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机电一体化系统与设计第一章机电一体化概论第二章精密机械技术第三章工业控制计算机第四章基于单片机的控制器第五章可编程序控制器第六章传感器与计算机接口第七章动力驱动及其计算机控制第八章机电一体化系统设计方法与实例第三章工业控制计算机概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用第三章工业控制计算机概述•机电一体化对控制系统的基本要求•机电一体化控制系统的类型、特点与选用工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用控制器(IPC/PLC/MCU等)输入接口输出接口驱动执行机构(电机、电磁阀等)被控对象(各种机械参数)传感检测装置(各类传感器等)反馈量被控量设定值+—机电一体化系统的组成机电一体化对控制系统的基本要求机电一体化对控制系统的基本要求机电一体化对控制系统的基本要求•为了使控制量(一般是机电一体化系统中的各种被控制机械参量)按预定的规律变化,机电一体化对控制系统的基本要求有:稳定性快速性精确性•在机电一体化控制系统设计中,控制系统与被控制对象同在设计范畴之内,两者应有机结合第三章工业控制计算机概述•机电一体化对控制系统的基本要求•机电一体化控制系统的类型、特点与选用工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用机电一体化控制系统的类型、特点机电一体化控制系统的类型•基于PC的控制系统工业控制计算机+工业IO接口板特点•基于MCU的控制系统单片机、嵌入式处理器、数字信号处理器(DSP)特点•基于PLC的控制系统顺序控制特点•其他控制系统数控系统(NCS)、集散控制系统(DCS)、现场总线系统(FCS)…机电一体化控制系统的比较、选用基于PC的控制系统基于微处理器的控制系统基于PLC的控制系统其他控制系统控制系统的组成按要求选择主机与相关过程IO板卡自行开发(非标准化)按要求选择主机与扩展模块按要求进行选择系统功能可组成简单到复杂的各类控制系统简单的处理功能和控制功能逻辑控制为主,也可组成模拟量控制系统专用控制速度快快一般各系统不同可靠性一般差好好环境适应性一般差好好通信功能多种接口,如串口、并口、USB、网口可通过外围元件自行扩展串口,通过通信模块扩展USB或网口各系统不同软件开发用高级语言开发或选用工业组态软件汇编或高级语言自行开发以梯形图为主,也支持高级语言专用语言或支持高级语言人机界面好较差一般(可选配触摸屏)一般应用场合一般现场控制或较大规模控制智能仪表、简单控制一般规模现场控制专用场合开发周期一般较长短一般成本高低中高第三章工业控制计算机概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的组成工业控制计算机的总线结构基于工业控制计算机的机电一体化系统工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的概念及特点概念•简称工控机(IPC,IndustrialPersonalComputer),主要用于工业过程测量、控制、数据采集等工作。以工控机为核心的测量和控制系统,处理来自工业系统的输入信号,再根据控制要求将处理结果输出到执行机构,去控制生产过程,同时对生产进行监督和管理。使用环境特点•高可靠性•实时性•维护方便性•可扩充性•与普通计算机系统软、硬件兼容性发展第三章工业控制计算机概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的组成工业控制计算机的总线结构基于工业控制计算机的机电一体化系统工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的组成硬件主机(底板、主板、内存、总线等)工业I/O(数据I/O、通信接口等)外设(打印、存储、交互设备等)系统软件(实时和非实时操作系统)工具软件(辅助开发软件等)软件工控机应用软件(面向生产过程的应用程序)工业控制计算机的组成主板人机接口系统支持磁盘系统通信接口模拟量输入通道模拟量输出通道数字量输入通道数字量输出通道内部总线外部总线工业控制计算机的组成工控机机箱(4U)机箱前端机箱后端工业控制计算机的组成前端盖打开机箱俯视双正压风扇工业控制计算机的组成无源底板(8ISA+7PCI)主板(支持PIV系列CPU)工业电源:功率:300W输入:100~240VAC,60~50Hz,10A输出:+5V、-5V、+3.3V、+12V、-12V第三章工业控制计算机概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的组成工业控制计算机的总线结构基于工业控制计算机的机电一体化系统工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的总线结构STD总线ISA总线PCI总线其他总线•VME总线•CompactPCI总线/PXI•PC-104总线,PC-104+总线•STD32•EISA•AT96•CAN等各种现场总线工业控制计算机的总线结构无源底板(8ISA+7PCI)ISA总线PCI总线ISA总线+PCI总线第三章工业控制计算机概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的概念及特点工业控制计算机的组成工业控制计算机的总线结构基于工业控制计算机的机电一体化系统工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用基于工业控制计算机的机电一体化系统主机(工控机或普通计算机)显示器打印机交互设备(键盘鼠标等)报警存储设备(硬盘光盘等)接口电路A/D多路开关接口电路接口电路接口电路D/A开关量输入开关量输出外部设备控制器接口多路开关…外部通道变送器传感器变送器传感器……传感检测输入通道驱动执行…驱动执行输出通道被控对象(压力、速度等机械参数)被控对象第三章工业控制计算机概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的主板全长主板(PCI)鼠标+键盘显示器网口CPU座内存卡座AdvantechPCE-5124:LGA775/Intel®Core™2FSB1333/1066/800MHzDDR2667/800SDRAMPCIExpressx162GigabitEthernet6COMPorts6SATA2硬盘(SATA2)工业控制计算机的主板半长主板(AdvantechPCI-7020)第三章工业控制计算机概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件基于工控机的控制系统应用工业控制计算机的接口模拟量输入/输出(AI/AO)数字量输入/输出(DI/DO)计数/定时(Counter/Timer)多功能(AI、AO、DI、DO、Counter、Timer)运动控制(Motion)通信(Communication)其他模拟量输入/输出(AI/AO)模拟量输入(AdvantechPCI-1713)AdvantechPCI-1713:32单端/16差分模拟量输入12位A/D分辨率采样速率可达100KS/s板载4096FIFO缓冲器2,500VDC隔离保护每个输入通道的增益可编程支持软件、内部定时器触发或外部触发采样模式PCI-1713+PCL-10137+ADAM-3937模拟量输入/输出(AI/AO)模拟量输入(AdvantechPCI-1720)AdvantechPCI-1720:4路12位D/A输出通道多种输出范围2500VDC隔离保护系统重启后保持输出设置和输出值数字量输入/输出(DI/DO)数字量输入/出(AdvantechPCI-1756)AdvantechPCI-1756:32DI/32DO5~40V输入允许2,500VDC隔离保护输入/输出可编程设置数值锁定功能PCI-1756+PCL-10250+ADAM-3951计数/定时(Counter/Timer)计数/定时(AdvantechPCI-1780)AdvantechPCI-1780:8位可编程时钟源8路DI和8路DO(TTL)最大20MHz输入频率可选多个计数器时钟源计数器输出可编程计数器门控功能PCI-1780+PCL-10168+ADAM-3968多功能(AI、AO、DI、DO、Counter、Timer)多功能数据采集卡(AdvantechPCI-1716)AdvantechPCI-1716:16单端/8差分AD,16位AD分辨率2路模拟量输出,12位分辨率16DI/16DO(TTL)3Counter/Timer板载1KFIFO250KS/s采样率PCI总线数据传输自动校准功能运动控制(Motion)运动控制卡(AdvantechPCI-1240)AdvantechPCI-1240:2/3轴线性插补功能2轴圆弧插补功能手轮和慢进功能独立4轴伺服/步进电机控制连续插补功能通信(Communication)CAN通信接口卡(AdvantechPCI-1680)AdvantechPCI-1680:符合PCI总线2.2规格2个独立的CAN网络高传输速率可达1Mbps每端口设有转输/接收状态LED指示灯直接内存映射功能实现对CAN控制器的快速访问通信(Communication)RS-232/422/485通信卡(AdvantechPCI-1612A)AdvantechPCI-1612A:兼容PCI总线2.1规格通信速率可达921.6Kbps4个RS-232/422/485端口I/O地址由PCI即插即用功能自动分配可选过压保护提高系统性能的中断状态寄存器其他USB多功能模块(AdvantechUSB-4716)AdvantechUSB-4716:支持USB2.0便携设计/总线供电16路模拟输入通道16位分辨率模拟输入采样速率高达200kS/s8路DI,8路DO,2路AO和1路32位计数器带有接线端子/适合DIN导轨安装锁紧式USB电缆用于紧固式连接其他分布式I/O模块(AdvantechADAM-4117)AdvantechADAM-4117:8路差分AD通道高抗噪性:1kV浪涌保护电压输入,3KVEFT及8KVESD保护宽电源输入范围:+10~+48VDC易于监测状态的LED指示灯支持2000VDCHI共模电压支持单极性和双极性输入支持+/-15V输入范围支持滤波器自动调谐或滤波器输出50Hz/60Hz相关网站研华科技:advantech第三章工业控制计算机概述工业控制计算机的组成及特点工业控制计算机的主板工业控制计算机的接口工业组态软件工业组态软件介绍工业组态软件在不同行业中的应用工业组态软件的应用举例基于工控机的控制系统应用工业组态软件介绍对工业监控软件的新要求:•界面友好,操作方便,图形丰富形象,实时性好,开发周期短,便于更改、扩充、升级等。利用高级编程语言开发大规模监控软件的缺点:•费时、费力、开发周期长,通用性差,可说是事倍功半。专业软件商的介入:•推出了适合工业控制的软件包,这些工控软件包就是所谓的组态软件。组态一词的来源:•Configuration•HMI(HumanandMachineInterface,人机界面)•MMI(ManandMachineInterface,人机界面)•SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition,监视控制和数据采集软件)组态软件的功能扩展:•扩展到企业信息管理系统,管理和控制一体化,远程诊断和维护以及在互联网上的一系列的数据整合,•版本也有通用版、网络版和嵌入版等等。工业组态软件的功能组态软件一般都能完成以下几个功能:•实时数据采集(数字量、模拟量)•动态显示数据(文本、曲线、图、表等方式)•数据的实时运算处理(内置数字处理+脚本支持)•过程控制(脚本实现控制策略,流程控制)•历史数据记录•报警功能•网络通信功能(TCP/IP、Modem)•开放式结构(可扩充性,允许二次开发)工业组态软件的结构组态软
本文标题:工业控制计算机组态软件-PPT课件
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