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开关量输入输出通道 与顺序控制

开关量输入输出通道 与顺序控制. (8 学时 ). 训练目的. 1. 了解计算机如何采集工业系统中的开关量运行状态。 2. 了解计算机如何输出开关信号控制工业系统运行。. 设备与器材. IPC-610 工业控制计算机 数据采集控制板卡（ PCL-812PG) PCLD-880 REV. A1 端子板 20 芯扁平电缆 自制 DI/DO 通道电路板 各色导线若干 螺丝刀. 工业控制系统的一种构建方式 —— 工控机＋采集卡 + 端子板. 人 - 机界面. 机 - 机界面. 工 业 系 统. 数据通道. 端子板 （电气连接）. 采集卡.

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开关量输入输出通道 与顺序控制

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Presentation Transcript

  1. 开关量输入输出通道与顺序控制 (8学时)

  2. 训练目的 • 1.了解计算机如何采集工业系统中的开关量运行状态。 • 2.了解计算机如何输出开关信号控制工业系统运行。

  3. 设备与器材 • IPC-610工业控制计算机 • 数据采集控制板卡（PCL-812PG) • PCLD-880 REV. A1端子板 • 20芯扁平电缆 • 自制DI/DO通道电路板 • 各色导线若干 • 螺丝刀

  4. 工业控制系统的一种构建方式——工控机＋采集卡+端子板工业控制系统的一种构建方式——工控机＋采集卡+端子板 人-机界面 机-机界面 工 业 系 统 数据通道 端子板 （电气连接） 采集卡 人和计算机能相互交换信息

  5. 数据通道 工业系统 数据总线 数据通道的分类

  6. ACL-8112PG数据采集卡介绍 • 16路开关量输入通道DI(digital input) • 16路开关量输出通道DO(digital output) • 16路单端模拟输入通道A/D(analog to digital) • 2路模拟输出通道D/A(digital to analog) • 12位数据采集卡

  7. ACL-8112PG数据采集板卡

  8. ACL-8112PG采集卡在工控机中的安装 (AD/DA) (DO) • CN1：开关量输出 • CN2：开关量输入 • CN3：模拟量单端输入与输出 (DI)

  9. 端子板 PCLD-880端子板

  10. 端子板介绍 • 作用： 1. 是采集卡与每一个信号调理电路或驱动装置之间的电气连接部件； 2. 可以对每路信号实现简单的调理（如：经电阻衰减、分流、或经过RC低通滤波等） • 选用原则： 能够与所选采集卡的信号位数和通道数目配合使用。

  11. 采集卡和端子板构成的数据通道

  12. ACL-8112PG采集卡和端子板对应关系 至采集卡CN2 ( DI ) 至采集卡CN1 ( DO )

  13. 数据采集卡 接口 20芯扁平线

  14. 注意凸凹槽的对应

  15. 寻址方式 • 计算机按地址访问各个外部设备的端口(I/O port) • 采集卡：集多通道于一体，具有多个端口，每个端口都有各自的端口地址。 • 板卡端口地址＝基地址 ＋偏移量 • 本板卡基地址＝0x220 (由板卡跳线所决定) • 偏移量地址：由所用的寄存器决定 Base offset

  16. 寻址方式说明： 3 基地址 楼栋编号 523 ？ 偏移地址 房屋编号 3523 寻址的地址 门牌号 楼栋编号 房屋编号

  17. I/O端口地址定义

  18. 开关量输入输出寄存器 DI: 16个开关输入量的低高字节分别占用输入通道地址Base+6和Base+7 数据格式如下： DO: 16个开关输出量的低高字节分别占用输出通道地址Base+13和Base+14 数据格式如下：

  19. DI/DO电路板

  20. 电源 DO 接线端 红色发光二极管对应DO通道输出 DI 接线端 光电对管控制绿灯状态，对应DI通道输入 DI/DO电路板

  21. 训练内容—开关量通道演示 1、 运行演示程序 (桌面test.exe演示程序) 说明： • 演示程序位置：桌面→test.exe • 进入“开关量通道” • DI：遮挡光电对管，观察接收的输入状态 • DO：置0或1控制输出，观察红色发光二极管的亮暗状态 • 体会DI和DO通道的意义和作用

  22. 训练内容接线示意图 Warning: 关机状态下接线！ 仔细检查无误后再开机！ 六线 六线

  23. 注意事项 • 在关机状态下，正确连接工控机、端子板、DI/DO电路板之间的电缆和导线！ • 正确调节DI/DO电路板的电源电压！（用直流稳压电源供电时）

  24. 采集板卡数据输入/输出说明 Outportb(地址，数值) Inportb(地址)

  25. 训练2、简单例程的运行 例1 开关量的输入： int BASE_ADDRESS=0x220; main() { int DI_in; DI_in =inportb(BASE_ADDRESS+6); printf(“\n%d”, DI_in ); } 例2 开关量的输出： int BASE_ADDRESS=0x220; main() { int DO_out; DO_out =10； outportb(BASE_ADDRESS+13, DO_out); }

  26. 作业 • 阅读并注释附录4的例程；

  27. 开关量输入输出通道与顺序控制 第二讲

  28. 本次课的主要内容 • 上次课主要知识点的回顾； • 进一步熟悉控制系统中常用的几个函数； • DI、DO范例讲解； • 补充知识：C语言程序调试过程； • 上机训练，单步运行例程，熟悉调试过程，进一步理解I/O端口输入输出函数。

  29. 数据通道 工业系统 数据总线 回顾：数据通道的分类

  30. 回顾：寻址方式 • 计算机按地址访问各个外部设备的端口(I/O port) • 采集卡：集多通道于一体，具有多个端口，每个端口都有各自的端口地址。 • 板卡端口地址＝基地址 ＋偏移量 • 本板卡基地址＝0x220 (由板卡跳线所决定) • 偏移量地址：由所用的寄存器决定 Base offset

  31. 回顾：I/O端口地址定义

  32. Turbo c的输入、输出函数 • 格式输入输出函数： • 格式输入函数：scanf(格式控制，地址列表） 例： scanf(“%d,%d”,&n,&m)； • 格式输出函数： printf(格式控制，输出列表） 例：printf(“This’s a test!\n %d”, n)； • I/O 端口读写： • 输入函数： inportb(端口地址) /*读端口(寄存器)*/ 例：DI_in=inportb(0x220+6)； • 输出函数： outportb(端口地址，变量名) /*写端口(寄存器)*/ 例：outportb(0x220+13,out)；

  33. 键盘控制 bioskey(int cmd)它在bios.h头文件中进行了说明该函数实际上调用了BIOS的INT16H中断，参数用来确定bioskey()如何操作

  34. DI通道程序 int BASE_ADDRESS=0x220; int creat_DI(int *DI_NUM, int num) { int i=0; for(i=0;i<6;i++) DI_NUM[i]=(num>>i)&0x01; return; } 指针变量

  35. DI通道程序 int BASE_ADDRESS=0x220; /*设置板卡基地址*/ int creat_DI(int *DI_NUM, int num) { int i=0; for(i=0;i<6;i++) DI_NUM[i]=(num>>i)&0x01; /*取第i位数*/ return; /*返回到调用函数*/ } /*DI子函数，目的是把字节中的每一位取出，放入数组*/ 指针变量

  36. creat_DI子函数说明1 Num=14 右移一位 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 i=1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 与 与 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 i=0 DI_NUM[0]=0 DI_NUM[1]=1

  37. creat_DI子函数说明2 0 0 0 0 1 1 1 0 i=2 右移2位 右移5位 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 i=5 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 与 与 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 DI_NUM[2]=1 DI_NUM[5]=0

  38. Num=14 0 0 0 0 1 1 1 0 DI_NUM[0]=0DI_NUM[1]=1DI_NUM[2]=1DI_NUM[3]=1 DI_NUM[4]=0DI_NUM[5]=0 creat_DI子程序说明 int BASE=0x220; int creat_DI(int *DI_NUM, int num) { int i=0; for(i=0;i<6;i++) DI_NUM[i]=(num>>i)&0x01; return; } creat_DI子函数功能：获取整数的位值

  39. DI通道程序(续) main() { int DI[6]={0}; int DI_out; char c; clrscr(); while(1) { DI_out=inportb(BASE_ADDRESS+6); creat_DI(DI,DI_out); printf(“\n%d,%d,%d,%d,%d,%d\n”,DI[0],DI[1],DI[2],DI[3], DI[4],DI[5]); printf("\n Press n to next and other key to quit!\n"); c=bioskey(0); if(c=='n'||c=='N') continue; else return; } }

  40. DI通道程序(续) main() /*DI主函数*/ { int DI[6]={0}; int DI_out; char c; /*定义数组和变量*/ clrscr(); /*清屏*/ while(1) { DI_out=inportb(BASE_ADDRESS+6); /*读DI低字节*/ creat_DI(DI,DI_out); /*调用子函数*/ /*把DI低字节寄存器中每一个输入的开关量取出放入数组*/ printf(“\n%d,%d,%d,%d,%d,%d\n”,DI[0],DI[1],DI[2],DI[3], DI[4],DI[5]); /*显示输入的开关量*/ printf("\nPress n to next and other key to quit!\n"); c=bioskey(0); /*BIOS接口调用函数，返回从键盘上输入的字符*/ if(c=='n'||c=='N') continue; /*结束本次循环，继续下次循环*/ else return; /*退出*/ } }

  41. DO通道程序 int BASE_ADDRESS=0x220; int creat_DO(int *DO_NUM) { int temp=0; int i=0; for(i=5;i>0;i--) { temp=(temp+DO_NUM[i])*2; } return temp+DO_NUM[0]; }

  42. DO通道程序 int BASE_ADDRESS=0x220; /*设置板卡基地址*/ int creat_DO(int *DO_NUM) { int temp=0; int i=0; for(i=5;i>0;i--) { temp=(temp+DO_NUM[i])*2; /*每次左移一位*/ } return temp+DO_NUM[0]; } /*DO子函数，目的是把存于数组中的位合成字节*/

  43. 解码 a5 a4 a3 a2 a1 a0 25 24 23 22 21 20 25 *a5+ 24 *a4+ 23 *a3+ 22 *a2 + 21 *a1+20 *a0 (((((a5 *2+a4) *2+ a3 ) ) *2+a2 ) *2 +a1)*2+ a0 DO通道程序(续) int creat_DO(int *DO_NUM) { int temp=0; int i=0; for(i=5;i>0;i--) { temp=(temp+DO_NUM[i])*2; } return temp+DO_NUM[0]; } 将位输入变为整数 累加器

  44. DO通道程序(续) main() { int DO[6]; int DO_out; char c; while(1) { printf("\nPlease set:eg.1,1,0,1,0,1\n"); scanf(“%d,%d,%d,%d,%d,%d”,&DO[0],&DO[1],&DO[2],&DO[3], &DO[4],&DO[5]); DO_out=creat_DO(DO); outportb(BASE_ADDRESS+13, DO_out); printf("\nPress n to next and other key to quit!\n"); c=bioskey(0); if(c==‘n’||c==‘N’) continue; else break; } outportb(BASE_ADDRESS+13,0); }

  45. DO通道程序(续) main() /*DO主函数*/ { int DO[6]; int DO_out; char c; /*定义数组和变量*/ while(1) { printf("\nPlease set:eg.1,1,0,1,0,1\n"); scanf(“%d,%d,%d,%d,%d,%d”,&DO[0],&DO[1],&DO[2],&DO[3], &DO[4],&DO[5]); /*输入控制开关量*/ DO_out=creat_DO(DO); /*调用子函数*/ /*把6个控制开关量合成字节*/ outportb(BASE_ADDRESS+13, DO_out); /*写DO低字节*/ printf("\nPress n to next and other key to quit!\n"); c=bioskey(0); /*BIOS接口调用函数，返回从键盘上输入的字符*/ if(c==‘n’||c==‘N’) continue; /*结束本次循环，继续下次循环*/ else break; /*跳出本层循环*/ } outportb(BASE_ADDRESS+13,0); /*DO低字节清零*/ }

  46. 运行环境设置 • 第一次上机时，如果一个简单正确的程序却无法运行，需要检查一下运行环境是否设置正确。

  47. 窗口操作 • 在TC 界面下，屏幕上半部分是编辑窗口，下半部分是信息窗口。如果想把编辑窗口扩大到整屏，可按【F5】键，这时信息窗口将被遮住，再按【F5】键又可以恢复成上下两个窗口。因此【F5】键就象一个电源开关。如果编辑窗口被扩大到整屏，而又想看一下信息窗口，可使用【F6】进行窗口切换。如果在程序执行时又开了观察窗口，【F6】可以对三个窗口进行切换，切换过程是按一个方向循环。 • 在Windows 中运行TC，所打开的窗口往往较小，边框线也不对。按【Alt】+【Enter】键可以使窗口最大化，成为仿真Dos 界面。再按【Alt】+【Enter】又会恢复较小窗口。

  48. 程序调试 ①让程序执行到中途暂停以便观察阶段性结果： 方法一：使程序执行到光标所在的那一行暂停。 （1）把光标移动到需暂停的行上； （2）按【F4】或执行菜单Run 中的“Go to Cursor”操作。当程序执行到该行将会暂停。如果把光标移动到后面的某个位置，再按【F4】，程序将从当前的暂停点继续执行到新的光标位置，第二次暂停。 方法二：把光标所在的那一行设置成断点，然后按【Ctrl】+【F9】执行，当程序执行到该行将会暂停。设置断点的步骤为： （1）把光标移动到需暂停的行上； （2）按【Ctrl】+【F8】或执行菜单“Break/watch”中的“Toggle breakpoint”操作。 注意：不管是通过光标位置还是断点设置，其所在的程序行必须是程序执行的必经之路，亦即不应该是分支结构中的语句，因为该语句在程序执行中受到条件判断的限制，有可能因条件的不满足而不被执行。这时程序将一直执行到结束位置或下一个断点位置。

  49. 程序调试 （续） ②设置需观察的结果变量 按照上面的操作，可使程序执行到指定位置时暂停，其目的是为了查看有关的中间结果。按【Ctrl】+【F7】或菜单“Break/watch”中的“Add watch”操作，屏幕上将会弹出小窗口供输入查看变量，如下图所示，我们输入了变量i 进行查看。

  50. 程序调试 （续） ③ 单步执行 当程序执行到某个位置时发现结果已经不正确了，说明在此之前肯定有错误存在。如果能确定一小段程序可能有错，先按上面步骤暂停在该小段程序的头一行，再输入若干个查看变量，然后单步执行，即一次执行一行语句，逐行检查下来，看看到底是哪一行造成结果出现错误，从而能确定错误的语句并予以纠正。 单步执行按【F8】或执行菜单Run 中的“Step over”操作。如果遇到自定义函数调用，想进入函数进行单步执行，可按【F7】或执行菜单Run 中的“Trace into”操作。对不是函数调用的语句来说，【F7】与【F8】作用相同。但一般对系统函数不要使用【F7】。

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