1、一、控制系統(tǒng)的地位和要求一、控制系統(tǒng)的地位和要求 控制系統(tǒng)是機電一體化產(chǎn)品最重要的組成部分，相當(dāng)于人的“大腦”，實現(xiàn)控制及信息處理功能。 對控制系統(tǒng)的基本要求：對控制系統(tǒng)的基本要求： 被控制量按規(guī)定的規(guī)律變化，控制系統(tǒng)具備是一個系統(tǒng)能交付使用的首要條件，包括兩方面的含義，一是絕對穩(wěn)定性，就是通常所說的系統(tǒng)穩(wěn)定；另一方面是相對穩(wěn)定性，即輸出量振蕩的強烈程度。如何判別系統(tǒng)穩(wěn)定？是要求系統(tǒng)有一定的響應(yīng)速度，即要求被控制量能夠迅速地根據(jù)輸入信號所規(guī)定的形式變化。用響應(yīng)時間（tr、 tp、 ts）表示是表示系統(tǒng)控制精度的一項性能指標(biāo)，要求系統(tǒng)在輸入信號作用下，其響應(yīng)速度經(jīng)過漸態(tài)過程后進入穩(wěn)態(tài)，此時，系統(tǒng)

2、輸出值與期望值之間的差異，即穩(wěn)態(tài)誤差要小。)()(1)(lim)(lim)(lim00ssssssteeHGREsstss穩(wěn)態(tài)誤差： 5.1 5.1 控制系統(tǒng)概述控制系統(tǒng)概述第五章第五章 微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計微機控制系統(tǒng)的選擇及接口設(shè)計二、控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成二、控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成 控制系統(tǒng)是由控制裝置、執(zhí)行機構(gòu)、被控對象、檢測裝置所構(gòu)成的整體，其基本構(gòu)成如圖所示： 控制器執(zhí)行機構(gòu)被控對象檢測裝置給定值輸出值控制裝置 被控對象可以是機電設(shè)備（如機床）、一種過程（如化工生產(chǎn)過程）等，它在控制裝置的控制下，執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動下，按預(yù)定的規(guī)律或目的運行。 簡單的全自動洗衣機控制系統(tǒng)與復(fù)雜的航天飛機

3、控制系統(tǒng)在原理上類似，但在結(jié)構(gòu)上是很不相同的。機電機電系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)構(gòu)成：系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)構(gòu)成：三、控制系統(tǒng)的基本類型三、控制系統(tǒng)的基本類型 根據(jù)機電一體化系統(tǒng)的多樣性及復(fù)雜性決定了控制器的多樣性，一般有以下四種類基本類型： 數(shù)字控制系統(tǒng)（NCS） 將被加工零件的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，由計算機生成數(shù)字形式的指令，再驅(qū)動機器運動的一種控制形式，其實際上是軌跡控制的問題。數(shù)控裝置伺服系統(tǒng)機床檢測裝置控制介質(zhì) 控制介質(zhì)：傳遞零件的加工信息 數(shù)控裝置：完成信息的輸入、存儲、變換、運算及各種控制功能 伺服系統(tǒng)：接收指令驅(qū)動機床執(zhí)行機構(gòu)（即電信號到機械量轉(zhuǎn)換） 檢

4、測裝置：檢測速度和位移，并反饋信息 伺服控制系統(tǒng)（SCS） 輸入為模擬或數(shù)字的電信號，輸出是機械的位移或速度的變化率，主要考慮如何穩(wěn)定的、快速的、準確實現(xiàn)指令的功能要求，即要使輸出量以一定的精度復(fù)現(xiàn)輸入量的變化，常稱為動作控制?？刂破黩?qū)動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)檢測裝置指令信號輸出信號 順序控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)采用開關(guān)控制方式，即輸出量的開和關(guān)是一系列輸入開關(guān)條件的函數(shù)?？刂破鲗Σ僮鬟^程的“邏輯狀態(tài)”進行控制，實現(xiàn)順序控制的方法有機電式繼電器、各種氣動和液動裝置、可編程控制器（PLC）等。 過程控制系統(tǒng) 在冶金、化工、電力等生產(chǎn)過程中采用的工業(yè)控制系統(tǒng)，過程控制系統(tǒng)的受控變量是生產(chǎn)過程的物理量，可以是連續(xù)的連

5、續(xù)的、離散的離散的。信號不是時間的連續(xù)函數(shù)，在相鄰兩個時刻間隔信號不確定信號是時間的連續(xù)函數(shù)適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、專家系統(tǒng)智能控制等。積分積分比例比例微分微分被控對象被控對象r(t) +r(t) +u(t)u(t)c(t)c(t)e(t)e(t)PID控制器控制器)11 ()()()(sTsTKsesusGdipPIDPID控制原理：控制原理： P（Proportional）：控制作用的強弱及響應(yīng)速度 I（Integral）：消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度 D（Differential）：減小超調(diào)，提高動特性及控制精度PIDPID控制器傳遞函數(shù)：控制器傳遞函數(shù)： 不同產(chǎn)品所需要的控制功

6、能、控制形式和動不同產(chǎn)品所需要的控制功能、控制形式和動作控制方式也不盡相同?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計是綜合作控制方式也不盡相同?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計是綜合運用各種知識的過程。由于采用微機作為機電一運用各種知識的過程。由于采用微機作為機電一體化系統(tǒng)或產(chǎn)品的控制器，因此，其控制系統(tǒng)的體化系統(tǒng)或產(chǎn)品的控制器，因此，其控制系統(tǒng)的設(shè)計就是選用微機、設(shè)計接口、控制形式和動作設(shè)計就是選用微機、設(shè)計接口、控制形式和動作控制方式的問題。這不僅需要微機控制理論、數(shù)控制方式的問題。這不僅需要微機控制理論、數(shù)字電路、軟件設(shè)計等方面的知識，也需要一定的字電路、軟件設(shè)計等方面的知識，也需要一定的生活和生產(chǎn)工藝知識。通常由機電一體化系統(tǒng)設(shè)

7、生活和生產(chǎn)工藝知識。通常由機電一體化系統(tǒng)設(shè)計人員首先提出總的設(shè)計要求，然后由各專業(yè)人計人員首先提出總的設(shè)計要求，然后由各專業(yè)人員通力協(xié)作員通力協(xié)作。四、控制系統(tǒng)設(shè)計的基本過程和內(nèi)容四、控制系統(tǒng)設(shè)計的基本過程和內(nèi)容 專用控制系統(tǒng)適合于大批量生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品。在開發(fā)新產(chǎn)品專用控制系統(tǒng)適合于大批量生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品。在開發(fā)新產(chǎn)品時，如果要求具有機械與電子有機結(jié)合的緊湊結(jié)構(gòu)，也只有專用控制系時，如果要求具有機械與電子有機結(jié)合的緊湊結(jié)構(gòu)，也只有專用控制系統(tǒng)才能做到。專用控制系統(tǒng)的設(shè)計問題，實際上就是選用適當(dāng)?shù)耐ㄓ媒y(tǒng)才能做到。專用控制系統(tǒng)的設(shè)計問題，實際上就是選用適當(dāng)?shù)耐ㄓ肐CIC芯片來組成控制系統(tǒng)

8、，以便與執(zhí)行元件和檢測傳感器相匹配，或重新設(shè)芯片來組成控制系統(tǒng)，以便與執(zhí)行元件和檢測傳感器相匹配，或重新設(shè)計制作專用集成電路，把整個控制系統(tǒng)集成在一塊或幾塊芯片上。計制作專用集成電路，把整個控制系統(tǒng)集成在一塊或幾塊芯片上。 對于多品種、中小批量生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品來說，由于還在不斷對于多品種、中小批量生產(chǎn)的機電一體化產(chǎn)品來說，由于還在不斷改進，結(jié)構(gòu)還不十分穩(wěn)定，特別是對現(xiàn)有設(shè)備進行改造時，采用通用控改進，結(jié)構(gòu)還不十分穩(wěn)定，特別是對現(xiàn)有設(shè)備進行改造時，采用通用控制系統(tǒng)比較合理。通用控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要是合理選擇主控制微機機制系統(tǒng)比較合理。通用控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要是合理選擇主控制微機機型，設(shè)計與其

9、執(zhí)行元件和檢測傳感器之間的接口，并在此基礎(chǔ)上編制應(yīng)型，設(shè)計與其執(zhí)行元件和檢測傳感器之間的接口，并在此基礎(chǔ)上編制應(yīng)用軟件的問題。這實質(zhì)上就是通過接口設(shè)計和軟件編制來使通用微機專用軟件的問題。這實質(zhì)上就是通過接口設(shè)計和軟件編制來使通用微機專用化的問題。用化的問題。1. 專用與通用的抉擇 無論是采用通用控制系統(tǒng)還是專用控制系統(tǒng)，都存在硬件和軟件無論是采用通用控制系統(tǒng)還是專用控制系統(tǒng)，都存在硬件和軟件的權(quán)衡問題。有些功能，例如運算與判斷處理等，卻適宜用軟件來的權(quán)衡問題。有些功能，例如運算與判斷處理等，卻適宜用軟件來實現(xiàn)。而在其余大多數(shù)情況下，對于某種功能來說，既可用硬件來實現(xiàn)。而在其余大多數(shù)情況下，對

10、于某種功能來說，既可用硬件來實現(xiàn)，又可用軟件來實現(xiàn)。因此，控制系統(tǒng)中硬件和軟件的合理組實現(xiàn)，又可用軟件來實現(xiàn)。因此，控制系統(tǒng)中硬件和軟件的合理組成，通成，通常要根據(jù)經(jīng)濟性和可靠性常要根據(jù)經(jīng)濟性和可靠性的標(biāo)準權(quán)衡決定。在用分立元件組的標(biāo)準權(quán)衡決定。在用分立元件組成硬件的情況下，就可以考慮是否采用軟件，能采用通用的成硬件的情況下，就可以考慮是否采用軟件，能采用通用的LSILSI芯芯片來組成所需的電路的情況下，則最好采用硬件。這是因為與采用片來組成所需的電路的情況下，則最好采用硬件。這是因為與采用分立元件組成的電路相比，采用軟件不需要焊接，并且易于修改，分立元件組成的電路相比，采用軟件不需要焊接，并

11、且易于修改，所以采用軟件更為可靠。而在利用所以采用軟件更為可靠。而在利用LSILSI芯片組成電路時，不僅價廉，芯片組成電路時，不僅價廉，而且可靠性高，處理速度快，因而采用硬件更為有利。而且可靠性高，處理速度快，因而采用硬件更為有利。 2.硬件與軟件的權(quán)衡硬件與軟件的權(quán)衡 機電一體化機電一體化系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)一般設(shè)計過程如圖示：系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)一般設(shè)計過程如圖示： 控制子系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容有：控制子系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容有： 確定控制子系統(tǒng)的設(shè)計方案：確定控制子系統(tǒng)的設(shè)計方案： 確定控制算法：確定控制算法： 采用何種控制方式，開環(huán)還是閉環(huán)； 考慮驅(qū)動元件的類型和執(zhí)行機構(gòu)的類型； 選擇觀測點、被測量和

12、傳感器； 考慮微機在整個系統(tǒng)的作用，是設(shè)定計算、直接控制還是數(shù)據(jù)處理， 微機承擔(dān)那些任務(wù)，應(yīng)具備哪些功能，需哪些輸入/輸出通道，配備哪些外圍設(shè)備或接口硬件等； 畫出控制系統(tǒng)組成的初步框圖。 根據(jù)運動規(guī)律建立數(shù)學(xué)模型（物理系統(tǒng)動特性的數(shù)學(xué)表達式），數(shù)學(xué)模型反映了系統(tǒng)輸入、內(nèi)部狀態(tài)和輸出之間的數(shù)量和邏輯關(guān)系，為計算機進行運算處理提供依據(jù)，即由數(shù)學(xué)模型推出控制算法。 應(yīng)根據(jù)不同的控制對象、不同的控制指標(biāo)要求選用不同的控制算法。一般的控制采用PID控制；復(fù)雜的控制系統(tǒng),采用的控制方法較多,如自 選擇微型計算機：選擇微型計算機： 控制系統(tǒng)總體設(shè)計：控制系統(tǒng)總體設(shè)計：存儲容量、處理速度、輸入輸出通道；單片

13、機、工控機、商用機之、PLC。解決微型機、被控對象和操作者三者之間信息交換的通路和分時控制的時序安排問題，通過總體設(shè)計畫出系統(tǒng)各部分的具體構(gòu)成框圖。 硬、軟件設(shè)計：硬、軟件設(shè)計： 硬件設(shè)計包括電氣裝置及元器件的選擇、接口設(shè)計、操作控制面板設(shè)計等 軟件設(shè)計包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件設(shè)計，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、程序設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)等，通常不需用戶設(shè)計；應(yīng)用軟件設(shè)計是設(shè)計者要主要考慮的問題。 控制系統(tǒng)對應(yīng)用軟件的要求具有實時性、針對性、靈活性和通用性。 應(yīng)用軟件的設(shè)計采用模塊化、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法，按照軟件工程的方法將整個程序分成若干模塊，一個模塊完成一定的功能，并且限定采用規(guī)定的結(jié)構(gòu)類型和操作順序，便于查

14、錯、糾錯。 整理、編寫技術(shù)文件：整理、編寫技術(shù)文件：技術(shù)文件包括：控制系統(tǒng)原理說明及圖表；設(shè)計圖樣、電器元件明細表；系統(tǒng)操作程序及說明書等。 微機控制系統(tǒng)設(shè)計完成以后，要對整個系統(tǒng)進行調(diào)試。 調(diào)試步驟為硬件調(diào)試 軟件調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試。 硬件調(diào)試包括對元器件的篩選及老化、印制電路板制作、元器件的焊接及試驗，安裝完畢后要經(jīng)過連續(xù)考機運行；軟件調(diào)試主要是指在微機上把各模塊分別進行調(diào)試，使其正確無誤，然后固化在EPROM中；系統(tǒng)聯(lián)調(diào)主要是指把硬件與軟件組合起來，進行模擬實驗，正確無誤后進行現(xiàn)場試驗，直至正常運行為止。系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試五、五、 計算機控制系統(tǒng)的基本要求計算機控制系統(tǒng)的基本要求 滿足控制要求

15、 運動參數(shù)指標(biāo)、動力參數(shù)指標(biāo)、品質(zhì) 指標(biāo)（以滿足使用要求為度）可靠性高 在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)能長期、可靠、穩(wěn)定工作操作性能好 表現(xiàn)在使用性能和可維護性能兩個方面通用性好 標(biāo)準化、有擴展余量和空間較高的經(jīng)濟指標(biāo) 要有較高的性能價格比滿足人類工程 操作安全、舒適、簡便；外形美觀 學(xué)與美學(xué) 4.2 4.2 工業(yè)控制計算機工業(yè)控制計算機 工業(yè)控制計算機是用于工業(yè)控制現(xiàn)場的計算機，工業(yè)控制計算機是用于工業(yè)控制現(xiàn)場的計算機，它是處理來自檢測傳感器的輸入信息，并把處它是處理來自檢測傳感器的輸入信息，并把處理結(jié)果輸出到執(zhí)行機構(gòu)去控制生產(chǎn)過程，同時理結(jié)果輸出到執(zhí)行機構(gòu)去控制生產(chǎn)過程，同時可對生產(chǎn)進行監(jiān)督、管理的計算機系

16、統(tǒng)。應(yīng)用可對生產(chǎn)進行監(jiān)督、管理的計算機系統(tǒng)。應(yīng)用于工業(yè)控制的計算機主要有單片微型計算機、于工業(yè)控制的計算機主要有單片微型計算機、可編程序控制器（可編程序控制器（PLC）、）、總線工控機等類型?？偩€工控機等類型。 根據(jù)機電一體化系統(tǒng)的大小和控制參數(shù)的復(fù)雜程度，根據(jù)機電一體化系統(tǒng)的大小和控制參數(shù)的復(fù)雜程度，我們可以采用不同的微型計算機。對于小系統(tǒng)，一般監(jiān)我們可以采用不同的微型計算機。對于小系統(tǒng)，一般監(jiān)視控制量為開關(guān)量和少量數(shù)據(jù)信息的模擬量，這類系統(tǒng)視控制量為開關(guān)量和少量數(shù)據(jù)信息的模擬量，這類系統(tǒng)采用單片機或可編程控制器就能滿足控制要求。對于數(shù)采用單片機或可編程控制器就能滿足控制要求。對于數(shù)據(jù)處理量

17、大的系統(tǒng)，則往往采用基于各類總線結(jié)構(gòu)的工據(jù)處理量大的系統(tǒng)，則往往采用基于各類總線結(jié)構(gòu)的工控機，如控機，如STDSTD總線工控機、總線工控機、IBM-PCIBM-PC總線工控機、總線工控機、MultibusMultibus工控機等。對于多層次、復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)，則要工控機等。對于多層次、復(fù)雜的機電一體化系統(tǒng)，則要采用分級分步式控制系統(tǒng)，在這種控制系統(tǒng)中，根據(jù)各采用分級分步式控制系統(tǒng)，在這種控制系統(tǒng)中，根據(jù)各級及控制對象的特點，可分別采用單片機、可編程控制級及控制對象的特點，可分別采用單片機、可編程控制器、總線工控機和微型機來分別完成不同的功能。器、總線工控機和微型機來分別完成不同的功能。工業(yè)

18、控制計算機的特點及要求工業(yè)控制計算機的特點及要求由于工業(yè)控制計算機的應(yīng)用對象及使用環(huán)境的特殊性，決定由于工業(yè)控制計算機的應(yīng)用對象及使用環(huán)境的特殊性，決定了工業(yè)控制機主要有以下一些特點和要求。了工業(yè)控制機主要有以下一些特點和要求。1、實時性、實時性 實時性是指計算機控制系統(tǒng)能在限定的時間內(nèi)對外來事件作實時性是指計算機控制系統(tǒng)能在限定的時間內(nèi)對外來事件作出反應(yīng)的能力。為滿足實時控制要求，通常既要求從信息采出反應(yīng)的能力。為滿足實時控制要求，通常既要求從信息采集到生產(chǎn)設(shè)備受到控制作用的時間盡可能短，又要求系統(tǒng)能集到生產(chǎn)設(shè)備受到控制作用的時間盡可能短，又要求系統(tǒng)能實時地監(jiān)視現(xiàn)場的各種工藝參數(shù)，并進行在線

19、修正，對緊急實時地監(jiān)視現(xiàn)場的各種工藝參數(shù)，并進行在線修正，對緊急事故能及時處理。因此，工業(yè)控制計算機應(yīng)具有較完善的中事故能及時處理。因此，工業(yè)控制計算機應(yīng)具有較完善的中斷處理系統(tǒng)以及快速信號通道。斷處理系統(tǒng)以及快速信號通道。2、高可靠性、高可靠性 工業(yè)控制計算機通常控制著工業(yè)過程的運行，如果工業(yè)控制計算機通?？刂浦I(yè)過程的運行，如果其質(zhì)量不高，運行時發(fā)生故障，又沒有相應(yīng)的冗余其質(zhì)量不高，運行時發(fā)生故障，又沒有相應(yīng)的冗余措施，則輕者使生產(chǎn)停頓，重者可能產(chǎn)生災(zāi)難性的措施，則輕者使生產(chǎn)停頓，重者可能產(chǎn)生災(zāi)難性的后果。很多生產(chǎn)過程是日夜不停地連續(xù)運轉(zhuǎn)，因此后果。很多生產(chǎn)過程是日夜不停地連續(xù)運轉(zhuǎn)，因此

20、要求與這些過程相連的工業(yè)控制機也必須無故障地要求與這些過程相連的工業(yè)控制機也必須無故障地連續(xù)運行，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的正確控制。另外，許連續(xù)運行，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的正確控制。另外，許多用于工業(yè)現(xiàn)場工業(yè)控制機，環(huán)境惡劣，震動、沖多用于工業(yè)現(xiàn)場工業(yè)控制機，環(huán)境惡劣，震動、沖擊、噪聲、高頻輻射及電磁波干擾往往十分嚴重，擊、噪聲、高頻輻射及電磁波干擾往往十分嚴重，以上這一切都要求工業(yè)控制計算機具有高質(zhì)量和很以上這一切都要求工業(yè)控制計算機具有高質(zhì)量和很強的抗干擾能力，并且具有較長的平均無故障間隔強的抗干擾能力，并且具有較長的平均無故障間隔時間。時間。3 3、硬件配置的可裝配可擴充性、硬件配置的可裝配可擴充性

21、工業(yè)控制計算機的使用場合干差萬別，系統(tǒng)性能、工業(yè)控制計算機的使用場合干差萬別，系統(tǒng)性能、容量要求、處理速度等都不一樣，特別是與現(xiàn)場相容量要求、處理速度等都不一樣，特別是與現(xiàn)場相聯(lián)接的外圍設(shè)備的接口種類、數(shù)量等差別更大，因聯(lián)接的外圍設(shè)備的接口種類、數(shù)量等差別更大，因此宜采用模塊化設(shè)計方法。此宜采用模塊化設(shè)計方法。4 4、可維護性、可維護性 工業(yè)控制計算機應(yīng)有很好的可維護性，這要求系統(tǒng)工業(yè)控制計算機應(yīng)有很好的可維護性，這要求系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于維修，系統(tǒng)使用的板級產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，便于維修，系統(tǒng)使用的板級產(chǎn)品一致性好，更換模板后，系統(tǒng)的運行狀態(tài)和精度不一致性好，更換模板后，系統(tǒng)的運行狀態(tài)和精

22、度不受影響；軟件和硬件的診斷功能強，在系統(tǒng)出現(xiàn)故受影響；軟件和硬件的診斷功能強，在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能快速準確地定位。另外，模塊化模板上的障時，能快速準確地定位。另外，模塊化模板上的信號應(yīng)加上隔離措施，保證發(fā)生故障時故障不會擴信號應(yīng)加上隔離措施，保證發(fā)生故障時故障不會擴散，這也可使故障定位變得容易。散，這也可使故障定位變得容易。一、工控機一、工控機 工業(yè)個人計算機（工業(yè)個人計算機（Industrial Personal Industrial Personal ComputerIPCComputerIPC）是一種加固的增強型個人計算機，它可以是一種加固的增強型個人計算機，它可以作為一個工業(yè)控制器在

23、工業(yè)環(huán)境中可靠運行。早在作為一個工業(yè)控制器在工業(yè)環(huán)境中可靠運行。早在8080年代年代初期，美國初期，美國ADAD公司就推出了類似公司就推出了類似IPCIPC的的MAC-150MAC-150工控機，隨工控機，隨后美國后美國IBMIBM公司正式推出工業(yè)個人計算機公司正式推出工業(yè)個人計算機IBM7532IBM7532。由于由于IPCIPC的性能可靠、軟件豐富、價格低廉，而在工控機中異軍突的性能可靠、軟件豐富、價格低廉，而在工控機中異軍突起，后來居上，應(yīng)用日趨廣泛。目前，起，后來居上，應(yīng)用日趨廣泛。目前，IPCIPC已被廣泛應(yīng)用于已被廣泛應(yīng)用于通訊、工業(yè)控制現(xiàn)場、路橋收費、醫(yī)療、環(huán)保及人們生活通訊、工

24、業(yè)控制現(xiàn)場、路橋收費、醫(yī)療、環(huán)保及人們生活的方方面面。的方方面面。 總線工控機是目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛的工業(yè)控制計算總線工控機是目前工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)廣泛的工業(yè)控制計算機，它具有豐富的過程輸入機，它具有豐富的過程輸入/ /輸出接口功能、迅速響應(yīng)的輸出接口功能、迅速響應(yīng)的實時功能和環(huán)境適應(yīng)能力。總線工控機的可靠性較高，如：實時功能和環(huán)境適應(yīng)能力。總線工控機的可靠性較高，如：STDSTD總線工控機的使用壽命達到數(shù)十年，平均故障間隔時總線工控機的使用壽命達到數(shù)十年，平均故障間隔時間（間（MTBFMTBF）超過上萬小時，且故障修復(fù)時間（超過上萬小時，且故障修復(fù)時間（MTTRMTTR）較短。較短?？偩€工

25、控機的標(biāo)準化、模板式設(shè)計大大簡化了設(shè)計和維修總線工控機的標(biāo)準化、模板式設(shè)計大大簡化了設(shè)計和維修難度，且系統(tǒng)配置的豐富的應(yīng)用軟件多以結(jié)構(gòu)化和組態(tài)軟難度，且系統(tǒng)配置的豐富的應(yīng)用軟件多以結(jié)構(gòu)化和組態(tài)軟件形式提供給用戶，使用戶能夠在較短的時間內(nèi)掌握和熟件形式提供給用戶，使用戶能夠在較短的時間內(nèi)掌握和熟練應(yīng)用。練應(yīng)用。圖5-1 用STD總線工業(yè)控制機組成的計算機控制系統(tǒng)v下面分別介紹各種模板的特點。v（1）數(shù)字量I/O模板。v圖5-2是一種典型的數(shù)字量I/O模板的電路原理框圖。v（2）模擬量I/O模板。v圖5-3所示是一種光電隔離型A/D模板的結(jié)構(gòu)示意圖，D/A模板的結(jié)構(gòu)與之類似。在模板選用時主要需考慮

26、系統(tǒng)中信號的最高頻率、電平范圍、信號數(shù)量等參數(shù)及系統(tǒng)對信號的轉(zhuǎn)換速度、精度及分辨率等要求，以既滿足控制系統(tǒng)需要又不造成過大的浪費為原則。 圖5-2 數(shù)字量I/O模板的原理框圖數(shù)據(jù)緩沖器D0D7輸入口地址輸出口地址RESETSTD總線接口邏輯I/O功能邏輯I/O電氣接口板選地址數(shù)據(jù)總線板地址譯碼IORQIOEXPA2A 7輸入緩沖器8輸入調(diào)理電路來自外圍設(shè)備輸入口譯碼RDA0A 1輸出口譯碼WRA0A 1輸出鎖存器8輸出驅(qū)動電路去外圍設(shè)備圖5-3 光電隔離型A/D模板的結(jié)構(gòu)示意圖A/D轉(zhuǎn)換部分光電隔離STD總線接口v （3）信號調(diào)理模板。）信號調(diào)理模板。 v圖圖5-5是信號調(diào)理模板的應(yīng)用實例。信

27、號調(diào)是信號調(diào)理模板的應(yīng)用實例。信號調(diào)理模板應(yīng)根據(jù)傳感器與執(zhí)行機構(gòu)的要求來匹配，并應(yīng)理模板應(yīng)根據(jù)傳感器與執(zhí)行機構(gòu)的要求來匹配，并應(yīng)充分考慮信號的信噪比、放大增益的可調(diào)范圍、零點充分考慮信號的信噪比、放大增益的可調(diào)范圍、零點的調(diào)整方法、濾波的通帶增益和阻帶衰減率等參數(shù)的調(diào)整方法、濾波的通帶增益和阻帶衰減率等參數(shù)。圖圖5-5 信號調(diào)理模板的應(yīng)用實例信號調(diào)理模板的應(yīng)用實例輸入模塊輸入模塊輸出模塊輸出模塊傳感器工業(yè)對象執(zhí)行機構(gòu)模擬子系統(tǒng)A/DD/A計算機熱電偶、熱電阻mVV，420 mA420 mA05 V5 V模塊插件架05 V5 V420 mAv（4 4）CPUCPU模板。模板。 v（5 5）存儲器

28、模板。）存儲器模板。 v（6 6）其他特殊功能模板。）其他特殊功能模板。v2. 2. PCPC總線工業(yè)控制機總線工業(yè)控制機v IBMIBM公司的公司的PCPC總線微機最初是為個人或辦總線微機最初是為個人或辦公室使用而設(shè)計的，早期主要用于文字處理或公室使用而設(shè)計的，早期主要用于文字處理或一些簡單的辦公室事務(wù)處理。早期產(chǎn)品是基于一些簡單的辦公室事務(wù)處理。早期產(chǎn)品是基于一塊大底板結(jié)構(gòu)，加上幾個一塊大底板結(jié)構(gòu)，加上幾個I/OI/O擴充槽。擴充槽。 v PCIPCI總線的總線的IBMIBM兼容計算機由于價格低廉、兼容計算機由于價格低廉、使用靈活、軟件資源非常豐富，因而用戶眾多，使用靈活、軟件資源非常豐富

29、，因而用戶眾多，在國內(nèi)更是主要流行機種之一。在國內(nèi)更是主要流行機種之一。 v 近幾年來許多公司推出了PCI總線工業(yè)控制機，一般對原有微機作了以下幾方面的改進（1）機械結(jié)構(gòu)加固，使微機的抗震性好。（2）采用標(biāo)準模板結(jié)構(gòu)。（3）加上帶過濾器的強力通風(fēng)系統(tǒng)，加強散熱，增加系統(tǒng)抵抗粉塵的能力。（4）采用電子軟盤取代普通的軟磁盤，使之能適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境下工作。（5）根據(jù)工業(yè)控制的特點，常采用實時多任務(wù)操作系統(tǒng)。 國內(nèi)工控機廠商：最突出的就是研祥國內(nèi)工控機廠商：最突出的就是研祥evocevoc，19931993年成年成立，發(fā)展非常迅速，立，發(fā)展非常迅速，20032003年在香港上市，已經(jīng)與臺灣的年在香

30、港上市，已經(jīng)與臺灣的研華達到分庭抗衡的局面。艾雷斯、北京華北等是主流研華達到分庭抗衡的局面。艾雷斯、北京華北等是主流機型的市場追隨廠商，發(fā)展也較迅速，產(chǎn)品市場定位中機型的市場追隨廠商，發(fā)展也較迅速，產(chǎn)品市場定位中低檔，對某些新型行業(yè)（如監(jiān)控低檔，對某些新型行業(yè)（如監(jiān)控DVRDVR、網(wǎng)絡(luò)防火墻等）網(wǎng)絡(luò)防火墻等）的反應(yīng)比較快，有一定用戶群。康拓、華控、華遠等較的反應(yīng)比較快，有一定用戶群?？低?、華控、華遠等較早廠商的機型及性能略顯落后，基本淪為代理經(jīng)銷商。早廠商的機型及性能略顯落后，基本淪為代理經(jīng)銷商。 二、目前國內(nèi)市場上的二、目前國內(nèi)市場上的IPCIPC主要品牌主要品牌臺灣工控機廠商：主要有研華、

31、威達、艾訊、磐儀、大眾、博文等，產(chǎn)品富有特色，市場定位也有高低不同。主要都是通過經(jīng)銷代理渠道，對最終用戶的關(guān)懷不夠，服務(wù)上由于備品、人員等因素，不是非常理想，但也在改進。 其他國外品牌：主要有德國控創(chuàng)（收購了ICS）、西門子、阿波羅等，產(chǎn)品價格很高，但機型很少，服務(wù)不是很到位，主要在一些對價格不敏感的行業(yè)，有少量但固定的客戶。 以研祥IPC-810A常規(guī)機型為例，分析IPC的特點和結(jié)構(gòu)： （一）、IPC的技術(shù)特點：1、采用符合“EIA”標(biāo)準的全鋼化工業(yè)機箱，增強了抗電磁干擾能力。2、 采用總線結(jié)構(gòu)和模塊化設(shè)計技術(shù)。CPU及各功能模塊皆使用插板式結(jié)構(gòu)，并有帶橡膠的壓條鎖定，提高了抗沖擊、抗振動能

32、力。3、 機箱內(nèi)裝有雙風(fēng)扇，正壓對流排風(fēng)，并裝有濾塵網(wǎng)用以防塵。4、 配有高度可靠的工業(yè)電源，并有過壓、過流保護。5、 電源及鍵盤均帶有電子鎖開關(guān)，可防止非法開、關(guān)和非法鍵盤輸入。 6、 具有自診斷功能。7、 可視需要選配I/O模板。8、 設(shè)有“看門狗”定時器，在因故障死機時，無需人的干預(yù)而自動復(fù)位。9、 開放性好，兼容性好，吸收了PC機的全部功能，可直接運行PC機的各種應(yīng)用軟件。10、可配置實時操作系統(tǒng)，便于多任務(wù)的調(diào)度和運行。11、 可采用無源母板（底板），方便系統(tǒng)升級。 2 2、單片微型計算機、單片微型計算機 單片微型計算機簡稱為單片機，它是將CPU、RAM、ROM和I/O接口集成在一塊

33、芯片上，同時還具有定時/計數(shù)、通訊和中斷等功能的微型計算機。自1976年Intel公司首片單片機問世以來，隨著集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，單片機的CPU依次出現(xiàn)了8位和16位機型，并使運行速度、存儲器容量和集成度不斷提高?，F(xiàn)在比較常用的單片機一般具有數(shù)十K的閃存、16位的A/D及看門狗等功能，而各種滿足專門需要的單片機也可由生產(chǎn)廠家定做。單片機以其體積小、功能齊全、價格低等優(yōu)點，越來越被廣泛地應(yīng)用在機電一體化產(chǎn)品中，特別是在數(shù)字通信產(chǎn)品、智能化家用電器和智能儀器領(lǐng)域，單片機以其幾元到幾十元人民幣的價格優(yōu)勢獨霸天下。由于單片機的數(shù)據(jù)處理能力和接口限制，在大型工業(yè)控制系統(tǒng)中，它一般只能輔助中央計算機系

34、統(tǒng)測試一些信號的數(shù)據(jù)信息和完成單一量控制。單片機的生產(chǎn)廠家和種類很多，如：美國Intel公司的MCS系列、Zilog公司的SUPER系列、Motolora公司的6801和6805系列，日本National公司的MN6800系列、HITACHI公司的HD6301系列等，其中Intel公司的MCS單片機產(chǎn)品在國際市場上占有最大的份額，在我國也獲得最廣泛的應(yīng)用。下面以MCS系列單片機為例，來介紹單片機的結(jié)構(gòu)、性能及使用上的特點。 1 1、 MCS48MCS48單片機系列單片機系列MCS48MCS48系列是系列是8 8位的單片機，根據(jù)存儲器的配置不同，該系列包括有位的單片機，根據(jù)存儲器的配置不同，該系

35、列包括有80488048、80498049、80218021、80358035等多種機型，由于價格低廉，目前仍有簡單的控制場合等多種機型，由于價格低廉，目前仍有簡單的控制場合在使用。其主要特點是：在使用。其主要特點是：（1 1）8 8位位CPUCPU，工作頻率工作頻率1616MHzMHz（2 2）6464字節(jié)字節(jié)RAMRAM數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)存儲器，1 1K K字節(jié)程序存儲器字節(jié)程序存儲器（3 3）5 5V V電源，電源，4040引腳雙列直插式封裝引腳雙列直插式封裝（4 4）6 6MHzMHz工作頻率時機器周期為工作頻率時機器周期為2.52.5s s，所有指令為所有指令為1212個機器周期：個機

36、器周期：（5 5）有）有9696條指令，其中大部分為單字節(jié)指令；條指令，其中大部分為單字節(jié)指令；（6 6）8 8字節(jié)堆棧，單級中斷，字節(jié)堆棧，單級中斷，2 2個中斷源個中斷源（7 7）兩個工作寄存器區(qū)）兩個工作寄存器區(qū)（8 8）一個）一個8 8位定時位定時/ /計數(shù)器計數(shù)器2 2、 MCS51MCS51單片機系列單片機系列其主要特點是：其主要特點是：（1 1）8 8位位CPUCPU，工作頻率工作頻率112112MHzMHz（2 2）128128字節(jié)字節(jié)RAMRAM數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)存儲器，4 4K K字節(jié)字節(jié)ROMROM程序存儲器程序存儲器（3 3）5 5V V電源，電源，4040引腳雙列直插式

37、封裝引腳雙列直插式封裝（4 4）1212MHzMHz工作頻率時機器周期為工作頻率時機器周期為11s s，所有指令為所有指令為1414個機器周個機器周期：期：（5 5）外部可分別擴展）外部可分別擴展6464K K數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器；數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器；（6 6）2 2級中斷，級中斷，5 5個中斷源個中斷源（7 7）2121個專用寄存器，有位尋址功能個專用寄存器，有位尋址功能 （8 8）2 2個個1616位定時位定時/ /計數(shù)器，計數(shù)器，1 1個全雙工串行通訊口個全雙工串行通訊口（9 9）4 4組組8 8位位I/OI/O口口3、 MCS96單片機系列的特點單片機系列的特點（1）16位位CP

38、U，工作頻率工作頻率612MHz（2）232字節(jié)字節(jié)RAM數(shù)據(jù)存儲器，數(shù)據(jù)存儲器，8K字節(jié)字節(jié)ROM程序存儲器程序存儲器（3）48和和68兩種引腳，多種封裝形式兩種引腳，多種封裝形式（4）高速）高速I/O接口，能測量和產(chǎn)生高分辨率的脈沖接口，能測量和產(chǎn)生高分辨率的脈沖（12MHz時是時是2s），），6條專用條專用I/O， 2條可編程條可編程I/O；（5）外部可分別擴展外部可分別擴展64K數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器；數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器；（6）可編程）可編程8級優(yōu)先中斷，級優(yōu)先中斷，21個中斷源個中斷源（7）脈寬調(diào)制輸出，提供一組能改變脈寬的可編程脈寬）脈寬調(diào)制輸出，提供一組能改變脈寬的可編程脈寬

39、信號信號 （8）2個個16位定時位定時/計數(shù)器，計數(shù)器，4個個16位軟件定時器位軟件定時器（9 9）5 5組組8 8位位I/OI/O口口（1010）1010位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器，可接受轉(zhuǎn)換器，可接受4 4路或路或8 8路的模擬量輸入路的模擬量輸入（1111）6.256.25s s的的1616位乘位乘1616位和位和3232位除位除1616位指令位指令（1212）運行時可對）運行時可對EPROMEPROM編程，編程，ROM/EPROMROM/EPROM的內(nèi)容可加密的內(nèi)容可加密（1313）全雙工串行通訊口及專門的波特率發(fā)生器）全雙工串行通訊口及專門的波特率發(fā)生器三、可編程序控制器（PLC）在制造

40、業(yè)的自動化生產(chǎn)線上，各道工序都是按預(yù)定的時間和條件順序執(zhí)行的，對這種自動化生產(chǎn)線進行控制的裝置稱為順序控制器。以往順序控制器主要是由繼電器組成，改變生產(chǎn)線工序、執(zhí)行次序或條件需改變硬件連線。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在順序控制器中的應(yīng)用，順序控制器開始采用類似微型計算機的通用結(jié)構(gòu)，把程序存儲于存儲器中，用軟件實現(xiàn)開關(guān)量的邏輯運算、延時等過去用繼電器完成的功能，形成了可編程序邏輯控制器PLC（Programable Logic Controller）?，F(xiàn)在它已經(jīng)發(fā)展成了除了可用于順序控制，還具有數(shù)據(jù)處理、故障自診斷、PID運算、聯(lián)網(wǎng)等能力的多功能控制器。因此，現(xiàn)已把它們統(tǒng)稱為可編程序控制器PC

41、（Programable Controller）。單片機和PLC之比較 1PLC是建立在單片機之上的產(chǎn)品，單片機是一種集成電路，兩者不具有可比性。 2單片機可以構(gòu)成各種各樣的應(yīng)用系統(tǒng)，從微型、小型到中型、大型都可，PLC是單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一個特例。 3不同廠家的PLC有相同的工作原理，類似的功能和指標(biāo)，有一定的互換性，質(zhì)量有保證，編程軟件正朝標(biāo)準化方向邁進。這正是PLC獲得廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。而單片機應(yīng)用系統(tǒng)則是八仙過海，各顯神通，功能千差萬別，質(zhì)量參差不齊，學(xué)習(xí)、使用和維護都很困難。 從工程的角度，談?wù)凱LC與單片機系統(tǒng)的選用： 1對單項工程或重復(fù)數(shù)極少的項目，采用PLC方案是明智、快捷的途徑，

42、成功率高，可靠性好，但成本較高。 2對于量大的配套項目，采用單片機系統(tǒng)具有成本低、效益高的優(yōu)點，但這要有相當(dāng)?shù)难邪l(fā)力量和行業(yè)經(jīng)驗才能使其準確地運行。最好的方法是單片機系統(tǒng)嵌入PLC的功能，這樣可大大簡化單片機系統(tǒng)的研制時間，性能得到保障，效益也就有保證。 PLC其實就是一套已經(jīng)做好的單片機(單片機范圍很廣)系統(tǒng). PLC的梯形圖可以理解成是與匯編等計算器語言一樣是一種編程語言,只是使用范圍不同!而且通常做法是由PLC軟件把梯形圖轉(zhuǎn)換成C或匯編語言(由PLC所使用的CPU決定),然后利用匯編或C編譯系統(tǒng)編譯成機器碼!PLC運行的只是機器碼而已.梯形圖只是讓使用者更加容易使用而已. 同樣MCS-5

43、1單片機當(dāng)然也可以用于PLC制作,只是8位CPU在一些高級應(yīng)用如: 大量運算(包括浮點運算),嵌入式系統(tǒng)(現(xiàn)在UCOS也能移植到MCS-51)等,有些力不從心而已. 表表5-1 三種常用工業(yè)控制計算機的性能比較三種常用工業(yè)控制計算機的性能比較 4.2 4.2 接口技術(shù)接口技術(shù) I/O接口與I/O通道是計算機主機與外部連接的橋梁，常用的I/O接口有并行接口和串行接口。I/O通道有模擬量I/O通道和數(shù)字量I/O通道。其中模擬量I/O通道的作用是，一方面將經(jīng)由傳感器得到的工業(yè)對象的生產(chǎn)過程參數(shù)變換成二進制代碼傳送給計算機；另一方面將計算機輸出的數(shù)字控制量變換為控制操作執(zhí)行機構(gòu)的模擬信號，以實現(xiàn)對生產(chǎn)

44、過程的控制。數(shù)字量通道的作用是，除完成編碼數(shù)字輸入輸出外，還可將各種繼電器、限位開關(guān)等的狀態(tài)通過輸入接口傳送給計算機，或?qū)⒂嬎銠C發(fā)出的開關(guān)動作邏輯信號經(jīng)由輸出接口傳送給生產(chǎn)機械中的各個電子開關(guān)或電磁開關(guān)。 在采用計算機進行信號處理的控制系統(tǒng)中，計算機處理的信號是以數(shù)碼的形式存在的，也稱為數(shù)字信號，它在時間上是離散的。離散控制理論是研究計算機控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。 在計算機控制系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)中，包括工作于離散狀態(tài)下的計算機和具有連續(xù)工作狀態(tài)的被控對象兩大部分。被控量一般為連續(xù)變化的物理量（位移、速度、壓力、流量、溫度等），稱為模擬量，經(jīng)過傳感器檢測轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再經(jīng)過模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器將

45、信號轉(zhuǎn)換成計算機能夠處理的數(shù)字量送入計算機，從而完成了信號的輸入過程。 計算機經(jīng)數(shù)字運算和處理后的數(shù)字信號還需要經(jīng)過（D/A） 轉(zhuǎn)換和保持，轉(zhuǎn)換成連續(xù)信號，再經(jīng)過執(zhí)行機構(gòu)施加到被控對象，實現(xiàn)了信息輸出。A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標(biāo) 模數(shù)模數(shù)(A/D)和數(shù)模和數(shù)模(D/A) (1) 分辨率; 用輸出二進制數(shù)碼的位數(shù)表示。位數(shù)越多，量化誤差越小，用輸出二進制數(shù)碼的位數(shù)表示。位數(shù)越多，量化誤差越小，分辨力越高。常用有分辨力越高。常用有8 8位、位、1010位、位、1212位、位、1616位等。位等。 例如，某例如，某 A AD D轉(zhuǎn)換器輸入模擬電壓的變化范圍為轉(zhuǎn)換器輸入模擬電壓的變化范圍為

46、-10V-10V+10V+10V，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器為換器為8 8位，若第一位用來表示正、負符號，其余位，若第一位用來表示正、負符號，其余 7 7位表示信號幅位表示信號幅值，則最末一位數(shù)字可代表值，則最末一位數(shù)字可代表80mV80mV模擬電壓（模擬電壓（10V10V1 12 27 780mV80mV），），即轉(zhuǎn)換器可以分辨的最小模擬電壓為即轉(zhuǎn)換器可以分辨的最小模擬電壓為80mV80mV。而同樣情況，用一個而同樣情況，用一個1010位轉(zhuǎn)換器能分辨的最小模擬電壓為位轉(zhuǎn)換器能分辨的最小模擬電壓為20mV20mV（10V10V1 12 29 980mV80mV）。）。 (2) 轉(zhuǎn)換精度; 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度= =

47、量程量程/(A/(AD D轉(zhuǎn)換器的分辨力轉(zhuǎn)換器的分辨力* *0.5)0.5) 具有某種分辨力的轉(zhuǎn)換器在量化過程中由于采用了四舍五入具有某種分辨力的轉(zhuǎn)換器在量化過程中由于采用了四舍五入的方法，因此最大量化誤差應(yīng)為分辨力數(shù)值的一半。如上例的方法，因此最大量化誤差應(yīng)為分辨力數(shù)值的一半。如上例8 8位位轉(zhuǎn)換器最大量化誤差應(yīng)為轉(zhuǎn)換器最大量化誤差應(yīng)為40mV40mV（80mV80mVO.5 = 40mVO.5 = 40mV），），全量程的全量程的相對誤差則為相對誤差則為0.40.4（40mV40mV10V10V100100）。）。可見，可見，A AD D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器數(shù)字轉(zhuǎn)換的精度由最大量化誤差決定。實際上

48、，許多轉(zhuǎn)換器末位數(shù)字轉(zhuǎn)換的精度由最大量化誤差決定。實際上，許多轉(zhuǎn)換器末位數(shù)字并不可靠，實際精度還要低一些。數(shù)字并不可靠，實際精度還要低一些。由于含有由于含有A AD D轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊通常包括有模擬處理和數(shù)字轉(zhuǎn)換器的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊通常包括有模擬處理和數(shù)字轉(zhuǎn)換兩部分，因此整個轉(zhuǎn)換器的精度還應(yīng)考慮模擬處理部分（如轉(zhuǎn)換兩部分，因此整個轉(zhuǎn)換器的精度還應(yīng)考慮模擬處理部分（如積分器、比較器等）的誤差。一般轉(zhuǎn)換器的模擬處理誤差與數(shù)字積分器、比較器等）的誤差。一般轉(zhuǎn)換器的模擬處理誤差與數(shù)字轉(zhuǎn)換誤差應(yīng)盡量處在同一數(shù)量級，總誤差則是這些誤差的累加和。轉(zhuǎn)換誤差應(yīng)盡量處在同一數(shù)量級，總誤差則是這些誤差的累加和。例如

49、，一個例如，一個1010位位A AD D轉(zhuǎn)換器用其中轉(zhuǎn)換器用其中9 9位計數(shù)時的最大相對量化誤位計數(shù)時的最大相對量化誤差為差為2 29 90. 5 0.l0. 5 0.l，若模擬部分精度也能達到若模擬部分精度也能達到0.l0.l，則轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn)換器總精度可接近換器總精度可接近0.20.2。 (3) 轉(zhuǎn)換速度; 指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時間，指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時間，如如:100ms(10Hz):100ms(10Hz)；10us(100kHz) 10us(100kHz) 轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時間，即從發(fā)出轉(zhuǎn)換控制信轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時間，即從發(fā)出轉(zhuǎn)換控制信號開始，直到輸出端得到穩(wěn)定的

50、數(shù)字輸出為止所用的時間。轉(zhuǎn)號開始，直到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出為止所用的時間。轉(zhuǎn)換時間越長，轉(zhuǎn)換速度就越低。轉(zhuǎn)換速度與轉(zhuǎn)換原理有關(guān)，如換時間越長，轉(zhuǎn)換速度就越低。轉(zhuǎn)換速度與轉(zhuǎn)換原理有關(guān)，如逐位逼近式逐位逼近式AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度要比雙積分式轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度要比雙積分式AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器高許多。除此以外，轉(zhuǎn)換速度還與轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)，一般位高許多。除此以外，轉(zhuǎn)換速度還與轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)，一般位數(shù)少的（轉(zhuǎn)換精度差）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度高。目前常用的數(shù)少的（轉(zhuǎn)換精度差）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度高。目前常用的AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換位數(shù)有轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換位數(shù)有8位、位、10位、位、12位、位、14位、位、16位等，其轉(zhuǎn)換位等，其轉(zhuǎn)換速度依轉(zhuǎn)換原理和轉(zhuǎn)換位數(shù)不同，一般在幾微秒至幾百毫秒之速度依轉(zhuǎn)換原理和轉(zhuǎn)換位數(shù)不同，一般在幾微秒至幾百毫秒之間。間。 由干轉(zhuǎn)換器必須在采樣間隔由干轉(zhuǎn)換器必須在采樣間隔Ts內(nèi)完成一次轉(zhuǎn)換工作，因此轉(zhuǎn)內(nèi)完成一次轉(zhuǎn)換工作，因此轉(zhuǎn)換器能處理的最高信號頻率就受到轉(zhuǎn)換速度的限制。如換器能處理的最高信號頻率就受到轉(zhuǎn)換速度的限制。如50us內(nèi)內(nèi)完成完