第章开关量输入输出的隔离技术

2023年计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案下载2023年计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案下载本书全面系统地介绍了计算机控制系统的基本组成和在工业控制中的应用技术，并结合实际深入浅出地介绍了几种典型的控制系统和控制技术。

主要内容包括：计算机控制系统概述、开关量输入/输出通道与人机接口、顺序控制与数字控制、模拟量输入/输出通道、PID调节器的数字化实现、计算机控制系统的抗干扰技术及工业控制微型计算机。

为了帮助读者掌握各部分内容，书中每章后面都附有习题。

本书可作为高职高专院校应用电子技术、自动化、机电一体化、电气工程等专业的计算机控制技术课程的教材，也可作为从事计算机控制工作的工程技术人员的参考书。

计算机控制技术第二版（温希东著）：内容简介点击此处下载计算机控制技术第二版（温希东著）课后答案计算机控制技术第二版（温希东著）：目录第1章计算机控制系统概述 11.1 计算机控制系统的组成 11.1.1 计算机控制系统的硬件组成 31.1.2 计算机控制系统的软件 41.2 工业控制计算机的特点 41.3 微型计算机控制系统的主要结构类型 51.3.1 计算机操作指导控制系统 51.3.2 直接数字控制系统 51.3.3 监督计算机控制系统 61.3.4 集散型控制系统 61.3.5 现场总线控制系统 71.3.6 工业过程计算机集成制造系统 81.4 微型计算机控制系统的发展 91.4.1 计算机控制系统的发展过程 91.4.2 近年来计算机控制系统在我国的发展趋势 9 习题 13第2章开关量输入/输出通道与人机接口 142.1 过程通道的分类 142.2 开关量输入/输出通道 152.2.1 开关量输入/输出通道的一般结构形式 15 2.2.2 开关量输入信号的调理 162.2.3 开关量输出驱动电路 192.2.4 开关量输入/输出通道的设计 21 2.3 人机接口——键盘 222.3.1 非编码键盘 232.3.2 编码键盘 282.4 人机接口——数字显示方法 312.4.1 发光二极管LED显示 312.4.2 LCD显示接口技术 38习题 81第3章顺序控制与数字控制 833.1 顺序控制 833.1.1 顺序控制系统的类型 833.1.2 顺序控制系统的组成 853.1.3 顺序控制系统的应用领域 853.1.4 顺序控制的应用实例 863.2 数字程序控制 883.2.1 数值插补计算方法 883.2.2 逐点比较法直线插补 893.2.3 逐点比较法圆弧插补 943.2.4 步进电机工作原理 993.2.5 步进电机控制系统原理 1013.2.6 步进电机与微型机的接口及程序设计 103 3.2.7 步进电机步数及速度的计算方法 1083.2.8 步进电机的变速控制 109习题 110[1]第4章模拟量输入/输出通道 1124.1 模拟量输入通道 1124.1.1 输入信号的处理 1124.1.2 多路开关 1134.1.3 放大器 1174.1.4 采样保持器(S/H) 1194.1.5 模/数(A/D)转换器及其应用 1204.2 模拟量输出通道 1284.2.1 DAC的工作原理 1284.2.2 多路模拟量输出通道的结构形式 1304.2.3 D/A输出方式 1314.2.4 失电保护和手动/自动无扰动切换 1324.2.5 DAC的主要技术指标 1324.2.6 典型应用例子 133习题 135第5章 PID调节器的数字化实现 1375.1 PID调节器 1385.1.1 PID调节器的优点 1385.1.2 PID调节器的作用 1385.2 数字PID控制器的设计 1415.2.1 PID控制规律的离散化 1425.2.2 PID数字控制器的实现 1435.3 数字PID控制器参数的整定 1455.3.1 采样周期的选择 1455.3.2 PID控制器参数的整定 146习题 150第6章计算机控制系统的抗干扰技术 152 6.1 干扰信号的类型及其传输形式 1526.2 抗干扰技术 1536.2.1 接地技术 1546.2.2 屏蔽技术 1556.2.3 隔离技术 1566.2.4 串模干扰的'抑制 1566.2.5 共模干扰的抑制 1576.2.6 长线传输中的抗干扰问题 157[1] 6.3 电源干扰的抑制 1586.3.1 电源干扰的基本类型 1586.3.2 电源抗干扰的基本方法 1596.4 CPU软件抗干扰技术 1616.4.1 人工复位 1626.4.2 掉电保护 1626.4.3 睡眠抗干扰 1636.4.4 指令冗余 1646.4.5 软件陷阱 1646.4.6 程序运行监视系统(WATCHDOG) 167 6.5 数字信号的软件抗干扰措施 1706.5.1 数字信号的输入方法 1706.5.2 数字信号的输出方法 1716.5.3 数字滤波 172习题 176第7章工业控制微型计算机 1777.1 工业控制计算机的特点 1777.2 总线式工控机的组成结构 1787.3 常用工控总线(STD/VME/IPC工控机) 179 7.3.1 STD总线工控机 1797.3.2 MC6800/MC68000工控机 1797.3.3 IPC总线工控机 1797.4 IPC的主要外部结构形式 1807.4.1 台式IPC 1807.4.2 盘装式IPC 1817.4.3 IPC工作站 1817.4.4 插箱式IPC 1827.4.5 嵌入式IPC 1837.5 IPC总线工控机内部典型构成形式 1847.5.1 工业控制计算机的组成 1847.5.2 工业控制计算机系统的组成 1857.6 IPC总线工业控制计算机常用板卡介绍 186 7.6.1 IPC总线工业控制计算机的概念 1867.6.2 工业控制计算机I/O接口信号板卡 187 习题 192附录 ST7920GB中文字型码表 193参考文献 198。

PLC开关量输入输出接口➢输入接口1.汇点输入（漏形输入）：一种由PLC内部提供输入信号电源、全部输入信号的一端汇总到输入的公共连接端（COM）的输入形式。

a.PLC汇点输入的接口电路:实际PLC接口电路，根据PLC厂家、输入模块型号的不同有所区别，一般还有输入指示LED、输入信号滤波、输入稳压等辅助电路等。

如图所示，当输入接入K1闭合时，PLC的内部DC24V 通过光电耦合器件、限流电阻、输入触点经公共端COM 构成电流回路。

b.传感器输出电路：传感器的输出电路大概分为两种，NPN集电极开路输出和PNP集电极开路输出。

c.检测元件信号与PLC汇点输入的连接当NPN导通时，PLC的内部DC24V通过光耦合器、限流电阻经公共端COM构成回路，输入为“1”；当NPN 截止时，上拉电阻上端为“24V”，光耦合器无电流，内部信号为“0”。

当PNP导通时，下拉电阻上端为“24V”,光耦合器无电流，内部信号为“0”；当PNP截止时，PLC的内部DC24V通过光耦合器、限流电阻、下拉电阻经公共端COM构成回路，输入为“1”。

2.源输入（源形输入）：是一种由外部提供输入信号电源（或使用PLC内部提供给输入回路的电源），全部输入信号为“有源”信号，并独立输入。

a.PLC源输入的接口电路:实际PLC接口电路，根据PLC厂家、输入模块型号的不同有所区别，一般还有输入指示LED、输入信号滤波、输入稳压等辅助电路等。

如图所示，当输入接入K1闭合时，外部DC24V通过光电耦合器件、限流电阻、输入触点经公共端COM构成电流回路。

b.检测元件信号与PLC源输入的连接当NPN导通时，上拉电阻下端为0V，光电耦合器无电流，内部信号为“0”；当NPN截止时，上拉电阻下端为24V，电流通过上拉电阻、限流电阻、光电耦合器，经公共端COM构成回路，输入为“1”。

当PNP导通时，下拉电阻上端为24V，电流通过限流电阻、光电耦合器，经公共端COM构成回路，内部信号为“1”；当PNP截止时，下拉电阻的上端为0V,光电耦合器无电流，内部信号为“0”。

开关量隔离器原理开关量隔离器是一种用于电路隔离和信号转换的重要装置。

它可以将一个电路的信号隔离开来，不同电路之间的信号不会相互影响，从而保证了电路的稳定性和安全性。

本文将从以下几个方面对开关量隔离器的原理进行详细的介绍。

一、什么是开关量隔离器开关量隔离器是一种基于继电器、光电或半导体器件的隔离电路，在工业自动化中广泛应用。

它通过输入端的信号状态控制输出端的信号状态，起到隔离和转换信号的作用。

一般来说，开关量隔离器能够分为两种类型：电隔离和光隔离，其中电隔离使用的是继电器，光隔离使用的是光电耦合器或固态继电器。

二、开关量隔离器的作用开关量隔离器的作用在于隔离和转换信号。

在多电路控制系统中，为了保证各个电路的安全和稳定，需要对它们进行分离，以免电路之间相互影响。

隔离器通过实现这种分离，使每个电路都能够独立地进行控制和监测，避免了混乱和危险的产生。

此外，开关量隔离器还可以实现信号的转换，将信号转化为合适的形式，以满足其他电路的需求。

三、开关量隔离器的工作原理开关量隔离器的工作原理是将输入端的信号分离开来，并在输出端重新产生一个与输入端电压等效的信号。

在电隔离器中，继电器负责完成输入端和输出端之间的开关控制。

继电器内部包含两个线圈，通过这两个线圈可以实现输入端和输出端之间的电隔离。

在光隔离器中，光电耦合器或固态继电器被用来隔离输入和输出端之间的电路，进而保证电路的稳定性和安全性。

四、开关量隔离器的优缺点开关量隔离器的优点主要在于其能够保护电路的稳定性和安全性，避免电路之间相互干扰和故障的发生。

此外，开关量隔离器使用方便，可靠性高，使用寿命长。

相对地，其缺点在于其成本较高和性能不够优越的情况下对系统性能会产生一定的影响。

综上所述，开关量隔离器作为一种重要的隔离电路，在电气自动化领域中发挥着重要作用。

其原理和工作方式已经非常明确，对于工程实践具有非常明显的指导意义。

我们期望随着技术的不断进步，开关量隔离器能够不断改进其性能和使用范围，为自动化控制系统的稳定性和安全性贡献更多的力量。

开关量输入学院：物理与电子工程学院班级：11.4 学号：1109040433 姓名：陈刘佩摘要：在计算机控制系统中，计算机是信息处理的核心，它不断地从外部获取关于被控对象或过程的状态信息，按照某种策略加工、处理，再向外发出控制信息，从而达到调节、控制的目的。

而我们为了获取系统的运行状态或设定信息，则经常需要进行开关量信号的输入。

关键词：开关量、光耦合器KEY WORDS: switching value、optical coupler一、引言：“开”和“关”是电器最基本、最典型的功能。

开关量，指控制继电器的接通或者断开所对应的值，即“1”和“0”。

开关量是指非连续性信号的采集和输出，包括遥信采集和遥控输出。

开关量主要指开入量和开出量，开关量输入是PLC与现场的以开关量为输出形式的检测元件的连接通道，它把反映生产过程的有关信号转换成CPU单元所能接收的数字信号。

二、开关量1、开关量：该物理量只有两种状态，如开关的导通和断开的状态，继电器的闭合和打开，电磁阀的通和断，等等。

2、开关和开关量信号的区别:开关是一种有两个可选择的、有固定位置的装置，主要用于向单片机输入电平信号。

开关量信号就是通过拨动开关的位置，使单片机得到的一个固定不变的电平信号。

在智能仪器中用于向单片机输入控制命令或数据，开关信号可以通过机械式开关、电子式开关、温度开关等方式产生。

3、开关量信号的特点:只有开和关、通和断、高电平和低电平两种状态的信号叫开关量信号，在智能仪器的电子电路中，通常用二进制数0和1来表示。

4、开关量信号的作用:开关量输入、输出部分是智能仪器与外部设备的联系部件，智能仪器通过接受来自外部设备的开关量输入号和向外部设备发送开关量信号，实现对外部设备状态的检测、识别和对外部执行元器件的驱动和控制。

5、常见电子开关:常见电子开关有：扳键开关、BCD码拔盘开关、磁性开关、光敏器件开关（光电开关、光纤开关等）、温度超限开关等。

开关量输入/输出电路一、开关量的隔离与抗干扰1、开关量的隔离（1）隔离的作用隔离的主要作用是：使低压输入电路与大功率的电源隔离；外部现场器件与传输线同数字电路隔离，以免计算机受损；限制地回路电流与地线的错接而带来的干扰；多个输入电路之间的隔离。

（2）开关量的隔离方法常用的开关量的隔离方法主要有以下方式。

○1光电隔离。

（图3－28 光电耦合器原理接线图）○2继电器隔离。

（图3－29 采用继电器隔离的开关原理接线图）○3继电器和光电耦合器双重隔离。

2、抗干扰软件抗干扰措施主要是适当增加延时，以躲开触点抖动的影响。

二、开关量的采集、检测与变位识别1、开关量的采集方式（图3—30 中断申请电路图）当开关状态发生变化时，由于Q端仍保持原状态，D、Q异或的结果使输出由低电平跳变为高电平，通过非门变成低电平向CPU申请一次中断。

当CPU 响应中断以后，发出INTA信号使触发器触发。

D、Q状态趋于一致，异或门输出又成为低电平。

2、开关动作的检测把3次采样的开关量用A、B、C三个布尔数来表示，从中任取出两个进分“与”运算，如果其中有两个或两个以上为“1”，则运算结果必定有一个为“1”；反之，若有两个或两个以上为“0”，则运算结果必定全为“0”。

另外，再根据“或”运算的规则，在N个数中只要有一个是“1”，则运算结果必定是“1”；只有当N个数全为“0”时，结果才为“0”。

可以把三取二表决的算法用以下逻辑算式来处理（A·B）＋（B·C）＋（C·A）（3－15）3、开关变位的识别开关量的状态通常用一位二进制数来表示，例如用“1”代表闭合，用“0”代表断开。

变电所的开关量数目很多，为了简化分析，下面只对用一个字节的二进制数表示的8个开关状态进行分析，但所得到的结论具有普遍的意义。

○1现状○＋原状，若有变位则该位为1；若无变位，则该位为0。

○2（现状○＋原状）∧原状，若为1，则该位由1→0。

○3（现状○＋原状）∧现状，若为1，则该位由0→1。