[发明专利]一种无需磁盘并带隔离技术的工业控制系统及其控制方法

说明书

本发明是一种无需磁盘并带隔离技术的工业控制系统及其控制方法，属微型计算机(以下简称微机)应用的自动控制技术领域，特别涉及微机工业过程控制技术。

微机系统早已广泛用于工业过程控制。但是，工业现场用计算机控制会存在各种不良环境，如：温度太高、湿度大大、尘埃、振动、有害气体、机械撞击、噪声和雷电干扰等。为使计算机可靠运行，设计工业过程控制微机系统要从最坏的环境条件考虑。目前国外引进的工业控制系统，多数采用IBMPC微机，其结构配有软盘、硬盘的专用计算机，选用工业级芯片制造，并按恶劣环境条件进行老化和特殊环境试验，但是，这并没有完全解决问题。工业控制用计算机的一个重要指标是可靠性，可靠性指标是综合各方面因素下提出的。在满足了特定条件下，可靠性就取决于计算机结构和电源。由于工业过程控制微机系统安装在工业生产现场，因此免不了受灰尘、振动等影响，特别磁盘是在转动过程中工作的，尘埃、振动、机械撞击等是其致命的弱点，尤其硬盘最忌振动，所以带磁盘运行是工业控制用微机出故障的主要原因之一，从可靠性原因考虑，希望工业控制微机不带磁盘。然而磁盘存贮的信息量大，可方便交换信息，若计算机没有磁盘，则难以用MS-DOS操作系统支持用户程序，这是相互矛盾急待解决的问题；另外，由于工业控制用微机的外围控制电路是强电设备，被测信号分布在工业生产现场的不同地方，且与计算机之间有一定距离，信号线和控制线可以认为是长线，各种干扰会以不同途径和方式混入到被测信号，这些干扰信号分为常态干扰和共态干扰，其中常态干扰已能通过电磁屏蔽、低通滤波器及数字滤波等方法进行有效抑制。而共态干扰是由被测信号参考地接地点与计算机输入信号的参考地之间存在电位差而造成目前尚难于得到有效的抑制。本发明的发明人已于1994年5月在《广州自动化》1999年№2中发表一篇题为“用户软件程序固体卡”的文章，提出了用IBMPC/AT主机板作工业控制机的简单思路。

本发明的目的就是为了解决现有工业控制系统存在的其微机带有磁盘，易受尘埃、振动、机械撞击等影响而易出故障以及工业控制系统由于用于工业生产现场，各种干扰易以不同途径方式混入被测信号而难于得到有效抑制等问题，而研制一种能有效抑制各种干扰、可靠性高的无需磁盘并带隔离技术的微机工业控制系统及其控制方法。

本发明是通过下述技术方案来实现的：无需磁盘并带隔离技术的工业控制系统由用户程序固体卡1、带隔离A/D、D/A转换卡2、带隔离I/O数据转换卡3、IBMPC/AT主机板4、键盘5、显示卡6、彩色显示器(CRT)7共同电气连接构成，其中：用户程序固体卡为用本发明的固化方法把用户程序固化成的固体卡，用户程序固体卡的电路原理图如图2所示，它由可擦除只读存贮器或读写存贮器集成件IC1～IC11、PAL集成件IC12～IC13、四与门集成件IC14～IC15、双向三态门集成件IC16、三态8D锁存器集成件IC17、二极管D1～D2、电阻R1共同电气连接构成；带隔离A/D、D/A转换卡的原理方框图如图10所示，其电路由输入输出外部插座、时钟电路、A/D转换器、基准源、驱动电路、光耦器件、输入缓冲器、IBMPC/AT机插座、逻辑控制器、输出锁存器、驱动电路、D/A转换器共同电气连接构成；带光电隔离的A/D、D/A转换电路原理图如图11所示，其中：带光电隔离的A/D转换电路由双或门集成件IC18、IC23、IC39、驱动电路集成件IC21、IC40、高速光耦合隔离器件IC41、IC43、IC20、A/D转换器集成件IC42、锁存器集成件IC19、IC22共同电气连接构成，带光电隔离的D/A转换电路由四与门集成件IC24、双与非门集成件IC25、双或门集成件IC26、驱动电路集成件IC27、高速光耦合隔离器件IC28、IC43、反相器集成件IC29、IC30、D/A转换器集成件IC31～IC34、运算放大器集成件IC35～IC38共同电气连接构成。