第2章--计算机控制系统硬件基础--国防版祥解.ppt

第2章计算机控制系统硬件基础 2.1 计算机控制系统的主机 主机是计算机控制系统的核心，通过接口它可以向系统的各个部分发出各种命令，同时对被控对象的被控参数进行实时检测及处理。主机的主要功能是控制整个生产过程，按控制规律进行各种控制运算(如PID调节规律运算、最优化计算等)和操作，根据运算结果作出控制决策；对生产过程进行监督，使之处于最优工作状态；对事故进行预测和报警；编制生产技术报告和打印制表等等。 2.1.1工业控制计算机IPC 工业控制计算机（Industrial Personal Computer，IPC），简称工控机，是一种加固的增强型个人计算机，是一种面向工业控制、采用标准总线技术和开放式体系结构的计算机，配有丰富的外围接口产品，如模拟量输入/输出模板、数字量输入/输出模板等。它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。 IPC 主要品牌选择 台湾工控机厂商：主要有研华、威达、艾讯、磐仪、大众、博文等,产品富有特色,市场定位也有高低不同。 国内工控机厂商：国内老牌工控机厂商主要有康拓、华控、同维、华远等, 最突出的就是研祥evoc,1993年成立,发展非常迅速,2003年在香港上市,已经与台湾的研华达到分庭抗礼的局面。 其他国外品牌：主要有美国ICS、德国西门子、日本康泰克等、产品可靠性好、市场定位高。 控制网-中国自动化及工控领域官方传媒 / /中国自控网 / 中华工控网 / 中国工控网 2.1.2 可编程序控制器PLC 可编程序控制器PLC（Programmable Logic Controller）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。 它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。 2.1.3 微控制器MCU 微控制器（Microcontroller Unit，MCU）是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。 应用领域：电机控制、条码阅读器／扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电(洗衣机、微波炉) 2.1.4 数字信号处理器DSP DSP（Digital Signal Processor）是以数字信号来处理大量信息的器件。它不仅具有可编程性，而且其实时运行速度可达每秒数以千万条复杂指令程序，远远超过通用微处理器. 两大特色 :强大数据处理能力、高运行速度 2.2 计算机控制系统中的总线 任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为总线。 2.2.1 总线的概念及分类 概念：所谓总线是指计算机、测量仪器、自动测试系统内部以及相互之间信息传递的公共通路，是计算机和内部系统的重要组成部分，其性能在计算机控制系统中具有举足轻重的作用。 1．按总线的功能分类 地址总线 传送地址信息 数据总线 传送数据信息 控制总线 传送各种控制信号 2．按总线的层次结构分类 片内总线 ：在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路 系统总线：也称内总线或板级总线。是微型计算机系统内部的插件板（卡）与插件板之间，即各模块之间传输信息和进行连接的总线，各模块分时共享总线。按功能可分为数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB和电源总线PB， 外部总线 ：它用来连接外设控制芯片，是计算机系统与系统之间或计算机系统与外设之间的信息通路。 3．按总线在微机系统中的位置分类 机内总线 机外总线 ：IDE、SCSI、USB和IEEE 1394 4．按总线的通信方式分类 并行总线：每个信号都有自己的信号线，传输速度快、接口简单，使用电缆线数多。 串行总线：多个信号复用少量信号线，电缆线数少，便于远距离传播。特点是信号传输慢，接口复杂。 5．总线主要性能指标 总线频率：即总线工作时钟频率，单位为MHz。 总线宽度：又称总线位宽，是总线可同时传输的数据位数，用bit（位）表示，如8位、16位、32位等。 总线带宽：又称总线传输率，表示在总线上每秒传输字节的多少，单位是Mb/S。影响总线传输率的因素有总线宽度、总线频率等。一般：总线带宽(Mb/s)= 1/8×总线宽度×总线频率。 同步方式：分为同步方式和异步方式。 总线复用：采用多路复用技术，可以减少总