机电一体化 课件 5.3 工业计算机控制及接口技术

任务5.3工业计算机控制及接口技术

5机电一体化控制及接口技术任务5.3工业计算机控制及接口技术1工业控制计算机接口（以研华10串口H61芯片组工控主板为例）2工业控制计算机总线3现场对工业控制计算机的要求

控制器是机电一体化系统的中枢，其任务是：按编制的程序指令，完成机械工作状态或工业现场各种物理量的实时信息采集、加工和处理、分析和判断、作出相应的调节校正与控制决策，发出摸拟或数字形式的控制信号，控制执行机构动作，实现机电一体化系统的目标动作。导读

在设计机电一体化系统时，必须根据控制方案、体系结构、复杂程度、系统功能等具体情况，正确地选择工业控制计算机系统。按软硬件结构及应用特点，通常分为三种类型：

单片机控制器或嵌入式单片机控制器、

可编程控制器（PLC）、总线型工业控制计算机。任务5.3工业计算机控制及接口技术任务5.3工业计算机控制及接口技术1.工业控制计算机接口（以研华10串口H61芯片组工控主板为例）任务5.3工业计算机控制及接口技术任务5.3工业计算机控制及接口技术SATA是SerialATA的缩写，即串行ATA。是一种电脑总线，主要功能是用于主板和大量存储设备（如硬盘及光盘驱动器）之间的数据传输。COM1、COM2、COM3~COM10都是COM口，即串行通讯端口，简称串口p/s2接口通常接键盘鼠标VGA是PlayStation2的缩写，俗称“小口”。这是一种鼠标和键盘的专用接口，是一种6针的圆型接口。任务5.3工业计算机控制及接口技术VGA（VideoGraphicArray)是视频绘图阵列）缩写，VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，也叫D-Sub接口，共有15针脚，分成3排，每排5个DVI（DigitalVisualInterface）是数字可视化界面的缩写，DVI接口是连液晶显示器的接口输出的是数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚USB（UniversalSerialBus）是通用串行总线的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯usb2.0为普通的颜色，usb3.0为蓝色接口USB2.0接口的理论最大传输速率为480Mbps，USB3.0的速率为5.0Gbps任务5.3工业计算机控制及接口技术PCI插槽是基于PCI局部总线（Pedpherd

ComponentInterconnect，周边元件扩展接口）的扩展插槽。

可插接显卡、声卡、网卡、内置Modem、内置

ADSLModem、USB2.0卡、IEEE1394卡、IDE接口卡、RAID卡、电视卡、视频采集卡以及其它种类繁多的扩展卡。PCI-E16X是现在显卡的主流接口任务5.3工业计算机控制及接口技术

2.工业控制计算机总线任务5.3工业计算机控制及接口技术总线结构型的工业控制计算机，根据功能要求把控制器划分成具有一种或几种独立功能的电路模板，从内总线入手把各功能模块设计制作成“标准”的模块，像搭积木一样将硬件模板插入一块公共的称为“底板”的电路板插槽上，组成一个模块网络系统。每块模板之间的信息都通过底板进行交换，从而达到控制系统的整体功能，这就是所谓总线式模块化设计。按功能总线可分为内总线和外总线内总线是连接片内、元件内、板内等计算机内部各元部件间信号的通道，完成信息的传递。这些信息包括地址、数据和控制信息，所对应的总线为地址总线AB、数据总线DB以及控制总线CB。AB：addressbusDB：databusCB：controlbus2.工业控制计算机总线──（1）内总线任务5.3工业计算机控制及接口技术

外总线又称现场总线。现场总线是将主站的主控计算机设备与现场各种从站设备如传感器、变送器、执行器以及现场分控制器（如PLC、调节器）等设备链接起来，

进行数据传输与通信，形成一个完整的自动化网络控制系统，多用于化工、冶金、炼油、智能楼宇等大型工厂自动化系统。2.工业控制计算机总线──（1）外总线任务5.3工业计算机控制及接口技术①RS-232C与RS-485串行异步通信接口──用于近距离的外设与主控计算机之间传输数字信息；

②IEEE-488仪器测量总线──用于连接现场测量仪表如变送器、调节器、调节阀等信号传送到主控制室；

③Profibus过程现场通信总线──西门子公司推出，用于工厂过程自动化；

④CC-Link控制与通信链路系统──由三菱电机公司推出，主要用于亚洲；

⑤CAN控制器局域网总线──由德国B0SH公司推出，最初用于汽车内部测量与执行部件间数据通信；

⑥Lonworks局部操作网络总线──由美国Eche1on公司推出，最初用于楼宇自动化等。外总线常用现场总线与通信接口主要有：任务5.3工业计算机控制及接口技术

(1)工厂级。是系统核心部分。完成对工厂过程控制各部分管理和控制，并实现厂级办公自动化。主要由主控制计算机、监控计算机、网络管理站、大型模拟显示屏以及办公自动化设备等构成；

(2)车间级。是实现工厂自动化关键，也是工厂级与现场级之间的枢钮层，主要由CNC、分布式计算机、PLC构成；

(3)现场级。是实现工厂自动化基础，主要由传感器、变送器、控制器、执行机构如气动调节伐、电动机等构成。由Profibu总线构成的工厂三级计算机自动控制系统由Profibus现场总线构成的工厂三级计算机自动控制系统：任务5.3工业计算机控制及接口技术

工业计算机的CPU、存储器、I/O接口、数据采集卡、运动控制卡和工业继电器控制卡等通过电源总线、数据总线、地址总线和控制总线连接，实现信息的传输，控制简易数控机床的各个执行部分工业计算机组成的控制系统框图任务5.3工业计算机控制及接口技术

现场对工业控制计算机的一般要求是：具有温度、湿度适用范围大，防尘、防腐蚀、防振动冲击能力高；较好的电磁兼容性、共模抑制能力和抗干扰能力；平均无故障工作时间长故障修复时间短等，以达到很高的运行效率。为适应工业现场的要求，总线型工业控制计算机已经普遍采用了如下措施：

(1)特殊设计的高可靠性电源装置(2)高功率双冷风扇配置，解决高温下的散热问题，并使机箱内部空气保持正压，以减少粉尘侵入。(3)全钢结构标准机箱(带滤网)和减振