数字量的输入输出控制方式
YC1008数字量输入输出模块使用说明书V1.0
YC1008数字量输入输出模块使用说明书V1.0目录一．模块介绍二．技术参数三．模块的型号四．模块尺寸、模块引脚定义、隔离特性五．模块使用说明六．通讯协议七．模块的MODBUS-RTU协议功能码与数据对应表版本记录：V1.0 2011-11-20 版本创建一．模块介绍YC1008数字量输入输出模块广泛应用于工业控制系统，具有广泛的使用意义。
YC1008模块的主要特点如下：1. YC1008系列模块通过隔离变压器和隔离光耦实现了供电电路、数字量输入、数字量输出、通讯电路的相互隔离，模块具有很强的稳定性和抗干扰能力。
2.单电源供电，隔离在模块内部通过隔离变压器和隔离光耦实现，隔离电压2500V。
3. YC1008系列模块实现8路数字量的输入和8路数字量的输出功能。
4. 通讯接口为RS485或232，通讯波特率等参数可配置，通讯协议为MODBUS-RTU。
二．技术参数供电电源1. 供电电压：DC12V或DC24V，电源反接保护。
2. 电流消耗：<35mA+继电器功耗。
数字量输入1. 共有8个数字量输入通道，可以接收多种输入信号：无源开关信号(逻辑0表示断开，逻辑1表示闭合)；输入信号可以接集电极开漏(OC)输出信号、接近开关信号；输入信号也可以是有源信号(逻辑0表示3~35V，逻辑1表示0~0.5V表示闭合)。
2. 内部采用隔离变压器和隔离光耦实现了输入信号和电源的隔离，隔离电压2500V。
数字量输出1.8路数字量输出信号。
2.数字量输出通过继电器(常开触点)或集电极开漏输出(OC)两种方式实现。
3.该模块配有两种继电器输出：1) 继电器触点负载容量10A/277V AC；2) 继电器触点负载容量30A/240V AC。
4.继电器输出部分采用大电流铺铜设计，有利于大电流正常通过继电器。
5. 继电器触点负载容量30A/240V AC的相应端子选用管脚间距更大的端子，有利于提高高电压应用的安全性。
综合技术参数1. 通讯接口：RS485或RS232，通讯接口采用防雷和抗干扰设计，通讯接口光电隔离，隔离3000VDC。
Bachmann控制器使用说明
目录一. 概述 (2)二. 硬件模块介绍 (3)1.1CPU模块 (3)1.2电源模块 (4)1.3FM211 (5)1.4 CM202 (6)1.5 RS204 (6)1.6 AIO288 (7)1.7DIO248/280 (11)1.8 PTAI216 (13)1.8CNT204 (16)1.10 FS211/N (17)1.11 DI232 (18)1.12 DIO216 (20)三. 控制器的启动 (22)2.1 启动参数 (22)2.2 启动步骤 (24)四. SolutionCenter编程环境介绍 (31)4.1 Device Manager (31)Bachmann 控制器使用说明书一. 概述巴赫曼控制器是一个来自奥地利的工业自动化控制设备，被称为风机专用控制器。
它运行基于Vxworks的实时操作系统，支持多任务，具有强大的内存管理、界面编程等功能。
巴赫曼公司提供的SolutionCenter软件，是支持巴赫曼控制器的编译环境。
通过此软件可以使用C/C++编程并且生成可执行文件下载到控制器运行；或者是查看控制器的配置信息、以及控制器内运行的程序信息等；还可通过自带的java编译环境，编写与控制器关联的界面程序。
二. 硬件模块介绍1.1CPU模块指示灯：RUN灯亮时（绿色）：控制器在Run模式下运行良好INT灯亮时（黄色）：系统正在初始化ERR灯亮时（红色）：控制器重启/运行错误INT和ERR等同时亮时（黄色，红色）：系统运行在test模式下拨码：MPC240有两个拨码盘，下面的是高位，上面的是低位。
高位的拨码盘决定控制器运行模式，当高位拨码盘打到0~D之间，控制器运行在RUN模式；当高位拨码盘打到E，控制器运行在TEST模式；当高位拨码盘打到E，控制器运行在PROG模式。
三种模式区别：PROG模式：用来对控制器中PC卡进行编程，此时从flash0启动。
（一般不使用）TEST模式：用来对控制器进行调试，一般用来修改控制器IP和启动路径。
PLC常用的输入输出元件
PLC常用的输入输出元件输入（Input）模块和（Output）模块简称为I/O模块，它们是PLC系统的眼、耳、手、脚，是联系外部现场设备和CPU模块的桥梁。
CPU模块集成了输入电路和输出电路。
而无论是输入模块采集信号还是输出模块输出信号，都需要一些外部元件设备的帮忙，这次我们来就简单的介绍一下PLC常用的输入输出元件。
➢按钮按钮是主令元件，只能发信号给PLC，当PLC接收到按钮的电压变化，即0到1或者是1到0或通、断信号后，根据PLC中的逻辑控制程，计算控制结果，然后输出到阀，或电机，或继电器，使设备工作。
一般按钮按到PLC的输入点后，电压到时，会通过光藕合管发信号映像到PLC的输入区。
➢选择开关选择开关是把分接选择器和切换开关的功能结合在一起，能承载、通断电流的一种开关装置。
有2段、3段和组合开关。
万能开关及凸轮转换器这些都是选择开关。
常用的就是转换开关。
具体实现什么功能，主要根据程序和电路来决定。
主要就是各种设备的操作功能的转换➢拨码开关拨码开关（也叫DIP开关，拨动开关，超频开关，地址开关，拨拉开关，数码开关，指拨开关）是一款用来操作控制的地址开关，采用的是0/1的二进制编码原理。
通俗的说也就是一款能用手拨动的微型的开关，所以也通常叫指拨开关的也很多。
数字电路通常用 BCD 码表示十进制，用高、低电平表示二进制的 1 、0 ，拨码开关内部的机械触点把对应的十进制数转换成 8421码（BCD 码的一种），用来输入数据。
如定时器的定时时间、信号发生器的频率、计数器的脉冲数量等参数。
➢限位开关限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。
当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接点闭合。
由开关接点开、合状态的改变去控制电路和电机。
限位开关的应用方面很多，很多电器里面都有它的身影。
它主要是起连锁保护的作用。
第2章(1)模拟量输入通道讲解
在计算机控制系统中，为了实现对生产过程的
控制，要将生产现场的各种被测参数转换成数字
计算机能够接受的形式，计算机经过计算、处理 后的结果还需要变换成合适的控制信号输出至被 控对象。以控制执行机构的动作。因此，在计算 机和被控对象之间，必须设置进行信息传递和转
换的连接通道，即过程通道。
3、集成采样保持器
集成采样保持器将采样电路、保持器制作在 一个芯片上，保持电容外接，由用户选用。电容 的大小与采样频率及要求的采样精度有关。 集成采样保持器分三类：
1、用于通用目的的芯片， 如AD583K,AD582,LF398； 2、高速芯片，如THS-0025,THC-0300等； 3、高分辨率芯片，如SHA1144等。
现以4位A/D转换器把模拟量7转换为二进制数0111为例，说 明逐位逼近式A/D转换器的工作原理。
电压 第一次 预测 模拟 电压 第四次 第三次 预测 第二次 预测 预测
(1000) (0100) (0110) (0111)
D3
0
D2
D1
D0
时间
逐次逼近式ADC 逐次逼近式A/D原理概述
N 位的逐次逼近式 A/D 转换器 , 由 N 位寄存器、 N位D/A转换器、比较器、逻辑控制电路、输出 缓冲器等五部分组成。 工作原理：启动信号作用后，时钟信号先 通过逻辑控制电路使N位寄存器的最高位DN-1为 1 ，以下各位为 0 ，这个二进制代码经 D/A 转换 器转换成电压U0（此时为全量程电压的一半） 送到比较器与输入模拟电压UX比较。若UX>U0， 则保留这一位；若UX<U0，则DN-1 位置0。
注：1、在实际系统中，《T ，即近似地认为采样信号
数字量的输入输出控制方式
一、输入/输出接口
2.I/O接口电路 • （1）输入设备的I/O 接口要起到三态门的作用 • 在总线结构的微机系统中,任一时刻只能有一个设备利用 总线进行数据传送,输入设备的数据线应通过三态门与系 统相连.
一、输入/输出接口
• (2)输出设备的I/O 接口要起到锁存的作用 在总线结构的微机系统中,CPU送出的数据以广播 的形式在数据线上传出.CPU要利用总线不停的传 送数据,总线上的数据变化快,如何使慢速设备有足 够的时间处理数据?
二、CPU对输入/输出数据控制 的方式
• 4、DMA传送方式 • 实现方法:某个I/O设备需要传送时,经过DMA控制器 (DMAC)发出总线请求信号,CPU响应后暂停正在执行的 当前指令,交出总线控制权,DMAC接管总线,发出要访问 的存储器的地址及读(写)控制信号,同时也对该I/O设备 的数据端口发出读(写)控制信号,使存储器和I/O设备直 接通过数据总线完成传送.DMAC还可以进行地址修改和 字节计数,在一次请求得到响应后完成一批数据的传送,然 后撤销总线请求信号,CPU收回总线控制权,继续完成被打 断的指令。 • DMA传送方式的特点: • (1)外设和内存之间,直接进行数据传送,不通过CPU,传送 效率高.适用于在内存与高速外设、或两个高速外设之间 进行大批量数据传送。 • (2)电路结构复杂,硬件开销较大。
数字量的输入输出控 制方式
一、输入/输出接口
• 1.I/O接口的作用 • （1）实现信号的交换 • 一是实现信息性质的交换，因计算机使用的是数 字信号，而又些外围设备需要提供的是模拟信号， 两者必须通过接口进行交换；二是实现传输方式 的交换，因计算机内部的信息都是以并行方式进 行传送的，而进行计算机通信时，信号常以串行 方式传送，因此，I/O接口电路必须具有把串行数 据变换成并行传送的功能。
第四章数字量输入输出通道
（2）输出驱动电路——继电器驱动电路
图为经光耦隔离器的继电器输出驱动电路，当CPU数据线Di 输出数字“1”即高电平时，经7406反相驱动器变为低电平， 光耦隔离器的发光二极管导通且发光，使光敏三极管导通， 继电器线圈KA得电，动合触点闭合，从而驱动大型负荷设 备。 由于继电器线圈是电感性负载，当电路突然关断时，会出 现较高的电感性浪涌电压，为了保护驱动器件，应在继电 器线圈两端并联一个阻尼二极管，为电感线圈提供一个电 流泄放回路。
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
交流电源
交流SSR输出波形如下图所示。
波形
过零型导 通时间
控制信号
SSR两端的 电压在导通
时为0。
非过零型 导通时间 立即导通
非过零型SSR，加上控制信号便导通
过关零断型时导间 相通同时，间在
过零时
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
在实际使用中，要特别注意固态继电器的过电流与 过电压保护以及浪涌电流的承受等工程问题，在选 用固态继电器的额定工作电流与额定工作电压时， 一般要远大于实际负载的电流与电压，而且输出驱 动电路中仍要考虑增加阻容吸收组件。具体电路与 参数请参考生产厂家有关手册。
Vc
Di 7406
RL
交
流
电
+ _
～ SSR ～
源
图 4-13固 态 继 电 器 输 出 驱 动 电 路
（2）输出驱动电路——固态继电器驱动电路
交流型SSR按控制触发方式不同又可分为过零型和移相型两 种，其中应用最广泛的是过零型。
过零型交流SSR是指当输入端加入控制信号后，需等待负载 电源电压过零时，SSR才为导通状态；而断开控制信号后， 也要等待交流电压过零时，SSR才为断开状态。 移相型交流SSR的断开条件同过零型交流SSR，但其导通条件 简单，只要加入控制信号，不管负载电流相位如何，立即导 通。
数字量输入输出-DMA控制系统
位长 16位 16位 16位 16位 16位 16位 8位 8位 8位 6位 4位
数量 4 4 4 4 1 1 1 1 1 4 1
请求寄存器
4位
1
8237寄存器的寻址
A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 通道号 0 1 2 3 读操作(IOR) 读当前地址寄存器 读当前字节数寄存器 读当前地址寄存器 读当前字节数寄存器 读当前地址寄存器 读当前字节数寄存器 读当前地址寄存器 读当前字节数寄存器 读状态寄存器 －－ －－ －－ －－ 读暂存寄存器 －－ －－ 写操作（IOW） 写基(当前)地址寄存器 写基(当前)字节计数寄存器 写基(当前)地址寄存器 写基(当前)字节计数寄存器 写基(当前)地址寄存器 写基(当前)字节计数寄存器 写基(当前)地址寄存器 写基(当前)字节计数寄存器 写命令寄存器 写请求寄存器 写屏蔽寄存器某一位 写模式寄存器 清除高低位触发器命令 主清除命令 清除屏蔽寄存器 写屏蔽寄存器所有位
8237的存储器到存储器的传送方式（2）
每传送一个字节要用8个S状态，前4个状态为DMA读，后4个 状态为DMA写。 通道0以当前地址寄存器内容为源地址到源存储器读出数据 送入8237内部的暂存寄存器，然后以通道1将自己的当前地 址寄存器内容放到地址总线上，发出/MEMW有效信号，把数 据从暂存寄存器中写入目的区。 每传送一个字节，源地址和目的地址都要修改(增1或减1)， 字节数减1。直至通道1的字节计数结束，产生EOP有效信号， 才停止DMA传送。也允许外部输入EOP有效信号来中止传输。
微机控制技术第二章
微机控制技术第⼆章第⼆章: 过程输⼊通道与接⼝输⼊输出接⼝技术——研究微处理器和外部设备之间信息交换的技术。
外界的各种数据和信息通过输⼊设备送到微处理器，⽽微处理器将计算结果或控制信号输出外部设备，以便显⽰、打印或实现各种控制。
外部设备品种很多，有机械式的、机电式的或电⼦式的等，其原理也多种多样，各不相同。
它们在与微机系统交换信息时，往往存在着速度不匹配、数据类型不⼀样等问题，为了解决这些问题，必须设计⼀套介于主机和外部设备之间的控制逻辑部件，这就是所谓输⼊输出接⼝或简称接⼝。
I／O通道（过程通道）：是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。
⼀、接⼝、通道及其功能(⼀)I／O接⼝电路I／O接⼝电路也简称接⼝电路。
它是主机和外围设备之间交换信息的连接部件(电路)。
或是主机和外围设备之间的信息交换的桥梁。
(⼆)I／O通道I／O通道(过程通道):是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。
给计算机提供被控对象的各种物理参数的通道称为信号的输⼊通路。
传输计算机控制命令作⽤于被控对象的通道称为信号的输出通路。
反映(或作⽤于)⽣产过程⼯况的信号既有模拟量，也有数字量(或开关量),可是计算机识别数字信号。
所以输⼊和输出通路的主要功能就是实现模拟量与数字量之间的信号变换。
本章学习⽬的:解决微型计算机和外部的连接问题，使计算机和外部构成⼀个整体，能正确、可靠、⾼效率的交换信息，这是设计⼀个微机控制系统必须解决的基本问题。
⼆、I／O信号的种类外部设备与CPU之间交换信息，如图2—1所⽰，通常有三类信息。
(1)数据信息图2—1在微型机中，数据通常为8位或16位，它可以分为以下三种：1)数字量: 由键盘、光电输⼊机、卡⽚机等读⼊的信息⼀般是以⼆进制形式表⽰的数或以ASCII码表⽰的数或字符。
2)模拟量: 当微处理器⽤于实时控制时，⼤量的现场信息经过传感器把⾮电量转换成的电量以及执⾏机构所能接受的控制量。
3)开关量: 这些变量只有开和关两个状态，通常⽤⼀位⼆进制数来表⽰。
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或输出操作完成后即返回，CPU
再继续执行原来的程序。
（4）直接存储器访问方式
外设与内存之间，外设与外设之间 进行数据传送时，要经过CPU中转，这对 高速外设（如磁盘）在进行大批量数据 传送时，会造成中断次数过于频繁，这 不仅影响速度而且耗费大量CPU的时间， 故采用直接存储器访问方式。
由DMA来实现内存与外设，或外设与 外设之间的直接快速传送，减轻了CPU的 负担。
选择某个外设
选通不同端口
DB
AB
译
CPU
码
CB
器
数据端口 状态端口 控制端口
数据
状态 输入/输出 设备
控制
决定信息读写
典型的数字量输入/输出接口电路
二、CPU对数字量输入/输出的控制方式
同步传递方式、查询传递方式、中断控制方式和 直接存储器访问方式
（1）同步传递方式（无条件程序控制方式）
这种控制方式只适合于CPU与比较简单而且其 数据状态变化速度缓慢或变化速度是固定的外设交换 信息时采用。如：7段码显示、开关、隔离开关、断 路器、继电器、发光二极管等。
输 出
数据
锁 存 器
设
备
三
态
busy
缓
冲
器
outport
WD
译
数据总线
码
DB
器
inport RD
去地址总线DB0
地址 总线
AB
查询式输出接口电路
PO
准备输出数据
AWAIT
D7
读状态端口
D0 busy
busy？ 输出数据
busy=1，外设忙 busy=0,外设已空
查询式输出程序流图
（3）中断控制方式
适用于CPU与单个或较少外设交换信息。
三
输
态
入
缓
CPU之数据总线DB
设
冲
备
器
DB0
1
RD
三
地
态
port1 址
地址
缓译Βιβλιοθήκη 总线冲码AB
器
2
port2
RD
查询式输入接口电路
ATEST 输入状态信息
D0
状态端口 port2
准备好？ 输入数据
ready
8位数据
状态端口 port1
ready=1，外设准备好
查询式输入程序流图
能提高CPU工作效率和及时处理 外设的请求，可与多个外设同时工 作。
中断：指CPU暂时中止其正在执行的 程序，转至执行请求中断的某个外部设 备或事件的服务、程序，待处理完毕后 再返回原来中止的程序顺序进行（程序 在执行过程中由于外界的原因而中间打 断的情况）称中断。
现行程序
当CPU需要与外设交换信息时，
同步传递输出方式
（2）查询传递方式（条件传递方式）
一些数据变化不规则的外设，如果 传送数据时，CPU不与外设同步，则传送 数据便要出错，为此采用查询传送方 式。查询传送方式能使CPU能与各种速度 的外设配合工作。
查询的优点：在简化硬件接口的情况 下，传送数据更加准确，控制程序容易 编制。
缺点：CPU需要不断的查询外设的状 态，占用了CPU 的工作空间。
上述的四种控制方式在一个微机系 统中可能全被选用在不同的信息传送过 程中，也可能只选用其中的二、三种。 这需根据不同的硬件结构及接口功能来 选择，应具体问题具体分析。
典型的数字量输入/输出接口电路 CPU对数字量输入/输出的控制方式
一、典型的数字量输入/输出接口 电路
外部设备与CPU交换信息必须通过输入/ 输出接口电路。输入/输出的信息有数据、 状态和控制三类不同的信息，为了区别不 同类型的信息需设置不同的端口。
一个典型的数字量输入/输出接口 电路必须包括数据端口、状态端口和控 制端口。
CPU与外设传送数据时必须保证同 步，即执行输入命令时，外设一定是准 备好的，执行输出操作时，外设一定是 空的。
三 态 数据 缓 来自外设 冲 器
0
数据总线
地址译码器 地址总线 CPU
0
port1 0 RD
同步传递输入方式
数据总线
锁 数据 存 到外设 器
CE
地址译码器
来自
地址总线 CPU
port2 WD
若外设要输入CPU的数据已准备
好，存放于寄存器中，或在输出
中断服务 时，若外设已把数据取走，即输 程序 出寄存器已空，则由外设向CPU
发出中断请求，CPU接到外设的
继续执行
申请后，若没有更重要的处理， CPU就暂停当前执行的程序（即
中断示意图
实现中断），转去执行输入或输 出操作（称中断服务），待输入