總之，總線式IPCIPC具有小型化、化、標(biāo)準(zhǔn)化模具有小型化、化、標(biāo)準(zhǔn)化模板化、組合的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能滿足不同層次、不同控板化、組合的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，能滿足不同層次、不同控制對(duì)象的需要，又能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠地運(yùn)制對(duì)象的需要，又能在惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠地運(yùn)行。因而，它廣泛應(yīng)用于各種控制場(chǎng)合，尤其是中行。因而，它廣泛應(yīng)用于各種控制場(chǎng)合，尤其是中等規(guī)模的控制系統(tǒng)中。等規(guī)模的控制系統(tǒng)中。11.4 IPC產(chǎn)品簡(jiǎn)介w主要內(nèi)容w前言w11.4.1 工業(yè)計(jì)算機(jī)

33、機(jī)箱w11.4.2 工業(yè)底版w11.4.3 工業(yè)級(jí)CPU卡w11.4.4 PCI總線I/O卡前言 目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)總線式目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)總線式IPCIPC的專業(yè)廠家很多，的專業(yè)廠家很多，著名品牌比比皆是，如愛瑞、研華、研祥、凌華、著名品牌比比皆是，如愛瑞、研華、研祥、凌華、中泰、康泰克、康拓、威達(dá)、華控、浪潮等等。現(xiàn)中泰、康泰克、康拓、威達(dá)、華控、浪潮等等。現(xiàn)以深圳研祥工控集團(tuán)研制的以深圳研祥工控集團(tuán)研制的PCPC總線工業(yè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品總線工業(yè)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品為例作一說(shuō)明。為例作一說(shuō)明。 研祥的研祥的PCPC總線工業(yè)計(jì)算機(jī)共有總線工業(yè)計(jì)算機(jī)共有1414種系列：工種系列：工業(yè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱，工業(yè)一體化工作站，工業(yè)

34、平板電業(yè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱，工業(yè)一體化工作站，工業(yè)平板電腦腦/ /顯示器，便攜式工業(yè)計(jì)算機(jī)，工業(yè)級(jí)顯示器，便攜式工業(yè)計(jì)算機(jī)，工業(yè)級(jí)CPUCPU卡，卡，工業(yè)級(jí)底板，工業(yè)計(jì)算機(jī)外設(shè)，亞當(dāng)系列遠(yuǎn)端數(shù)工業(yè)級(jí)底板，工業(yè)計(jì)算機(jī)外設(shè)，亞當(dāng)系列遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集與控制模塊，基于據(jù)采集與控制模塊，基于ISAISA總線數(shù)據(jù)采集與控制總線數(shù)據(jù)采集與控制卡，基于卡，基于PCPC總線數(shù)據(jù)采集與控制卡，端子板和附總線數(shù)據(jù)采集與控制卡，端子板和附件，工業(yè)通信，應(yīng)用軟件等；每一種系列又有幾件，工業(yè)通信，應(yīng)用軟件等；每一種系列又有幾種至十幾種規(guī)格型號(hào)。以下簡(jiǎn)單介紹公司的幾種種至十幾種規(guī)格型號(hào)。以下簡(jiǎn)單介紹公司的幾種產(chǎn)品。產(chǎn)品。11.4.1

35、11.4.1 工業(yè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱工業(yè)計(jì)算機(jī)機(jī)箱 研祥的機(jī)箱按帶不帶底板和電源、安裝形式是研祥的機(jī)箱按帶不帶底板和電源、安裝形式是桌面、壁掛還是上架以及尺寸長(zhǎng)度不一等問題，又桌面、壁掛還是上架以及尺寸長(zhǎng)度不一等問題，又可分為二十幾種型號(hào)。圖可分為二十幾種型號(hào)。圖11-211-2為為IPC-810/811IPC-810/811型號(hào)型號(hào)的的1414槽上架型計(jì)算機(jī)機(jī)箱。槽上架型計(jì)算機(jī)機(jī)箱。圖11-2 IPC-810/811機(jī)箱 其產(chǎn)品特性為其產(chǎn)品特性為：19“上架型, 符合EIA RS-310C標(biāo)準(zhǔn)，14槽ISA/PCI/PICMG無(wú)源底板，提供三個(gè)3.5”和兩個(gè)5.25“磁盤驅(qū)動(dòng)器空間，前面板帶電源開關(guān)

36、，CPU復(fù)位按鈕，鍵盤鎖開關(guān)，電源開關(guān)LED和HDD LED，防塵帶鎖門保護(hù)控制部件，前后面板均帶鍵盤接口，防止插卡振動(dòng)的防震壓條，支持PS/2規(guī)格電源，尺寸177(高) 482(寬) 452(深)mm，支持ATX母板。11.4.2 11.4.2 工業(yè)級(jí)底板工業(yè)級(jí)底板 w研祥的底板按插槽種類、槽數(shù)多少、電源種類以及研祥的底板按插槽種類、槽數(shù)多少、電源種類以及配置不同等問題，又可分為三十幾種型號(hào)。圖配置不同等問題，又可分為三十幾種型號(hào)。圖11-311-3為為IPC-6114P4AIPC-6114P4A型號(hào)的型號(hào)的1414槽底板。槽底板。w產(chǎn)品規(guī)格為：最大擴(kuò)展槽產(chǎn)品規(guī)格為：最大擴(kuò)展槽1414，最大

37、分段，最大分段1 1，ISAISA槽槽9 9，PCIPCI槽槽4 4，PICMGPICMG槽槽1 1，電源，電源LED LED 5V,5V,12V,+3V12V,+3V，可，可能配置能配置 14(1-PCI14(1-PCI系統(tǒng)系統(tǒng)) )，尺寸，尺寸(mm) 322(mm) 322300300。圖11-3 IPC-6114P4A 14槽底板11.4.3 11.4.3 工業(yè)級(jí)工業(yè)級(jí)CPUCPU卡卡 w研祥的研祥的CPUCPU卡按卡按CPUCPU種類、存儲(chǔ)器容量、顯示方式、種類、存儲(chǔ)器容量、顯示方式、主板長(zhǎng)短以及主板長(zhǎng)短以及I/OI/O接口不同等問題，又可分為十幾接口不同等問題，又可分為十幾種型號(hào)。

38、圖種型號(hào)。圖11-411-4為為IPC-586VDNH(GX)CPUIPC-586VDNH(GX)CPU卡。卡。 圖11-4 IPC-586VDNH(GX)CPU卡1 1產(chǎn)品簡(jiǎn)介產(chǎn)品簡(jiǎn)介 IPC-586VDNHIPC-586VDNH（GXGX）采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司）采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司低功耗低功耗586586級(jí)處理器級(jí)處理器GX1GX1系列設(shè)計(jì)，單系列設(shè)計(jì)，單5V5V供電，板供電，板上集成了上集成了VGA/LCDVGA/LCD控制器，支持控制器，支持18bit TFT18bit TFT顯示；顯示；作為作為486486及以下主板替代產(chǎn)品，及以下主板替代產(chǎn)品，IPC-586VDNHIPC-58

39、6VDNH（GXGX）支持支持168-pin168-pin內(nèi)存（代替內(nèi)存（代替3030線、線、7272線舊產(chǎn)品），網(wǎng)線舊產(chǎn)品），網(wǎng)絡(luò)接口升速至絡(luò)接口升速至100Mbps100Mbps，增加了兩個(gè)廣泛使用的，增加了兩個(gè)廣泛使用的USBUSB接口，處理器達(dá)到接口，處理器達(dá)到586586多媒體級(jí)性能，在多媒體級(jí)性能，在060060工作范圍內(nèi)無(wú)需風(fēng)扇，極大提高了系統(tǒng)的工作范圍內(nèi)無(wú)需風(fēng)扇，極大提高了系統(tǒng)的可靠性。可靠性。IPC-586VDNHIPC-586VDNH（GXGX）既可通過(guò)工業(yè)底版機(jī)）既可通過(guò)工業(yè)底版機(jī)箱組成工業(yè)級(jí)應(yīng)用產(chǎn)品，也可作為嵌入式單板使箱組成工業(yè)級(jí)應(yīng)用產(chǎn)品，也可作為嵌入式單板使用。可廣

40、泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品、儀器儀表、用。可廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品、儀器儀表、InternetInternet設(shè)備、各種智能儀設(shè)備、各種智能儀 器儀表器儀表。 2 2產(chǎn)品規(guī)格產(chǎn)品規(guī)格總線類型：總線類型：ISA總線半長(zhǎng)卡處理器：板上增強(qiáng)型低功耗NS GXLV 2.2V 200/233MHz CPU，無(wú)需CPU 風(fēng)扇可正常工作系統(tǒng)芯片集：NS Cx5530A系統(tǒng)內(nèi)存：系統(tǒng)內(nèi)存：168pin DIMM1，最大128MB內(nèi)存BIOS：Award PnP BIOS在板視頻：在板視頻：NS CX5530 支持CRT/LCD顯示，顯示內(nèi)存1.5MB4MB，分辨率 102476824bpp（CRT）、102476818bp

41、p（LCD）、18bit TFT LCD接口在板在板LAN：RTL8139C 10/100M Ethcrnet 控制器，RJ-45接口固態(tài)盤接口：固態(tài)盤接口：M-System DiskOnChip flash盤IDE控制器控制器：一個(gè)Ultra DMA33通道，可接2個(gè)設(shè)備USB接口接口：2個(gè)USB接口多多I/O接口接口：PC97317I/O接口芯片，一個(gè)接口芯片，一個(gè)FDD接口，一個(gè)并接口，一個(gè)并口，一個(gè)口，一個(gè)RS-232接口，一個(gè)接口，一個(gè)RS-232/422/ 485接口，一個(gè)鍵盤，接口，一個(gè)鍵盤，一個(gè)鼠標(biāo)接口，一個(gè)一個(gè)鼠標(biāo)接口，一個(gè)115Kbps IrDA接口接口電源：電源：+5V單

42、電源單電源擴(kuò)充總線：擴(kuò)充總線：PC/104擴(kuò)充總線擴(kuò)充總線外形尺寸：外形尺寸：185mm122mm工作溫度：工作溫度：060相對(duì)濕度相對(duì)濕度；5%90%，非凝結(jié)，非凝結(jié)11.4.4 PCI11.4.4 PCI總線總線I/OI/O卡卡 研祥的研祥的I/OI/O卡按模擬量輸入路數(shù)與極性、采樣卡按模擬量輸入路數(shù)與極性、采樣速率、模擬量輸出范圍以及數(shù)字速率、模擬量輸出范圍以及數(shù)字I/OI/O通道的不同等通道的不同等問題，又可分為十余種型號(hào)。圖問題，又可分為十余種型號(hào)。圖11-511-5為為PCI-64ADPCI-64AD系系列數(shù)據(jù)采集與控制卡列數(shù)據(jù)采集與控制卡 圖11-5 PCI-64AD系列I/O卡

43、1特性：32位PCI總線, 即插即用64路單端或32路雙端模擬輸入通道 雙極性模擬輸入范圍 板上A/D1K字FIFO內(nèi)存 自動(dòng)掃描通道選擇 最高至100KHz采樣速率 可編程增益 1，10，100，1000 3個(gè)觸發(fā)模式: 軟件觸發(fā), 定時(shí)器觸發(fā)和外部觸發(fā) 16通道DI和16 DO 緊湊型, 半長(zhǎng)PCB2.規(guī)格： 模擬量輸入(A/D) 轉(zhuǎn)換器和分辨率:12位ADS774或兼容芯片通道數(shù)：64 S.E./32D.I. 模擬信號(hào)輸入范圍（軟件控制）：增益增益 =100=100或或10001000時(shí)，精度為時(shí)，精度為0.02% 0.02% 1LSB1LSB 輸入阻抗輸入阻抗: :：10M 10M 觸

44、發(fā)模式：軟件、定時(shí)觸發(fā)或外部觸發(fā)觸發(fā)模式：軟件、定時(shí)觸發(fā)或外部觸發(fā) 數(shù)據(jù)傳輸：程序控制、中斷數(shù)據(jù)傳輸：程序控制、中斷 FIFOFIFO大小：大小：10241024字字3可編程計(jì)數(shù)器 器件：8254 A/D定時(shí)觸發(fā)器: 32位定時(shí)器(兩個(gè)16位計(jì)數(shù)器 級(jí)連), 帶一個(gè)2MHz的時(shí)基. 定時(shí)觸發(fā)器輸出: 0.00046Hz-0.5MHz 4通用規(guī)范工作溫度：工作溫度：0 550 55C C 儲(chǔ)存溫度：儲(chǔ)存溫度：-20 80-20 80C C 濕度：濕度：5 95% 5 95% 無(wú)凝結(jié)無(wú)凝結(jié) 功耗：功耗：+5V +5V ，600mA600mA典型值；典型值；+12V+12V，100mA100mA典型

45、典型值值 尺寸：緊湊型尺寸：緊湊型, 107mm, 107mm172mm 172mm 5數(shù)字I/O輸入通道數(shù)：輸入通道數(shù)：16 DI 16 DI 輸出通道數(shù)：輸出通道數(shù)：16 DO 16 DO 信號(hào)類型：信號(hào)類型：TTLTTL兼容兼容11.5 PLC結(jié)構(gòu)組成w主要內(nèi)容w前言w11.5.1 CPU模塊w11.5.2 I/O模塊w11.5.3 編程裝置w11.5.4 電源w11.5.5 PLC的物理結(jié)構(gòu)前言 與與IPC在功能應(yīng)用上并駕齊驅(qū)而又在結(jié)構(gòu)在功能應(yīng)用上并駕齊驅(qū)而又在結(jié)構(gòu)組成上大相徑庭的是可編程控制器，即組成上大相徑庭的是可編程控制器，即PLC。由于其自身一方面向高性能、高速度、大容量由于其

46、自身一方面向高性能、高速度、大容量發(fā)展，一方面又注重發(fā)展微型機(jī)，以及智能型發(fā)展，一方面又注重發(fā)展微型機(jī)，以及智能型I/O模塊和分布式子系統(tǒng)，從而使模塊和分布式子系統(tǒng)，從而使PLC成為應(yīng)用成為應(yīng)用場(chǎng)合最多、使用最普及的另一種通用工業(yè)控制場(chǎng)合最多、使用最普及的另一種通用工業(yè)控制裝置。裝置。 盡管目前世界上出現(xiàn)了幾十種品牌的盡管目前世界上出現(xiàn)了幾十種品牌的PLC，而且它們的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言都不相同，但而且它們的指令系統(tǒng)與編程語(yǔ)言都不相同，但其結(jié)構(gòu)組成卻大致一樣。如圖其結(jié)構(gòu)組成卻大致一樣。如圖11-6所示，所示，PLC主要由主要由CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、編程模塊、輸入模塊、輸出模塊、編程裝置

47、和電源等組成。裝置和電源等組成。編程裝置電源CPU模塊輸入模塊輸出模塊按 鈕選擇開關(guān)限位開關(guān)電 源接觸器電磁閥指示燈電 源圖12-7 PLC的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)可編程控制器圖11-6 PLC的結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)11.5.1 CPU11.5.1 CPU模塊模塊 在在PLCPLC控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)中，CPUCPU模塊相當(dāng)于人的大模塊相當(dāng)于人的大腦，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，腦，它不斷地采集輸入信號(hào)，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出。刷新系統(tǒng)的輸出。CPUCPU模塊主要由模塊主要由CPUCPU芯片和存芯片和存儲(chǔ)器組成。儲(chǔ)器組成。u 1 1CPUCPU芯片芯片 CPUCPU芯片負(fù)責(zé)輸入芯片負(fù)責(zé)輸入/ /輸出處

48、理、程序解算、輸出處理、程序解算、通信處理等功能。一般通信處理等功能。一般PLCPLC使用下列使用下列CPUCPU芯片：芯片：（1 1）通用微處理器，如）通用微處理器，如IntelIntel公司的公司的80868086、8018680186到到PentiumPentium系列芯片。系列芯片。（2 2）單片微處理器（單片機(jī)），如）單片微處理器（單片機(jī)），如 IntelIntel公司的公司的 MCS-96MCS-96系列單片機(jī)。系列單片機(jī)。（3 3）位片式微處理器，如）位片式微處理器，如 AMD 2900AMD 2900系列位片式微處系列位片式微處理器理器。u2 2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序

49、存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放PLCPLC的系統(tǒng)軟件，用戶程序存的系統(tǒng)軟件，用戶程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放儲(chǔ)器用來(lái)存放I/OI/O狀態(tài)及用戶程序。狀態(tài)及用戶程序。PLCPLC使用以下幾種物理存儲(chǔ)器：使用以下幾種物理存儲(chǔ)器：（1 1）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAMRAM 用戶可以用編程裝置讀出用戶可以用編程裝置讀出RAMRAM中的內(nèi)容，也可以中的內(nèi)容，也可以將用戶程序?qū)懭雽⒂脩舫绦驅(qū)懭隦AMRAM，因此，因此RAMRAM又叫讀又叫讀/ /寫存儲(chǔ)器。它寫存儲(chǔ)器。它是易失性的存儲(chǔ)器，在電源中斷后，儲(chǔ)存的信息將會(huì)是易失性的存

50、儲(chǔ)器，在電源中斷后，儲(chǔ)存的信息將會(huì)丟失。丟失。 RAMRAM的工作速度高，價(jià)格便宜，改寫方便。在關(guān)的工作速度高，價(jià)格便宜，改寫方便。在關(guān)斷斷PLCPLC的外部電源后，可用鋰電池保存的外部電源后，可用鋰電池保存RAMRAM中的用戶程中的用戶程序和某些數(shù)據(jù)。鋰電池可用序和某些數(shù)據(jù)。鋰電池可用2525年，需要更換鋰電池年，需要更換鋰電池時(shí)，由時(shí)，由PLCPLC發(fā)出信號(hào)，通知用戶。現(xiàn)在部分發(fā)出信號(hào)，通知用戶。現(xiàn)在部分PLCPLC仍用仍用RAMRAM來(lái)儲(chǔ)存用戶程序。來(lái)儲(chǔ)存用戶程序。（2 2）只讀存儲(chǔ)器）只讀存儲(chǔ)器ROMROM ROMROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫人。它是非易失的，的內(nèi)容只能讀出，不能寫人。

51、它是非易失的，在電源消失后，仍能保存儲(chǔ)存的內(nèi)容。在電源消失后，仍能保存儲(chǔ)存的內(nèi)容。ROMROM一般用來(lái)一般用來(lái)存放存放PLCPLC的系統(tǒng)程序。的系統(tǒng)程序。（3 3）可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器）可電擦除可編程的只讀存儲(chǔ)器EEPROMEEPROM 它是非易失性的，但是可以用編程裝置對(duì)它編它是非易失性的，但是可以用編程裝置對(duì)它編程，兼有程，兼有ROMROM的非易失性和的非易失性和RAMRAM的隨機(jī)存取優(yōu)點(diǎn)，但的隨機(jī)存取優(yōu)點(diǎn)，但是將信息寫入它所需的時(shí)間比是將信息寫入它所需的時(shí)間比RAMRAM長(zhǎng)得多。長(zhǎng)得多。EEPROMEEPROM用用來(lái)存放用戶程序和需長(zhǎng)期保存的重要數(shù)據(jù)。來(lái)存放用戶程序和需長(zhǎng)期保存的重

52、要數(shù)據(jù)。11.5.2 I/O11.5.2 I/O模塊模塊 輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。數(shù)字量輸輸入模塊用來(lái)接收和采集輸入信號(hào)。數(shù)字量輸入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、入模塊用來(lái)接收從按鈕、選擇開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)、限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來(lái)限位開關(guān)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、壓力繼電器等來(lái)的數(shù)字量輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位的數(shù)字量輸入信號(hào)；模擬量輸入模塊用來(lái)接收電位器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模器、測(cè)速發(fā)電機(jī)和各種變送器提供的連續(xù)變化的模擬量電流電壓信號(hào)。數(shù)字量輸出模塊用來(lái)控制接觸擬量電流電壓信號(hào)。數(shù)字量輸出模塊用來(lái)控制接觸器、電磁閥、電磁鐵

53、、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來(lái)控制調(diào)節(jié)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來(lái)控制調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行裝置。閥、變頻器等執(zhí)行裝置。 CPUCPU模塊的工作電壓一般是模塊的工作電壓一般是5VDC5VDC，而，而PLCPLC的輸?shù)妮斎巳? /輸出信號(hào)電壓一般較高，如輸出信號(hào)電壓一般較高，如 24VDC24VDC或或220VAC220VAC。從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞從外部引入的尖峰電壓和干擾噪聲可能損壞CPUCPU模模塊中的元器件，或影響塊中的元器件，或影響PLCPLC的正常工作。在的正常工作。在I/OI/O模模塊

54、中，用光耦隔離器、小型繼電器等器件來(lái)隔離塊中，用光耦隔離器、小型繼電器等器件來(lái)隔離外部輸入電路或負(fù)載。外部輸入電路或負(fù)載。I/OI/O模塊除了傳遞信號(hào)外，模塊除了傳遞信號(hào)外，還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。還有電平轉(zhuǎn)換與隔離的作用。 各各I/OI/O點(diǎn)的通斷狀態(tài)均用發(fā)光二極管顯示，外點(diǎn)的通斷狀態(tài)均用發(fā)光二極管顯示，外部接線一般接在模塊面板的接線端子上。部接線一般接在模塊面板的接線端子上。u1輸入模塊輸入模塊 輸入電路中設(shè)有輸入電路中設(shè)有RCRC濾波電路，以防止由于輸入濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。濾觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈沖引起錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。濾波電路延遲時(shí)間的典型值

55、為波電路延遲時(shí)間的典型值為1020ms1020ms（信號(hào)上升沿）（信號(hào)上升沿）和和2050ms2050ms（信號(hào)下降沿），輸入電流為數(shù)毫安。（信號(hào)下降沿），輸入電流為數(shù)毫安。 交流輸入方式適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)交流輸入方式適合于在有油霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用，輸入電壓有境下使用，輸入電壓有110V110V、220V220V兩種。直流輸入兩種。直流輸入電路的延遲時(shí)間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電電路的延遲時(shí)間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸入裝置連接。開關(guān)等電子輸入裝置連接。 輸出模塊的功率放大元件有驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的大功率晶體管和輸出模塊的功率放大元件有驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的大功率晶體管和

56、場(chǎng)效應(yīng)管、驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載的雙向晶閘管，以及既可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)場(chǎng)效應(yīng)管、驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載的雙向晶閘管，以及既可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載又可以驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的小型繼電器。輸出電流的典型值為載又可以驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的小型繼電器。輸出電流的典型值為0.50.52A2A，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場(chǎng)提供。 晶體管型與雙向晶閘管型模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載，晶體管型與雙向晶閘管型模塊分別用于直流負(fù)載和交流負(fù)載，它們的可靠性高，反應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，但是過(guò)載能力稍差。繼它們的可靠性高，反應(yīng)速度快，壽命長(zhǎng)，但是過(guò)載能力稍差。繼電器輸出模塊的使用電壓范圍廣，導(dǎo)通壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓電器輸出模塊的使用電壓范圍廣，導(dǎo)通

57、壓降小，承受瞬時(shí)過(guò)電壓和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但是動(dòng)作速度較慢，壽命（動(dòng)作次數(shù)）有和過(guò)電流的能力較強(qiáng)，但是動(dòng)作速度較慢，壽命（動(dòng)作次數(shù)）有一定的限制。如果系統(tǒng)輸出量的變化不是很頻繁，建議優(yōu)先選用一定的限制。如果系統(tǒng)輸出量的變化不是很頻繁，建議優(yōu)先選用繼電器型的。繼電器型的。除了輸入模塊和輸出模塊，還有一種既有輸入電路又有輸除了輸入模塊和輸出模塊，還有一種既有輸入電路又有輸出電路的模塊，輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)一般相同，這使用戶在確定出電路的模塊，輸入、輸出的點(diǎn)數(shù)一般相同，這使用戶在確定PLC系統(tǒng)的硬件配置上更為方便。系統(tǒng)的硬件配置上更為方便。 11.5.3 11.5.3 編程裝置編程裝置 編程裝置用來(lái)生成

58、用戶程序，并對(duì)它編程裝置用來(lái)生成用戶程序，并對(duì)它進(jìn)行編輯、檢查和修改。手持式編程器不進(jìn)行編輯、檢查和修改。手持式編程器不能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編能直接輸入和編輯梯形圖，只能輸入和編輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。輯指令表程序，因此又叫做指令編程器。它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型它的體積小，價(jià)格便宜，一般用來(lái)給小型PLC編程，或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維修。編程，或者用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維修。 現(xiàn)在多數(shù)情況是使用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)現(xiàn)在多數(shù)情況是使用基于個(gè)人計(jì)算機(jī)PCPC的編程軟件，可以在電腦屏幕上直接生成和的編程軟件，可以在電腦屏幕上直接生成和編輯梯形圖、指令表、功能塊圖和順序功能編輯梯形圖

59、、指令表、功能塊圖和順序功能圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)圖程序，并可以實(shí)現(xiàn)不同編程語(yǔ)言的相互轉(zhuǎn)換。程序被編譯后下載到換。程序被編譯后下載到PLCPLC，也可以將，也可以將PLCPLC中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打中的程序上傳到計(jì)算機(jī)。程序可以存盤或打印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。印，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程編程和傳送。 可以用編程軟件設(shè)置可以用編程軟件設(shè)置PLCPLC的各種參數(shù)。的各種參數(shù)。通過(guò)通信，可以顯示梯形圖中觸點(diǎn)和線圈的通過(guò)通信，可以顯示梯形圖中觸點(diǎn)和線圈的通斷情況，以及運(yùn)行時(shí)通斷情況，以及運(yùn)行時(shí)PLCPLC內(nèi)部的各種參數(shù)，內(nèi)部的各種參數(shù)，對(duì)于查找故障非常有

60、用。對(duì)于查找故障非常有用。11.5.4 11.5.4 電源電源 PLC使用使用220V交流電源或交流電源或24V直流電源。直流電源。內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供內(nèi)部的開關(guān)電源為各模塊提供DC 5V、l2V、24V等直流電源。小型等直流電源。小型PLC一般都可以為輸入一般都可以為輸入電路和外部的電子傳感器（如接近開關(guān)）提供電路和外部的電子傳感器（如接近開關(guān)）提供24V直流電源，驅(qū)動(dòng)直流電源，驅(qū)動(dòng)PLC負(fù)載的直流電源一般負(fù)載的直流電源一般由用戶提供。由用戶提供。11.5.5 PLC11.5.5 PLC的物理結(jié)構(gòu)的物理結(jié)構(gòu) 1 1整體式整體式PLCPLC 整體式又叫做單元式或箱體式整體式又叫做單元式或