第3章南邮IO接口与过程通道课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第3章 I/O接口与过程通道,南京邮电大学 电气信息工程系,第3章 I/O接口与过程通道南京邮电大学 电气信息工程系,1,3.1 输入输出与过程通道,3.2 模拟量输入通道,3.3 模拟量输出通道,3.4 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线,3.5 硬件抗干扰技术,OUTLINE,3.1 输入输出与过程通道OUTLINE,2,3.1 数字量输入输出通道,数字量（开关量）信号：,开关的闭合与断开,继电器或接触器的吸合与释放,马达的启动与停止,阀门的打开与关闭,用 “0”和“1”表示,3.1 数字量输入输出通道 数字量（开关量）信号：,3,1.数字量输入接口,74LS244：,隔离输入和输出,起缓冲作用,八个通道，可同时输入8个开关状态,MOV DX, PORT,IN AL, DX,生产过程的状态信息,3.1.1 数字量输入输出,接口技术,1A1 1Y1,1A2 1Y2,1A3 1Y3,1A4 1Y4,1A5 1Y5,1A6 1Y6,1A7 1Y7,1A8 1Y8,输入接口,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,PC,总,线,2G,1G,CS,IOR,74LS244,1.数字量输入接口 74LS244：MOV DX, PO,4,2. 数字量输出接口,控制状态,需要保持，直到下次给出新的值为止,MOV AL, DATA,MOV DX, PORT,OUT DX, AL,可用锁存器74LS273对状态输出信号进行锁存,数字量输出接口,D0,CLK,CLR,74LS273,D2,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D1,D3,D5,D4,D6,D7,D8,Q2,Q1,Q3,Q5,Q4,Q6,Q7,Q8,CS,IOW,RESET,PC总线,输出接口,2. 数字量输出接口控制状态需要保持，直到下次给出新的值为止,5,基本功能：接受外部装置或生产过程的状态信号,1、数字量输入通道结构,输 入,调 理,电 路,输 入,缓 冲,器,地址译码器,生,产,过,程,P,C,总,线,3.1.2 数字量输入,通道,基本功能：接受外部装置或生产过程的状态信号1、数字量输入通,6,输入调理电路,把现场信号经转换、保护、滤波、隔离转换成,计算机能够接收的逻辑信号,小功率输入调理电路,大功率输入调理电路,2. 输入调理电路,输入调理电路 小功率输入调理电路 2. 输入调理电路,7,开关去抖电路,图3.4 采用积分电路,（1）小功率输入调理电路,开关去抖电路图3.4 采用积分电路（1）小功率输入调理电路,8,R S Q Q,0 1 1 0,1 0 0 1,1 1 保 持,RS触发器去抖电路,R S Q QRS触发器去抖电路,9,（2）大功率输入调理电路,大功率系统中，需从电磁离合等大功率器件的接点输入信号,为使接点工作可靠，接点两端至少要加24V以上的直流电压,由于所带电压高，故高、低压之间，用,光电耦合器,进行隔离,图3.6 大功率信号输入电路,（2）大功率输入调理电路大功率系统中，需从电磁离合等大功率器,10,输 出,驱 动,器,输 出,锁 存,器,地址译码器,生,产,过,程,P,C,总,线,1、数字量输出通道结构,3.1.3 数字量输出通道,输 出 输 出 地址译码器生 P 1、数字量输出通道结构3.,11,小功率直流驱动电路,大功率驱动电路,2、输出驱动电路,小功率直流驱动电路 2、输出驱动电路,12,采用功率晶体管输出驱动继电器电路,采用高压输出的门电路驱动,图3.8 继电器驱动电路,（1）小功率直流驱动电路,采用功率晶体管输出驱动继电器电路 图3.8 继电器驱动电路,13,达林顿阵列输出驱动继电器电路,达林顿阵列输出驱动继电器电路,14,（2）大功率驱动电路,(a)直流固态继电器的结构,可以利用固态继电器(SSR)等实现,I/O接,口,+5V,74LS04,R,（2）大功率驱动电路 (a)直流固态继电器的结构可以利用固态,15,(b)交流固态继电器的结构,I/O接,口,+5V,74LS04,R,(b)交流固态继电器的结构I/O接+5V74LS04R,16,数字(开关)量输入/输出通道模板举例,PCL-730板卡组成框图,数字(开关)量输入/输出通道模板举例PCL-730板卡组成框,17,3.2 模拟量输入通道,功能：,把从系统中检测到的模拟信号，变成二进制数字信号，经接口送往计算机,3.2 模拟量输入通道功能：,18,3.2.1 模拟量输入通道的组成,过程参数,PC,总线,模拟量输入通道,检,测,信号调理,多路转换器,采样保持器,A/D转,换,器,接口逻辑电路,图3.10 模拟量输入通道的组成结构,3.2.1 模拟量输入通道的组成 过程参数PC模拟量输,19,信号调理部分将,非电量,和,非标准的电信号,转换成,标准的电信号,依据检测信号及受干扰情况的不同而不同,是传感器和A/D之间以及D/A和执行机构之间的桥梁，也是测控系统中重要的组成部分,通常包括信号的放大、量程自动转换、电流/电压转换、滤波、线性化、共模抑制及隔离等,3.2.2 信号调理,信号调理部分将非电量和非标准的电信号转换成标准的电信号3.,20,1、量程自动转换技术,单参数测量系统,传感器,放大电路,A/D转换,微型机,显示,传感器,多路转换开关,放大电路,A/D转换,微型机,显示,传感器,传感器,传感器,多参数测量系统,1、量程自动转换技术 单参数测量系统传感器放大电路A/D转换,21,量程自动转换,：,根据需要对所处理的信号利用,可编程增益放大器,进行放大倍数的自动调整，以满足后续电路和系统的要求,可编程增益放大器(Programmable Gain Amplifier)，简称PGA,可编程增益放大器有两种：,组合PGA,和,集成PGA,量程自动转换： 可编程增益放大器(Programmable,22,仪用测量放大器电路,A,3,A,2,A,1,仪用测量放大器电路 A3A2A1,23,图3.13 组合PGA,组合PGA,图3.13 组合PGA组合PGA,24,MCP6S系列产品主要特点：,8种可编程增益选择：+1，+2，+4，+5，+8，+10，+16 或+32 V/V；,SPI串行编程接口；,级联输入和输出；,低增益误差，最大：1%；,低漂移，最大：275V；,高带宽频率，典型值：212MHz；,低噪声，典型值：10 nV/rtHz 10 kHz,低电源电流，典型值：1mA；,单电源供电，2.5V5.5V；,集成PGA,MCP6S系列产品主要特点：8种可编程增益选择：+1，+2，,25,表3.2引脚说明,引脚名称,功能,V,out,模拟输出,CH0CH7,模拟输入,V,ss,负电源,V,DD,正电源,SCK,SPI时钟输入,SI,SPI数据输入,SO,SPI数据输出,CS,SPI片选,V,REF,外部参考电压,表3.2引脚说明引脚名称功能Vout模拟输出CH0CH7模,26,R,1,R,2,C,I,V,+5V,图3-19 无源I/V变换电路,精密电阻,V=R,2,*I,无源I/V变换,2. I/V变换,R1R2CIV+5V图3-19 无源I/V变换电路精密电阻,27,图3-20 有源I/V变换电路,A,R,1,R,3,R,2,R,4,R,5,C,I,V,V,i,A=1+R,4,/R,3,V=A*R,1,*I,输入阻抗高，输出阻抗低,输出限流，保护运放,有源I/V变换,2. I/V变换,图3-20 有源I/V变换电路 AR1R3R2R4R,28,控制禁止端,1：断开,0：由ABC选通,CD4051的原理电路图,3.2.3 多路转换器,控制禁止端CD4051的原理电路图 3.2.3 多路转换器,29,表3.4 CD4051的真值表,输入状态,接通通道,INH,C,B,A,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,1,0,2,0,0,1,1,3,0,1,0,0,4,0,1,0,1,5,0,1,1,0,6,0,1,1,1,7,CD4051的真值表,表3.4 CD4051的真值表输入状态接通通道INHCBA,30,1. 信号的采样,采样过程（简称,采样,）是用采样开关（或采样单元）将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的过程,图3.22 信号的采样过程,3.2.4 信号的采样和量化,1. 信号的采样 采样过程（简称采样）是用采样开关（或采,31,采样频率,由香农（Shannon）采样定理确定：,s,2,max,一般取：,s,(410),max,采样频率由香农（Shannon）采样定理确定：,32,2. 量化,量化,：采样信号经整量化后成为数字信号的过程,量化过程就是用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值，将其转换成数字信号，执行量化动作的装置是A/D转换器,字长为,n,的A/D转换器把,y,min,y,max,范围内变化的采样信号，变换为数字02,n,-1，其最低有效位（LSB）所对应的模拟量,q,称为量化单位，其表达式为：,2. 量化 量化：采样信号经整量化后成为数字信号的过程,33,3.2.5 采样保持器,孔径时间和孔径误差的消除,采样保持原理,3.2.5 采样保持器 孔径时间和孔径误差的消除 采样保,34,3.2.5 采样保持器,采样保持器的主要作用：,(1) 保持采样信号不变，以便完成A/D转换,(2) 同时采样几个模拟量，以便进行数据处理和测量,(3) 减少D/A转换器的输出毛刺，从而消除输出电压的峰值及缩短稳定输出值的建立时间,(4) 把一个D/A转换器的输出分配到几个输出点，以保证输出的稳定性,常用的集成采样保持器有LF198/298/398、AD582/585/346/389,3.2.5 采样保持器 采样保持器的主要作用：,35,图3.23 LF198/298/398原理图及引脚,(a)LF198/298/398原理图,(b)LF198/298/398的引脚排列,图3.23 LF198/298/398原理图及引脚(a)L,36,3.2.6 A/D转换器,A/D转换器是将模拟电压或电流转换成数字量的器件或装置，是模拟输入通道的核心部件,A/D转换方法有,逐次逼近式,、,双积分式,、,并行比较式,和,二进制斜坡式,、,量化反馈式,等,常用的逐次逼近式A/D转换器有8位分辨率的ADC0801、ADC0809等，12位分辨率的AD574A等；,常用的双积分式A/D转换器有3位半（相当于2进制11位分辨率）的MC14433等,3.2.6 A/D转换器A/D转换器是将模拟电压或电流转换,37,1、A/D转换器的主要指标,A/D转换器的主要技术指标有转换时间、分辨率、线性误差、量程、对基准电源的要求等,转换时间：指完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间,分辨率：分辨率表示A/D转换器对模拟信号的反应能力 ，通常用数字量的位数,n,（字长）来表示,量程：即所能转换的电压范围,1、A/D转换器的主要指标A/D转换器的主要技术指标有转换时,38,1、A/D转换器的主要指标,精度：精度有绝对精度和相对精度,输出逻辑电平：多数为TTL电平，有并行和串行两种输出形式,工作温度范围：由于温度会对运算放大器和电阻网络产生影响，故只有在一定范围内才能保证额定的精度指标,基准电源的精度将对整个A/D转换结果的输出精度产生影响,1、A/D转换器的主要指标精度：精度有绝对精度和相对精度,39,(1) 8位A/D转换器ADC0809,ADC0809是美国国家半导体公司生产的带有8通道模拟开关的8位逐次逼近式A/D转换器，采用28脚双列直插式封装,表3.5 C、B、A与通道关系表,C,B,A,所选通道,0,0,0,V,IN0,0,0,1,V,IN1,0,1,0,V,IN2,0,1,1,V,IN3,1,0,0,V,IN4,1,0,1,V,IN5,1,1,0,V,IN6,1,1,1,V,IN7,2、常用的A/D转换器,(1) 8位A/D转换器ADC0809 ADC0809是美国,40,图3.25 AD574内部结构图,(2) 12位A/D转换器AD574A,图3.25 AD574内部结构图(2) 12位A/D转换器,41,表,3. 2 AD574A,控制信号状态表,CE,R/,12/,A,0,操作,0,X,X,X,X,禁止,X,1,X,X,X,禁止,1,0,0,X,0,启动,12,位转换,1,0,0,0,1,启动,8,位转换,1,0,1,1,X,一次读取,12,位输出数据,1,0,1,0,0,输出高,8,位输出数据,1,0,1,0,1,输出低,4,位输出数据尾随,4,个,0,AD574A引脚功能,表3. 2 AD574A控制信号状态表CER/12/A0操,42,硬件连接设计,软件程序设计,模拟量输入信号的连接、数字量输出引脚的连接、参考电平的连接、控制信号的连接,主要包括控制信号的编程，如：启动信号、转换结束信号以及转换结果的读出,3.2.7 A/D 转换器接口设计,硬件连接设计软件程序设计 模拟量输入信号的连接、数字量输出引,43,1硬件设计,模拟量输入信号的连接,数字量输出引脚的连接,参考电平的连接,时钟的选择,A/D转换器的启动方式,转换结束信号的处理,1硬件设计模拟量输入信号的连接,44,1硬件设计,转换结束信号的硬件连接有三种形式：,中断方式：将转换结束标志信号接到计算机系统的中断申请引脚或允许中断的I/O接口的相应引脚上。,查询方式：把转换结束信号经三态门送到PC数据总线或I/O接口的某一位上。,转换信号悬空：即该管脚与其它管脚之间无电气连接。,1硬件设计 转换结束信号的硬件连接有三种形式：,45,2软件设计,启动A/D转换，中断、查询或延时等待转换时间后根据数据输出格式读出转换结果,(1)启动A/D转换,(2) 转换结果的读出。,中断方式：,查询方式：,软件延时方法：,2软件设计启动A/D转换，中断、查询或延时等待转换时间后根,46,D0,D1,D2,D7D0,+,+,图3.27 ADC0809与PC总线的连接,3.2.8 A/D 转换器与PC接口,1ADC0809与PC总线工业控制机接口,D0D7D0+图3.27 ADC0809与PC总线的连,47,一次A/D转换操作分两步进行：,(1)启动ADC0809，并锁存通道地址,(2)判断A/D转换结束并读出转换结果,START： MOV AL，00H ； 设定通道数,OUT 220H，AL ； 送通道地址、启动A/D转换,CALL DELAY ； 等待转换完成,IN AL，220H ； 读取A/D转换结果,设ADC端口地址为220H，要把0通道的模拟量转换成数字量，利用软件延时方式实现,一次A/D转换操作分两步进行：START： MOV A,48,图3.28 AD574A通过8255A与PC总线的连接图,2AD574A与PC总线工业控制机接口,图3.28 AD574A通过8255A与PC总线的连接图2,49,首先进行8255A的初始化,实现一次A/D转换包括A/D转换的启动、检测转换是否结束、数据的读出,采用查询方式,2AD574A与PC总线工业控制机接口,首先进行8255A的初始化2AD574A与PC总线工业控制,50,(1)8255A初始化设置,INIT：MOV AL，9AH；设置A、B口及C口的工作方式,MOV DX，2D3H ；8255A的控制寄存器,OUT DX，AL ；方式字送控制寄存器,(2)启动A/D转换,START：MOV AL，00H,MOVDX，2D2H；8255A的端口C,OUTDX，AL；使=0，启动A/D转换,(1)8255A初始化设置,51,(3) 检测转换是否结束及数据的读出,LOOP： MOV DX，2D2H ；8255A的端口C,IN AL，DX ；查询STS的状态,TESTAL，80H,JNZ LOOP ；转换未完成则等待,MOVAL，01H ；置位，即=1,OUTDX，AL,DECDX ；指向8255A的端口B,INAL，DX ；读入端口B高8位数据,MOVBX+1，AL；数据保存,DECDX ；指向8255A的端口A,INAL，DX ；读入端口A数据,ANLAL，0F0H；屏蔽低四位数据,MOVBX，AL；数据保存,(3) 检测转换是否结束及数据的读出,52,3.3.1 模拟量输出通道的结构形式,模拟量输出通道一般由接口电路、D/A转换器、多路转换开关、采样保持器、V/I变换等组成。,1、一个通路设置一个D/A转换器的形式,接,口,D/A,D/A,V/I转换器,V/I转换器,PC总线,通道1,通道n,图3.29 一个通路一个D/A转换器的结构,3.3 模拟量输出通道,3.3.1 模拟量输出通道的结构形式 模拟量输出通道一般,53,2、多个通路共用一个D/A转换器的形式,接,口,D/A,多路开关,采样,保持器,采样,保持器,V/I转换器,V/I转换器,通道1,通道n,PC总线,图3.30 多个通路共用一个D/A转换器的结构,2、多个通路共用一个D/A转换器的形式 接采样采样V/I转换,54,D/A转换器：将数字量转换成模拟量的元件或装置，其模拟量输出（电流或电压）与参考电压和二进制数成正比例,输入输出关系：,VV,ref,D/(2,n,1),常用的D/A转换器的分辨率有8位、10位、12位等，其结构大同小异，通常都带有两级缓冲寄存器,3.3.2 D/A转换器,D/A转换器：将数字量转换成模拟量的元件或装置，其模拟量输,55,1. D/A转换器的主要技术指标,主要技术指标有,分辨率,、,建立时间,、,非线性误差,等,分辨率：用D/A转换器数字量的位数,n,(字长)来表示,建立时间：指D/A转换器中代码有满度的变化时，其输出达到稳定(离终值1/2LSB相当的模拟量范围内)所需要的时间,非线性误差：实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量,输出信号：不同型号的DAC输出信号相差较大，如05V、 010V、 030V、 03A等,输入编码：一般为并行或串行二进制码输入，也有BCD码输入,1. D/A转换器的主要技术指标 主要技术指标有分辨率、建立,56,2. D/A转换器,8位D/A转换器DAC0832,2. D/A转换器8位D/A转换器DAC0832,57,4,图3.33 DAC1210的内部结构,12位D/A转换器DAC1210,4图3.33 DAC1210的内部结构12位D/A转换器D,58,3.3.3 D/A转换器接口技术,D/A转换器应用接口的设计，主要包括数字量输入信号的连接以及控制信号的连接,D/A编程相对简单，包括：选中D/A转换器、送转换数据到数据线，启动D/A转换,1.数字量输入信号的连接,数字量输入信号连接时要考虑数字量的位数，D/A转换器内部是否有锁存器。,2.控制信号的连接,片选信号、写信号及转换启动信号,3.3.3 D/A转换器接口技术D/A转换器应用接口的设计,59,图3.34 DAC0832与PC总线接口电路,3.3.4 D/A转换器与PC接口,1、8位D/A转换器DAC0832与PC的连接,图3.34 DAC0832与PC总线接口电路3.3.4,60,若DAC0832的地址为：200H，则8位二进制数56H转换为模拟电压的接口程序如下：,CONVERT： MOV DX，200H；DAC0832地址,MOV AL，56H ；要转换的立即数,OUT DX，AL ；CS/=WR1/=0，启动D/A,转换,若DAC0832的地址为：200H，则8位二进制数56H转换,61,DAC1210与PC总线的连接,2. 12位D/A转换器与PC的连接,DAC1210与PC总线的连接2. 12位D/A转换器与PC,62,CONVERT：MOV AL，68H ；高8位数据,MOVDX，220H ；,OUTDX，AL ；=0，=1，=0，高8位数据送数据线,INCDX ；修改地址指针，指向221H,MOVAL，0F0H ；低4位数据,OUTDX，AL ；=0，=0，=0，低4位数据送数据线,INCDX ；修改地址指针，指向222H,OUTDX，AL ；启动12位数据开始转换,转换12位二进制数68FH，则程序如下,CONVERT：MOV AL，68H ；高8位数,63,3.3.5 D/A转换器的输出形式,D/A转换器的输出有,电流,和,电压,两种方式,一般电流输出需经放大器转换成电压输出,电压输出可构成,单极性电压输出,和,双极性电压输出,电路,单极性电压输出指输入值只有一个极性(或正或负)，D/A的输出也只有一个极性,双极性电压输出指当输入值为符号数时，D/A的输出反映正负极性,D/A转换器的,输出方式,只与模拟量输出端的连接方式有关，而与其位数无关,3.3.5 D/A转换器的输出形式D/A转换器的输出有电流,64,利用DAC0832实现的单、双极性输出电路,图3.36 单、双极性输出电路,R1=2R,R3=2R,R4=R,R2=R,利用DAC0832实现的单、双极性输出电路 图3.36 单,65,根据上面两式，对于8位D/A转换器，有：,根据上面两式，对于8位D/A转换器，有：,66,D=0时，,D=80H时，,D=FFH时，,实现了双极性输出,D=0时，D=80H时，D=FFH时，实现了双极性输出,67,1、V/I变换电路,图3.37 V/I转换电路,3.3.6 V/I变换,1、V/I变换电路 图3.37 V/I转换电路3.3.6,68,2、集成V/I变换器ZF2B20,2、集成V/I变换器ZF2B20,69,2、集成V/I变换器ZF2B20,2、集成V/I变换器ZF2B20,70,集成V/I转换器AD694,集成V/I转换器AD694,71,集成V/I转换器AD694,集成V/I转换器AD694,72,3.4 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线,数据采集系统中，接地点分为两类：,逻辑电路的返回端(,数字地,)和模拟公共端(,模拟地,),模拟电源和数字电源分别接地，所有器件的模拟地和数字地也要分别连接，然后，再把这两种“地”用一根导线连接起来,在全部电路中的数字地和模拟地仅仅连在一点上，在芯片和其它电路中不可再有公共点,3.4 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线数据采集系,73,图3.39 正确的地线连接,3.4 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线,接地,图3.39 正确的地线连接3.4 D/A、A/D转换器,74,电源,D/A、A/D转换电路中，供电电源电压的不稳定会影响转换结果,一般要求纹波电压小于1%，可采用钽电容或电解电容滤波。为改善高频特性，还应用高频滤波电容,电路板设计时，每个芯片的电源线与地线之间要加旁路电容，并应尽量靠近D/A、A/D转换芯片，一般选用0.010.1F的电容,电源,75,布线,印刷电路板布线的一般原则：,尽量缩短传输导线长度；,数字信号与模拟信号尽量远离；,电源线和地线的电流密度不应太大，以减少电源线和地线引入的干扰；,印刷电路板中导线宽度与电流关系一般为2A/mm,布线,76,模拟量输出通道模板举例,PCL-726板卡组成框图,模拟量输出通道模板举例PCL-726板卡组成框图,77,3.5 硬件抗干扰技术,干扰就是有用信号以外的噪声或造成计算机或设备不能正常工作的破坏因素,外部干扰指与系统结构无关，由外界环境决定的影响系统正常运行的因素，如空间或磁的影响，环境温度、湿度等的影响等,内部干扰指由系统结构、制造工艺等决定的影响系统正常运行的因素，如分布电容、分布电感引起的耦合、多点接地引起的电位差、寄生振荡引起的干扰等,3.5 硬件抗干扰技术干扰就是有用信号以外的噪声或造成计,78,串模干扰(常态干扰) ：串模干扰指叠加在被测信号上的干扰噪声,共模干扰(共态干扰) ：共模干扰是指模/数转换器两个输入端上公有的干扰电压,3.5.1 过程通道抗干扰技术,串模干扰(常态干扰) ：串模干扰指叠加在被测信号上的干扰噪声,79,1、串模干扰的抑制,(1) 滤波法,图3.40 RC滤波器,3.5.1 过程通道抗干扰技术,1、串模干扰的抑制 (1) 滤波法图3.40 RC滤波器3,80,(2) 对于电磁感应产生的串模干扰，应对被测信号尽可能早的进行信号放大，以提高电路中的信号噪声比；或者尽可能早的完成A/D转换再进行长线传输；或者采用隔离和屏蔽等措施,(3) 从选择元器件入手，利用逻辑器件的特性来抑制串模干扰，如采用双积分A/D转换器；也可以采用高抗干扰度的逻辑器件，通过提高阈值电平来抑制低频噪声的干扰；此外，也可以人为地附加电容器，以降低某个逻辑器件的工作速度来抑制高频干扰,(4) 利用数字滤波技术对已进入计算机的串模干扰进行数据处理，可以有效地滤去难以抑制的串模干扰,(2) 对于电磁感应产生的串模干扰，应对被测信号尽可能早的进,81,共模干扰示意图,2、共模干扰的抑制,共模干扰示意图2、共模干扰的抑制,82,(1) 利用双端输入的放大器作前置放大器，如AD521等,(2) 利用变压器或光电耦合器把各种模拟负载和数字信号隔离，即“模拟地”与“数字地”断开，被测信号通过变压器或光电耦合器获得通路，而共模干扰不能形成回路而得到抑制,图3.42 输入隔离,(1) 利用双端输入的放大器作前置放大器，如AD521等图3,83,(3)采用双层屏蔽浮地输入方式,该方法是将测量装置的模拟部分对机壳浮地，从而达到抑制干扰的目的,(3)采用双层屏蔽浮地输入方式,84,3、数字量传输通道的干扰抑制,(1) 数字信号负逻辑传输,3、数字量传输通道的干扰抑制 (1) 数字信号负逻辑传输,85,提高输入信号的电压等级,(2) 提高数字信号的电压等级,提高输入信号的电压等级(2) 提高数字信号的电压等级,86,(3) 通过光电耦合隔离,(4) 提高输入端的门限电压,图3.46 提高门限电压的抗干扰电路,(3) 通过光电耦合隔离 (4) 提高输入端的门限电压 图3,87,图3.47 一般供电结构,过压、过流保护措施，,在重要的场合要配有UPS不间断电源,3.5.2 系统供电与接地技术,图3.47 一般供电结构过压、过流保护措施，3.5.2,88,1、接地分类,(1)安全接地 ：保护接地、保护接零,(2)工作接地 ：浮地方式、直接接地方式、电容接地方式,(3)屏蔽接地,1、接地分类,89,2接地技术,(1)浮地屏蔽接地,(2)一点接地,(3)多点接地,(4) 屏蔽接地,(5)设备接地,图3.48 一点接地的两种方法,2接地技术图3.48 一点接地的两种方法,90,基于串行总线的计算机控制系统硬件技术,基于RS-485的分布式测控系统结构图,基于串行总线的计算机控制系统硬件技术 基于RS-485的,91,智能远程I/O模块,智能远程I/O模块,是传感器和执行机构到计算机的多功能远程I/O单元，专为恶劣环境下的可靠操作而设计，具有内置的微处理器，严格的工业级塑料外壳，使其可以独立提供智能信号调理、I/O隔离、模拟量I/O、数字量I/O、数据显示和串行数字通信接口,远程I/O模块可以安装在现场，就地完成A/D、D/A转换、I/O操作及脉冲量的计数、累计等操作，以通信方式和计算机交换信息，构成数据采集控制系统,智能远程I/O模块智能远程I/O模块是传感器和执行机构到计算,92,智能远程I/O模块,通过采用RS-485中继器，可以将多达256个远程模块连接到RS-485网络上，或者将最大通信距离延伸到10km,典型的远程I/O模块有研华公司的ADAM-4000系列、研发公司的DAC-8000系列、研祥公司的Ark-14000系列以及威达公司的牛顿-7000系列,智能远程I/O模块通过采用RS-485中继器，可以将多达25,93,智能调节器,智能调节器一般具有RS-485数字通信接口，除了在控制系统中作为常规的单机控制器使用外，在现代工业控制中还可以作组态使用，常常与上位机一起使用构成计算机监督控制系统,常用的智能调节器国外的品牌有：SHIMADEN（日本岛电）、YAKOGAWA（日本横河）、HONEWELL（美国霍尼韦尔）、OMRON（日本欧姆龙）以及RKC（日本理化）等,智能调节器智能调节器一般具有RS-485数字通信接口，除了在,94,变频器,变频器的主要任务就是把,恒压恒频,（constant voltage constant frequency，CVCF）的交流电转换为,变压变频,（variable voltage variable frequency，VVVF）的交流电，以满足交流电机变频调速的需要,从结构上分，变频器可以分为,交-交变频器,（亦称直接变频器）和,交-直-交变频器,（亦称间接变频器）。,变频器的使用日益普及，功能也越来越强，已经跳出了仅作为交流电机调速驱动器应用的范围，现在很多变频器具有PID调节功能，与温度、压力、流量等传感器配合使用，可以构成一个单独的控制系统应用，而省去了控制器,变频器变频器的主要任务就是把恒压恒频（constant vo,95,变频器,新一代变频器均具有标准通信接口，用户可以利用通信接口在远处，如中央控制台对变频器进行集中控制，适应了自动化的要求,也可以使多台变频器组网应用，与计算机连接构成分布式控制系统,使用场地相对分散，远距离集中控制成为变频器管理的趋势,在变频器中使用的串行通信接口通常为标准485接口，这种接口具有控制距离远、抗干扰能力强等优点,变频器新一代变频器均具有标准通信接口，用户可以利用通信接口在,96,END,END,97,