第三章 模拟量输入-输出系统
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计算机控制系统4第三章 (2)
②量程 它是指所能转换的电压范围。如5V、10V等。
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
③转换精度 它是指转换后所得结果相对于实际值的准确
度。A/D转换器的转换精度取决于量化误差q、微分线性 度误差DNLE和积分线性度误差INLE 。 积分线性度误差INLE: 在满量程输入范围内，偏离理想转
A/D转换器
PUSH DS
STI MOV AX,DATA
MOV AX,250AH
INT 21H MOV DX,220H
MOV DS,AX
MOV DX,220H IN AL,DX;读数 MOV ADTEMP,AL
MOV AL,21H;发EOI 命令 OUT 20H,AL POP DS;恢复现场 POP DX POP AX IRET
A B C G2A VCC y0 y1 y2
G2B y3 G1 Y7 y4 y5
* 1 * * * 1 1 1 1 1 1 1 1 0 * * * * 1 1 1 1 1 1 1 1
1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1
地
y6
设计时，根据具体接口芯片的要求，AO、 A1用作端口地址。
A/D转换器
例 ： AD574与ISA总线前62根信号线（即PC/XT总线）的接口
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
74LS138 16芯译码器
• A.B.C为选择端 G1、G2A、G2B为允许端 G2=G2A+G2B
G1 G2 C B A Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7
§第二章 输入输出接口与过程通道技术
A/D转换器
微机保护的硬件构成
微机保护的硬件构成
各部分结构及功能如下：
1模拟量输入系统（数据采集系统）
微机系统只能识别数字量，保护所反应的电流、电压等模拟信号需转换为相应的微机系统能接受的数字信号。
2数据处理单元(CPU系统 )
CPU主系统——包括微处理器CPU，只读存储器（EPROM）、随机存取存储器（RAM）及定时器（TIMER）等。
CPU执行存放在EPROM中的程序，对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据进行分析处理，并与存放于E2PROM 中的定值比较，以完成各种保护功能用来分析计算电力系统的有关电量和判定系统是否发生故障，然后按照既定的程序动作。
这是微机保护装置的核心，一般包括：微处理器(CPU)、存储器、定时器等。
CPU是微机系统自动工作的指挥中枢；存储器是用于保存程序和数据；定时器用于触发采样信号，在V/F变换中，是频率信号转换为数字信号的关键部件。
3开关量输入/输出系统
由并行口、光电耦合电路及有接点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号指示及外部接点输入等工作。
输入系统用于采集有接点的量（如瓦斯保护、温度信号等）作为开关量输入；执行通过开关量输出，起动信号、跳闸继电器等，完成保护各种功能。
4人机对话接口
包括打印、显示、键盘、各种面板开关等，其主要功能用于人机对话，如调试、定值调整等。
用于调试、定值整定、工作方式设定、动作行为记录、与系统通信等。
包括：打印、显示、键盘及信号灯、音响或语言告警等。
5通讯接口
用于保护之间通讯及远动。
6电源
电源是微机保护装置重要组成部分，通常采用逆变稳压电源。
3.1-变电站综合自动化系统的间隔层装置(共34张)
对于110KV及以上的高压等级的间隔层装置，为了保证 保护工作的独立性及可靠性，保护装置和测控装置一般是相 互独立的。
2、测控装置：是监控系统的必要组成部分。主要完成对某 一间隔电气量的测量、控制及其他与其对应的电气间隔相关 的任务，它面向的对象主要是断路器或变压器本体等。
第2页，共34页。
3、保护装置：主要完成对某一间隔设备的保护任务。 4、公用间隔层装置：对于这类装置，不同的厂家有着不同的配置，可
为配合自动化系统工程实施，装置提供远动对点测试
功能用以快速检验本地监控和远动主站信息库，免除了监
控及远动人员手动对点的繁琐操作。
主要包括：遥信对点、遥测对点、告警事件对点和动作事 件对点。
为检验装置的通信状况，发现装置或装置所在网络中
可能存在的通信性能缺陷，装置提供相关通信端口的运行
统计信息以提供部分网络诊断数据。
似的表示方法表示软压板，保护定值已经换算为十进制，
控制字用十六进制表示。
第24页，共34页。
第25页，共34页。
（四）装置(zhuāngzhì)参数的整定
上表中，从序号4-40都是数值型定值，修改时只需将
数值修改为确定的值即可；序号1-3分别为控制字1、控制
字2、控制字3，它们是开关型定值，控制着各种保护功能
继电器STJ，Байду номын сангаас于闭锁启动重合闸等；跳闸位置继电器TWJ
和合闸位置继电器HWJ的触点作为断路器的跳、合状态量
送CPU采集。
第9页，共34页。
第10页，共34页。
装置各模块(mó kuài)的作用：
4、通信插件（COM):主要用于光纤通信及通信扩展，包含 一对光纤收发接口、一个LonWorks接口、IRIG-B码对时接 入。
2、测控装置：是监控系统的必要组成部分。主要完成对某 一间隔电气量的测量、控制及其他与其对应的电气间隔相关 的任务，它面向的对象主要是断路器或变压器本体等。
第2页，共34页。
3、保护装置：主要完成对某一间隔设备的保护任务。 4、公用间隔层装置：对于这类装置，不同的厂家有着不同的配置，可
为配合自动化系统工程实施，装置提供远动对点测试
功能用以快速检验本地监控和远动主站信息库，免除了监
控及远动人员手动对点的繁琐操作。
主要包括：遥信对点、遥测对点、告警事件对点和动作事 件对点。
为检验装置的通信状况，发现装置或装置所在网络中
可能存在的通信性能缺陷，装置提供相关通信端口的运行
统计信息以提供部分网络诊断数据。
似的表示方法表示软压板，保护定值已经换算为十进制，
控制字用十六进制表示。
第24页，共34页。
第25页，共34页。
（四）装置(zhuāngzhì)参数的整定
上表中，从序号4-40都是数值型定值，修改时只需将
数值修改为确定的值即可；序号1-3分别为控制字1、控制
字2、控制字3，它们是开关型定值，控制着各种保护功能
继电器STJ，Байду номын сангаас于闭锁启动重合闸等；跳闸位置继电器TWJ
和合闸位置继电器HWJ的触点作为断路器的跳、合状态量
送CPU采集。
第9页，共34页。
第10页，共34页。
装置各模块(mó kuài)的作用：
4、通信插件（COM):主要用于光纤通信及通信扩展，包含 一对光纤收发接口、一个LonWorks接口、IRIG-B码对时接 入。
第3章 过程输入输出通道
；读转换值低4位地址
；读A/D转换低4位 ； 送R2 ；读转换值高8位地址 ；读A/D转换高8 位 ；送R3 ；结束
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3.3 模拟量输出通道
一、模拟量输出通道的结构
1. 共用D/A 转换器形式结构图
保持器
放大变换
通道1
微型 计算 机
D/A 接口 电路 转 换 器
多 路 开 关
保持器
放大变换
线编址，从而有过程通道与存储器独立编址、过程
通道与存储器统一编址等常用方法。
2. 间接编址方式
通过接口对过程通道进行编址，此时的通道地址 不与地址总线相连。
3.2 模拟量输入通道
模入通道的功能是对过程量（即模拟量）进行 变换、放大、采样和模/数转换，使其变为二进制数 字信号并送入计算机 。
一、模拟量输入通道的结构
(2) 器件主要结构特性和应用特性
数字量输入特性
包括码制、数据格式以及逻辑电平。
模拟输出特性
目前D/A芯片多为电流输出型
锁存特性及转换控制
有些 D/A芯片内部不带锁存器，必须外加。
参考电源
参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量。
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三、D/A转换器与单片机的接口 1. DAC0832与8051的接口 （1） 直通方式
INC DPTR MOVX @DPTR , A DJNZ R7,LOOP CLR EX0
； 修改RAM区地址
； 修改通道号 ；启动A/D转换 ；8路未采集完，返回 ；采集完，关中断
LOOP: RETI
；中断返回
AD574（12位）与8051单片机的硬件接口电路。
8051
八、A/D转换器软件编程
CPU获取A/D转换的结果有两种办法：一是用查询、一 是用中断。
模拟量输入、输出通道
在能源管理系统中，模拟量输入/输出通道用于监测 和控制各种能源设备的运行状态，如电力、燃气等 ，实现能源的优化利用和节能减排。
医疗设备
在医疗设备中，模拟量输入/输出通道用于监测患者 的生理参数和实现设备的控制，如监护仪、呼吸机 等。
模拟量输入/输出通道的重要性
80%
提高设备的控制精度
模拟量输入/输出通道能够实时、 准确地反映输入信号的变化，从 而提高设备的控制精度和稳定性 。
模拟量输入通道的参数与性能指标
01
02
03
04
分辨率
分辨率是指模拟量输入通道能 够识别的最小电压或电流值， 通常以位数或比特数表示。高 分辨率的模拟量输入通道能够 提供更精确的测量结果。
线性度
线性度是指模拟量输入通道的 输入与输出之间的线性关系。 理想的线性度应该是100%，但 实际中的线性度可能会受到多 种因素的影响而有所偏差。
根据接口类型，正确连接信号线，避免信号干扰或数据传输不稳定。
接地处理
为了减少电磁干扰和保护设备，应确保良好的接地措施。
接口保护
在接口电路中加入适当的保护元件，如瞬态抑制二极管、滤波电容等， 以防止过压、过流等异常情况对接口造成损坏。
05
模拟量输入/输出通道的调试与校准
调试步骤与注意事项
检查硬件连接
采样速率
精度
采样速率是指模拟量输入通道 每秒钟能够采样的次数，通常 以赫兹（Hz）或千赫兹（kHz） 表示。高采样速率的模拟量输 入通道能够提供更准确的实时 响应。
精度是指模拟量输入通道的实 际输出值与理论输出值之间的 最大偏差。精度越高，表示模 拟量输入通道的误差越小，测 量结果越准确。
03
模拟量输出通道
精度
医疗设备
在医疗设备中，模拟量输入/输出通道用于监测患者 的生理参数和实现设备的控制，如监护仪、呼吸机 等。
模拟量输入/输出通道的重要性
80%
提高设备的控制精度
模拟量输入/输出通道能够实时、 准确地反映输入信号的变化，从 而提高设备的控制精度和稳定性 。
模拟量输入通道的参数与性能指标
01
02
03
04
分辨率
分辨率是指模拟量输入通道能 够识别的最小电压或电流值， 通常以位数或比特数表示。高 分辨率的模拟量输入通道能够 提供更精确的测量结果。
线性度
线性度是指模拟量输入通道的 输入与输出之间的线性关系。 理想的线性度应该是100%，但 实际中的线性度可能会受到多 种因素的影响而有所偏差。
根据接口类型，正确连接信号线，避免信号干扰或数据传输不稳定。
接地处理
为了减少电磁干扰和保护设备，应确保良好的接地措施。
接口保护
在接口电路中加入适当的保护元件，如瞬态抑制二极管、滤波电容等， 以防止过压、过流等异常情况对接口造成损坏。
05
模拟量输入/输出通道的调试与校准
调试步骤与注意事项
检查硬件连接
采样速率
精度
采样速率是指模拟量输入通道 每秒钟能够采样的次数，通常 以赫兹（Hz）或千赫兹（kHz） 表示。高采样速率的模拟量输 入通道能够提供更准确的实时 响应。
精度是指模拟量输入通道的实 际输出值与理论输出值之间的 最大偏差。精度越高，表示模 拟量输入通道的误差越小，测 量结果越准确。
03
模拟量输出通道
精度
微机保护装置硬件原理lppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
3）多路转换开关
通常被测量或被控制量往往可能是几路或 几十路。例如，阻抗、功率方向等都要求对各 个模拟量同时采样，以准确的获得各个量之间 的相位关系，以进行保护计算。
2）低通滤波
采样间隔的倒数称为采样频率。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
要求：采样频率必须大于2倍最大频率，这 采样定理。
因短路瞬间电流、电压中含有高频率信 号，为了防止混叠误差，要求采样频率很高， 势必增加对硬件的要求。实际上目前大多数微 机保护原理多是反映工频量的，或反映某些高 次谐波，故可以在采样之前将最高信号波频率 分量限制在一定频带内。一般在采样前用一个 低通滤波器（ALF）将高频分量滤掉。
为了保持各个输入离散化的同时性对微机继 电保护才有意义。常用的方案是多通道合用 一个A/D转换器，同时采样，依次A/D转换。
通道1
采样保持器1
多
通道2
路
数
采样保持器2
A/D转换器
据
转
.
总
.
线
.
换
.
.
.
器
通道n
采样保持器3
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
VFC式的模数转换是将电压模拟量成比例 地变换为数字脉冲频率，然后由计数器对脉冲 计数，将计数值送给CPU。
第三章模拟量输入通道介绍
当采样通道多至16路时，可直接选用16路模拟开关的芯片，
也可以将2个8路4051并联起来，组成1个单端的16路开关。
例题3-1 试用两个CD4051扩展成一个1×16路的模拟开关。 例题分析：图3-4给出了两个CD4051扩展为1×16路模拟开关的 电路。数据总线D3~D0作为通道选择信号，D3用来控制两个 多路开关的禁止端。当D3=0时，选中上面的多路开关，此时当 经反相器变成低电平，选中下面的多路开关，此时当D2、D1、 D0从000变为111，则依次选通S8~S15通道。如此，组成一个16 路的模拟开关。
在控制系统Байду номын сангаас，对被控量的检测往往采用各种 类型的测量变送器，当它们的输出信号为0 - 10 mA或4 -20 mA的电流信号时，一般是采用电阻分压 法把现场传送来的电流信号转换为电压信号，以下 是两种变换电路。
1. 无源I/V变换
2. 有源I/V变换
1.无源I/V变换
无源I/V变换电路是利用无源器件—电阻 来实现，加上RC滤波和二极管限幅等保护，如 图3-2（a）所示，其中R2为精密电阻。对于0-
当系统各个物理量随时间变化的规律不能用连续函数描述 时，而只在离散的瞬间给出数值，这种系统称为离散系
统。
离散系统的采样形式--有周期采样、多阶采样和随 机采样。应用最多的是周期采样。 周期采样--就是以相同的时间间隔进行采样，即把 一个连续变化的模拟信号y(t)，按一定 的时间间隔T 转变为在瞬时0，T， 2T，…的一连串脉冲序列信号 y*(t)， 如图3-7所示。
R2 + R3 A R4 (b) 有源I/V变换电路 R5 V
(a) 无源I/V变换电路
图 2-2 电流/电压变换电路
图 3-2 电流/电压变换电路
也可以将2个8路4051并联起来，组成1个单端的16路开关。
例题3-1 试用两个CD4051扩展成一个1×16路的模拟开关。 例题分析：图3-4给出了两个CD4051扩展为1×16路模拟开关的 电路。数据总线D3~D0作为通道选择信号，D3用来控制两个 多路开关的禁止端。当D3=0时，选中上面的多路开关，此时当 经反相器变成低电平，选中下面的多路开关，此时当D2、D1、 D0从000变为111，则依次选通S8~S15通道。如此，组成一个16 路的模拟开关。
在控制系统Байду номын сангаас，对被控量的检测往往采用各种 类型的测量变送器，当它们的输出信号为0 - 10 mA或4 -20 mA的电流信号时，一般是采用电阻分压 法把现场传送来的电流信号转换为电压信号，以下 是两种变换电路。
1. 无源I/V变换
2. 有源I/V变换
1.无源I/V变换
无源I/V变换电路是利用无源器件—电阻 来实现，加上RC滤波和二极管限幅等保护，如 图3-2（a）所示，其中R2为精密电阻。对于0-
当系统各个物理量随时间变化的规律不能用连续函数描述 时，而只在离散的瞬间给出数值，这种系统称为离散系
统。
离散系统的采样形式--有周期采样、多阶采样和随 机采样。应用最多的是周期采样。 周期采样--就是以相同的时间间隔进行采样，即把 一个连续变化的模拟信号y(t)，按一定 的时间间隔T 转变为在瞬时0，T， 2T，…的一连串脉冲序列信号 y*(t)， 如图3-7所示。
R2 + R3 A R4 (b) 有源I/V变换电路 R5 V
(a) 无源I/V变换电路
图 2-2 电流/电压变换电路
图 3-2 电流/电压变换电路
建筑设备自动化课件(第三章)
交流接触器工作原理
i
• （2）无触点的电子开关 • 特点： • 可实现高频(4次/S)的通断控制，从而实现对加热器加热容 量的精确、平滑调节 • 受负载功率限制，成本随负载功率急剧增加
• 3.3.2风机、制冷压缩机的电机控制
• 1.常用几种控制方式 • (1)直接启停控制 • 对一个交流接触器控制
• 2.直接数字控制器（DDC）
• a 组成
•
微处理器、过程输入输出通道
• 过程输入输出通道包括：
•
• • • • 数字量输入通道 DI 数字量输出通道 DO 模拟量输入通道 AI 模拟量输出通道 AO 串行通信通道 UART
b 原理 • 通过模拟量输入通道（AI）开关量输入通道（DI）采集实 时数据，按照预先选用的控制规律（PID、前馈等）进行运算， 并通过模拟量输出通道（AO）和开关量输出通道（DO）直接控 制现场设备，实现对生产过程的闭环控制。
•
• • • •
•
电动风阀结构与原理
• • • • •
• •
2.热敏电压型
如热电偶
特点: 一致性好,灵敏度差,价廉
3.IC型感温元件 典型的智能传感器，直接以数字通信 方式 输出测出 的温度数据的 感温元件，是今后传感器的发展方向
• b 湿度传感器 • 测量相对湿度： • 电容： • 氯化锂露点式温度计
• c 各种开关传感器
• 压力开关 • 特点: 可以改变压力开关报警输出的压力设定值；使 用前需进行标定；不能直接带动功率过大的电动设备。 • • 流速开关 • • 水位开关 • 微压差报警开关
3.1恒温恒湿空调机及其控制管理要求
分任务实现:
设备启停 工况调节 安全保护 状态监测 远程管理
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• 异步采样：即定时采样，Ts为常数，采样 频率fs不随模拟输入信号的基波频率f1变化 而调整
连接协议：MODBUS、CDT等多种常用协议 用户提供的其他协议
接口类型：以太网接口、RS232、RS485接口
扩展接口：插板式设计，接口数量可以按需求任意配置（不大于最大配置）
性能：
接口速率：以太网接口，10Mb/S 2400、4800、9600、19200bit/s
RS232/RS485，300、600、1200、
DEC 3000 AXP Alpha
CONTROL CENTRE
网络
通信管理机
RS232/484
保测控 保测控 保测控 保测控 护量制 护量制 护量制 护量制
返回
应用：
电动机监控、远方泵站监控、变配电自动 化、工厂自动化，抄表系统
配置：
网络接口： 以太网接口 路 数：4路
串行接口： RS232/RS485接口 路 数： 16路
Low-pass filter
• passes low-frequency signals but attenuates 消弱、衰减 (reduces the amplitude of) signals with frequencies higher than the cutoff关断 frequency.
• EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,电可擦可编程只读存储器
管理机模式
B8
C1 T1
B1
B3
B4
B9
Station A C2 T2
B2 B7
B5
B6
C7
1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123
个采样保持器和A/D转换器进行采样和转换 • A/D转换器（Analog to Digit Converter) 将模拟量转换
成数字量
电压形成回路
• 滤波器是一种选频装置，它允许输入信号 中的特定频率成分通过,同时抑制或极大地 衰减其它频率成分。
• 根据滤波器的选频特性，一般将滤波器分 为低通、高通、带通和带阻四种，
对时接口： RS232/RS485接口（GPS接 口），占用标准串行接口 对时脉冲1路
人机接口：汉字液晶显示/键盘（面板） 1 路隔离串行通信接口（RS232），连接PC 机
电 源：AC220V/DC220V
机 箱：19英寸标准工业机箱
功能：
连接设备：数据采集设备、保护设备、远方控制设备、智能仪表、其它智 能设备。
电源范围：AC220V±20%、50Hz或DC220V±20%
安装形式：嵌入式
第三章 模拟量输入/输出系统爱模拟电路，一种细微而极致的美； 爱上数字电路，一种严谨而慎密的美； 爱上程序代码，一种自由而奔放的美； 爱上布线路板，一种优雅而流畅的美。
变电站综合自动化系统的微机系统 结构
• 微型机系统 • 开关量输入/输出回路 • 人机对话回路 • 通信回路 • 电源 • 模拟量输入/输出回路
• SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)数据采集与监视控制系统
• SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力 系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集 与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系 统以及电气化铁道上又称远动系统。
• SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与 调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行 监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、 参数调节以及各类信号报警等各项功能。
• 时间取量化的过程称之为采样，即在给定的时刻 对连续的信号进行测量。
• 采样周期Ts • 采样频率fs
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
1.2
PCM 脉冲
3
4
3
（有量化误差）
3
4
1
011 100 011 011 001 100
PCM 输出 011100011011001100
采样方式（单一通道采样方式）
模拟信号波型
V(t)
0
t
数字信号波型
V(t)
0
t
模拟量输入通道的构成
• 电压形成回路 进一步的降低和变换电压和电流 • 模拟低通滤波（ALF）阻止频率高于某一数值的信号进入
A/D转换系统 • 采样保持器（Sample Holder）测量模拟信号在某一个时
刻的瞬时值并保持 • 多路转换开关（Multiplexer）可以使多个模拟量共用一
• 其对应的幅频特性如图所示，图中虚线为 理想滤波器的幅频特性。
⑴低通滤波器 通频带为0-fC2， fC2-∞为阻带。 ⑵高通滤波器 与低通滤波器相反,通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。 ⑶带通滤波器 通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。 ⑷带阻滤波器 与带通滤波器相反，阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。
采样及采样保持电路
电力系统中的模拟量有三种形式
• 快速变化的交流电流、交流电压等交流量 • 变化缓慢的控制母线及操作母线的直流电
压量 • 变化缓慢的非电量
采样
• 量化过程：1、把时间的连续信号按一定的时间 间隔变成时间的离散序列，称之为时间取量化； 2、逐一将离散信号电平转换为二进制数表示的 数字量，称之为幅值取量化。
• It is sometimes called a high-cut filter
Question:为什么要在模拟量输入通 道中设置低通滤波器？
模拟量输出通道组成
• 接口电路interface circuit • 输出锁存output flip-latch • D/A转换器 Digital to Analog converter • 放大驱动电路magnify and drive circuit
• RAM Random-access memory
• ROM Read Only Memory
• EPROM Electrically Programmable Read -Only Memory 电可编程序只读存储器; Erasable Programmable Read Only Memory,可擦可编程 只读存储器; = erasable PROM, 可擦(可)编程只 读存储器
连接协议：MODBUS、CDT等多种常用协议 用户提供的其他协议
接口类型：以太网接口、RS232、RS485接口
扩展接口：插板式设计，接口数量可以按需求任意配置（不大于最大配置）
性能：
接口速率：以太网接口，10Mb/S 2400、4800、9600、19200bit/s
RS232/RS485，300、600、1200、
DEC 3000 AXP Alpha
CONTROL CENTRE
网络
通信管理机
RS232/484
保测控 保测控 保测控 保测控 护量制 护量制 护量制 护量制
返回
应用：
电动机监控、远方泵站监控、变配电自动 化、工厂自动化，抄表系统
配置：
网络接口： 以太网接口 路 数：4路
串行接口： RS232/RS485接口 路 数： 16路
Low-pass filter
• passes low-frequency signals but attenuates 消弱、衰减 (reduces the amplitude of) signals with frequencies higher than the cutoff关断 frequency.
• EEPROM Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,电可擦可编程只读存储器
管理机模式
B8
C1 T1
B1
B3
B4
B9
Station A C2 T2
B2 B7
B5
B6
C7
1252 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123 123
个采样保持器和A/D转换器进行采样和转换 • A/D转换器（Analog to Digit Converter) 将模拟量转换
成数字量
电压形成回路
• 滤波器是一种选频装置，它允许输入信号 中的特定频率成分通过,同时抑制或极大地 衰减其它频率成分。
• 根据滤波器的选频特性，一般将滤波器分 为低通、高通、带通和带阻四种，
对时接口： RS232/RS485接口（GPS接 口），占用标准串行接口 对时脉冲1路
人机接口：汉字液晶显示/键盘（面板） 1 路隔离串行通信接口（RS232），连接PC 机
电 源：AC220V/DC220V
机 箱：19英寸标准工业机箱
功能：
连接设备：数据采集设备、保护设备、远方控制设备、智能仪表、其它智 能设备。
电源范围：AC220V±20%、50Hz或DC220V±20%
安装形式：嵌入式
第三章 模拟量输入/输出系统爱模拟电路，一种细微而极致的美； 爱上数字电路，一种严谨而慎密的美； 爱上程序代码，一种自由而奔放的美； 爱上布线路板，一种优雅而流畅的美。
变电站综合自动化系统的微机系统 结构
• 微型机系统 • 开关量输入/输出回路 • 人机对话回路 • 通信回路 • 电源 • 模拟量输入/输出回路
• SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)数据采集与监视控制系统
• SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力 系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集 与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系 统以及电气化铁道上又称远动系统。
• SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与 调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行 监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、 参数调节以及各类信号报警等各项功能。
• 时间取量化的过程称之为采样，即在给定的时刻 对连续的信号进行测量。
• 采样周期Ts • 采样频率fs
原始信号
PAM脉冲
3.2
3.9 2.8
3.4
4.2
1.2
PCM 脉冲
3
4
3
（有量化误差）
3
4
1
011 100 011 011 001 100
PCM 输出 011100011011001100
采样方式（单一通道采样方式）
模拟信号波型
V(t)
0
t
数字信号波型
V(t)
0
t
模拟量输入通道的构成
• 电压形成回路 进一步的降低和变换电压和电流 • 模拟低通滤波（ALF）阻止频率高于某一数值的信号进入
A/D转换系统 • 采样保持器（Sample Holder）测量模拟信号在某一个时
刻的瞬时值并保持 • 多路转换开关（Multiplexer）可以使多个模拟量共用一
• 其对应的幅频特性如图所示，图中虚线为 理想滤波器的幅频特性。
⑴低通滤波器 通频带为0-fC2， fC2-∞为阻带。 ⑵高通滤波器 与低通滤波器相反,通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。 ⑶带通滤波器 通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。 ⑷带阻滤波器 与带通滤波器相反，阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。
采样及采样保持电路
电力系统中的模拟量有三种形式
• 快速变化的交流电流、交流电压等交流量 • 变化缓慢的控制母线及操作母线的直流电
压量 • 变化缓慢的非电量
采样
• 量化过程：1、把时间的连续信号按一定的时间 间隔变成时间的离散序列，称之为时间取量化； 2、逐一将离散信号电平转换为二进制数表示的 数字量，称之为幅值取量化。
• It is sometimes called a high-cut filter
Question:为什么要在模拟量输入通 道中设置低通滤波器？
模拟量输出通道组成
• 接口电路interface circuit • 输出锁存output flip-latch • D/A转换器 Digital to Analog converter • 放大驱动电路magnify and drive circuit
• RAM Random-access memory
• ROM Read Only Memory
• EPROM Electrically Programmable Read -Only Memory 电可编程序只读存储器; Erasable Programmable Read Only Memory,可擦可编程 只读存储器; = erasable PROM, 可擦(可)编程只 读存储器