工業(yè)控制計(jì)算機(jī)-工作原理

工業(yè)按制行事機(jī)系瘍

■設(shè)計(jì)

工按機(jī)殂鼠的計(jì)事機(jī)控制祭疫秸構(gòu)

通訊單元好算機(jī)控糊系疣秸構(gòu)模型

微處理器廠…I11II1I

程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器系統(tǒng)控制單元

總線驅(qū)動(dòng)單元

數(shù)據(jù)總線地址總線』控制總線

DatabusAddressbusHControlbus

行算機(jī)總餞

所謂接口，是指那些用于控制微機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備，或外部設(shè)備與系統(tǒng)設(shè)備之間的

數(shù)據(jù)交換和通信的硬件電路。接口涉及兩個(gè)基本問題：一是中央處理器如何實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)

外部設(shè)備的識(shí)別，即外部設(shè)備的尋址；二是中央處理器與外部設(shè)備的連接，數(shù)據(jù)、狀態(tài)和

控制信號(hào)的交換。

圖為一般微機(jī)的接口簡(jiǎn)圖。系統(tǒng)中存儲(chǔ)器

CPU

和I/O設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路與中央處理器相

—八總線

連。中央處理器與接口電路之間有總線相接。接口

電路的作用就是將來自外部設(shè)備的數(shù)據(jù)、信號(hào)傳送

給中央處理器CPU,CPU對(duì)數(shù)據(jù)加工后，再通過接

口傳回外部設(shè)備。所以,接口的基本功能就是對(duì)數(shù)據(jù)

傳送的控制，包括數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、控制信號(hào)與狀態(tài)

信號(hào)的交換、通信控制、設(shè)備動(dòng)作和定時(shí)控制等。

行算機(jī)總餞

構(gòu)成系統(tǒng)的各類插件以及插線板上LSI芯片間的連接與通信是通過系統(tǒng)總線來完

成的。這里的系統(tǒng)總線不是指中央處理器內(nèi)部的三類總線,而是指系統(tǒng)插件板之間交換

信息的板級(jí)總線。這種板級(jí)總線就是一種標(biāo)準(zhǔn)化的總線電路，它提供通用的電平信號(hào)來

實(shí)現(xiàn)各種電路信號(hào)的傳遞。同時(shí),總線標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是一種接口信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議?，F(xiàn)代

微機(jī)系統(tǒng)都采用總線接口方式，以IBMPC系列微機(jī)為例，外設(shè)一般均通過適配器插件

板與中央處理器相連。實(shí)現(xiàn)這種連接的電路就是I/O通道。各種功能的I/O通道板以插

座形式固定在系統(tǒng)板上，外設(shè)與中央處理器之間的信息交換是通過分布在I/O通道上的

總線信號(hào)來實(shí)現(xiàn)的，PC總線信號(hào)共62個(gè)，與通道插座引腳一一對(duì)應(yīng)。I/0通道不僅為系

統(tǒng)總線信號(hào)提供了通路，還對(duì)信號(hào)進(jìn)行隔離再加電，以增強(qiáng)總線驅(qū)動(dòng)能力。

行算機(jī)總餞

總之，總線是指一系列的信號(hào)規(guī)定，過程定義和物理要求，以此保持各廠家產(chǎn)品的

兼容性，對(duì)總線或通道接口的規(guī)定，使采用相同標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能升級(jí)和不斷增

強(qiáng)成為可能。

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)給構(gòu)形式

iniiniiim

工業(yè)控制計(jì)算機(jī)部件安裝示意圖

DDOODOB

CPU模板

電源模板

總線插座模板

領(lǐng)l：］

數(shù)字量I/O模板人機(jī)單元

可編程序控制器的倍構(gòu)形式

模塊化結(jié)構(gòu)□

可編程本控制器的牯構(gòu)形式

史源模塊

I/O模塊］

西門子S7——300余列PLC

模塊結(jié)構(gòu)形式

可編程本控制器的牯構(gòu)形式

西門子S7——300余列PLC

一?

二

r?二

?

二±

。3

一

二

?

Q二

?

二

?

二

?

二

[*一

。

0二

1，模塊結(jié)構(gòu)形式

S

可編程序控制器的牯構(gòu)形式

西門子S7——300余列PLC

■模塊結(jié)構(gòu)形式

可編程本控制器的牯構(gòu)形式

模塊結(jié)構(gòu)形式

可編程序控制器的基本牯構(gòu)形式

Eachsignalmodulecomeswithabus

connector,butnottheCPU.Whenattaching

thebusconnectors,alwaysstartwiththe

CPU:

?Removethebusconnectorfromthelast

moduleandplugitintotheCPU.

?Youmustnotplugabusconnectorintoth?

“l(fā)ast”module.

總線連接端子

模塊結(jié)構(gòu)形式

可編程序控制器的牯構(gòu)形式

5

PLC的結(jié)構(gòu)及工作原理

模塊結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖

通訊單元中央處理市電電源

電源單元2a

數(shù)字量I/O救李量I/O數(shù)字量I/O

模擬量I/O,速計(jì)數(shù)/計(jì)時(shí)□

按制單無實(shí)例一

編程設(shè)備電纜編程設(shè)備

可編程控制器

傳送程序

STEP7軟件

要控制的機(jī)器

CPU輸出模板

電源模板輸入模板

工控單片機(jī)結(jié)構(gòu)形式

「HEAD[

|MNEL[

東散機(jī)器人修構(gòu)

示意囹

D

邱c積畫訊

2組12V蓄電池DC-DC

語音播放I峭

輔控單元超聲波傳感器

機(jī)雌向醐手臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)

曲軀瑚玩&合

頭部轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)手臂伸縮電機(jī)

手腕轉(zhuǎn)動(dòng)甩機(jī)（Y軸）

手腕轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)（X軸）

驅(qū)動(dòng)單元手部夾緊運(yùn)動(dòng)電機(jī)

運(yùn)動(dòng)限位開關(guān)機(jī)體生運(yùn)動(dòng)電機(jī)（直流）

主控制單元遙控信號(hào)處理單元遙控信號(hào)窩播

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

示敖機(jī)器人控制系疫微科實(shí)例NumberRoiswn

23-Dcv-2OOl|Sheetof

l:;buk.MPAPLK2DDBII)m\vnB\'：

:電源單元D

切C機(jī)!訊

語音播放I峭

輔控單元超聲波傳感器

機(jī)儲(chǔ)專向物i手臂旋轉(zhuǎn)電機(jī)

曲軀瑚玩a合

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手腕轉(zhuǎn)動(dòng)甩機(jī)（Y軸）

手腕轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)（X軸）

驅(qū)動(dòng)單元手部夾緊運(yùn)動(dòng)電機(jī)

運(yùn)動(dòng)限位開關(guān)機(jī)體生運(yùn)動(dòng)電機(jī)（直流）

主控制單元遙控信號(hào)處理單元遙控信號(hào)窩播

控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

示敖機(jī)器人控制系疫微科實(shí)例NumberRevision

23-Dcv-2OOlSheet

MPAPLK2DDB

示教機(jī)器人系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)單元的連接

示教機(jī)器人余統(tǒng)輔控單元連接圖實(shí)例

示教機(jī)器人余統(tǒng)電源單元連接圖

SizeNumberRevision

A4

Ddc2MXt-200tISIeelof

;

Filef-II4%HISCHFillROBOTROSUB31mlKvnBv

示教機(jī)器人系統(tǒng)主控單元連接圖

BlockDiagram

L

慳匕留器PORT0PORT2QUICK

LATCHLATCHFLASH

■V

JL

PROGRAM

STACK

ADDRESS

POINTER

REGISTERREGISTER

BUFFER

TMP2TMP1

PC

INCREMENTER

INTERRUPT.SERIALPORT

ANDTIMERBLOCKS

PROGRAM

COUNTER

INSTRUCTIONDPTR

REGISTER

PORT1PORT3

LATCHLATCH

P1.0-P1.7

單片機(jī)主控實(shí)例分析

RS-232

TXD/RXD

74HC373

62256272568279MAX232

Port0

89C52

74HC373

Address8~15

Port22-MC1413

Address0~7

A8-A1574HC245DatabusD0~D7

74HC30

El

AO?A3

74HC4574HC377

3345

74HC13811

工業(yè)按制PC機(jī)系疣的微計(jì)

設(shè)計(jì)要求分析

■設(shè)計(jì)

控制信號(hào)分析

模板總線結(jié)構(gòu)選擇

模板選擇

人機(jī)接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

工業(yè)控制PC機(jī)系就的歿計(jì)

耳

、10MHz

振蕩電路

ASICAD1801

分頻

地址總線寄存器

7-lOOKHz

地址譯碼二選擇

12-bitD/AD/A輸出

轉(zhuǎn)換

8254

計(jì)數(shù)器CLK

計(jì)數(shù)器#0計(jì)數(shù)器門

狀態(tài)一

CLK1Outl岸16bit數(shù)字輸入

計(jì)數(shù)器#1數(shù)字輸入

內(nèi)部數(shù)據(jù)總線

數(shù)據(jù)CLK2Out2?-

計(jì)數(shù)器#2

緩沖器16-bit數(shù)字輸出

外部觸發(fā)

DAM信號(hào)觸發(fā)器

DMA

邏輯

邏輯

通道掃描

數(shù)據(jù)多路RAM《

中斷請(qǐng)求轉(zhuǎn)換邏輯

邏輯IT

1KWords12-bitA/D可編程增

采樣保持

FIFO轉(zhuǎn)換益放大器

轉(zhuǎn)

換

J控制7狀態(tài)結(jié)

"邏輯束

圖2.3-14PCL-818數(shù)據(jù)采集模板電路框圖

Page48

A/D轉(zhuǎn)換也路

工作原理

■A/D轉(zhuǎn)換芯片工作

原理分析

■A/D轉(zhuǎn)換（寫指令）

■A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)傳送

出去（讀數(shù)據(jù)）

TOPVIEWDIPSOIC

■A/D與外部器件交換信息司

AGND11

司

AIN2

■一個(gè)操作控制信號(hào)；［控制芯片是執(zhí)行A/D轉(zhuǎn)換操03

Al*3

藥

4

AIN2

作工作還是轉(zhuǎn)或換數(shù)據(jù)傳送工作］列

5

AINa

司

CAP6

■一個(gè)寫控制信號(hào)、司

REF7

AOS7825

司

ASND28

■一個(gè)選中所操作器件的選通控制信號(hào)到

TRI-STATE1D77

回

■同時(shí)，數(shù)據(jù)通過專用的信號(hào)線傳輸TRI-STATE?D610

1回

TRI-STATED511