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1. PC IO功能簡(jiǎn)介
PC IO是通過(guò)PCI-104接口和堆疊方式安裝于Microbox ，用于高速數(shù)據(jù)采集的一系列I/O模塊。共有五種組件，分別為PC IO BASE 400、PC IO MOD DIGITAL 010、PC IO MOD ANALOG 020、PC IO KIT 030、PC IO KIT 040。PC IO BASE 400為基板模塊，如圖1所示，基板上有一個(gè)微處理器按預(yù)設(shè)的參數(shù)和模式（用戶程序通過(guò)PCI-104總線來(lái)更改）來(lái)掃描和處理來(lái)自I/O模塊和傳感器的信號(hào)，并將結(jié)果存放在Microbox CPU通過(guò)PCI-104總線訪問(wèn)得到的存儲(chǔ)區(qū)。

圖1

PC IO MOD DIGITAL 010和PC IO MOD ANALOG 020分別是24DI/16DO數(shù)字量和8AI/8AO/4PT100模擬量接口電路模塊，如圖2所示。數(shù)字量和模擬量模塊安裝在PC IO KIT 030安裝框架（如圖3所示）上，與IO BASE模塊通過(guò)扁平電纜連接。每個(gè)PC IO KIT 030安裝框架可安裝2個(gè)IO模塊（2個(gè)數(shù)字量模塊或2個(gè)模擬量模塊或1個(gè)數(shù)字量模塊與1個(gè)模擬量模塊）。每個(gè)IO BASE模塊多可連接4個(gè)IO模塊，其中連接數(shù)字量模塊的數(shù)目為4個(gè)，連接模擬量模塊的數(shù)目為2個(gè)。

圖2

圖3

PC IO KIT 040是一個(gè)安裝框架（如圖4所示），上面安裝有4個(gè)連接編碼器/計(jì)數(shù)器信號(hào)的15針D型接頭和1個(gè)9針D型接頭（包括編碼器電源和4個(gè)高速數(shù)字量輸入通道）。15針和9針D型接頭均通過(guò)扁平電纜與IO BASE模塊連接。

圖4

PC IO 模塊的安裝方式為如圖5左側(cè)所示的堆疊式安裝（詳細(xì)安裝步驟及注意事項(xiàng)參見(jiàn)PC IO使用手冊(cè)，可通過(guò)鏈接32622838 下載），安裝后如圖5右側(cè)所示。

圖5

PC IO模塊不能通過(guò)Step 7 進(jìn)行硬件組態(tài), SIEMENS提供PC IO在Windows下的驅(qū)動(dòng)即IMCEA 驅(qū)動(dòng)程序，安裝該驅(qū)動(dòng)程序后可在安裝目錄下找到訪問(wèn)PC IO模塊的頭文件和庫(kù)文件以及三個(gè)用于測(cè)試的可執(zhí)行程序。由于Windows操作系統(tǒng)不具有實(shí)時(shí)性，故多數(shù)情況下不會(huì)在Windows下使用PC IO模塊。SIEMENS提供在RTX實(shí)時(shí)子系統(tǒng)下使用PC IO模塊的PC IO Driver（提供一個(gè)rtdll和幾個(gè)在Step 7 編程時(shí)使用的FB，通過(guò)這些FB塊設(shè)置PC IO模塊的參數(shù)、讀取PC IO模塊的狀態(tài)）。也可以使用RTX SDK來(lái)編程訪問(wèn)PC IO模塊。
2. PC IO選型注意事項(xiàng)
PC IO 選型時(shí)有許多限制條件，為了方便選型可通過(guò)SIEMENS銷(xiāo)售人員索的SIEMENS IPC選型工具ipc_konfigurator.xls。使用EXCEL打開(kāi)ipc_konfigurator.xls，如果提示“啟用宏”或“禁用宏”，則選擇“啟用宏”。打開(kāi)后界面如圖6所示。

圖6

由于界面默認(rèn)語(yǔ)言為德語(yǔ)，所以先選擇圖6底部紅色矩形框所示“Language”頁(yè)，出現(xiàn)如圖7所示畫(huà)面，在左上角的下拉列表框中選擇“English”，從而將界面語(yǔ)言切換為英文。

圖7

點(diǎn)擊圖7左下角向右箭頭直到顯示出如圖8底部紅色矩形框所示“PC IO”頁(yè)，點(diǎn)擊“PC IO”頁(yè)標(biāo)簽出現(xiàn)如圖9所示PC IO選型界面。

圖8

圖9

在圖9所示的PC IO選型界面中，黃色背景框?yàn)榭奢斎雲(yún)^(qū)域，在此輸入所需IO通道的數(shù)量。輸入完所需IO通道的數(shù)量后，下面的列表中會(huì)列出所需各種IO模塊的數(shù)量，同時(shí)藍(lán)色背景區(qū)域提示在滿足要求后所剩余的IO通道的數(shù)量。
對(duì)于DI的選型，如圖10所示，按DI的輸入濾波時(shí)間分成三類(lèi)：1毫秒、0.1毫秒和0.01毫秒。輸入濾波時(shí)間越短則信號(hào)采集時(shí)間越短，利于高速信號(hào)的處理。每一塊DI模塊上有24個(gè)通道，其中通道0 - 7共8個(gè)通道的輸入濾波時(shí)間為0.1毫秒、通道8 - 23共16個(gè)通道的輸入濾波時(shí)間為1毫秒（其中通道8和9同時(shí)具有輸入濾波時(shí)間為0.01毫秒的輸入濾波電路，可用作編碼器的觸發(fā)信號(hào)）。選型時(shí)在黃色背景框內(nèi)輸入所需要的不同濾波時(shí)間的通道數(shù)量（“Number of DI, which can be faster than 0.1ms”輸入框暫時(shí)不用）。下面的表格會(huì)顯示所需不同類(lèi)型模塊的數(shù)量。藍(lán)色背景框區(qū)域顯示剩余可用的通道數(shù)量。

圖10

對(duì)于DO的選型，如圖11所示，按輸出電流和負(fù)載系數(shù)（同時(shí)輸出的通道的比例）分三類(lèi)：輸出電流0.5A、負(fù)載系數(shù)50%，輸出電流0.5A、負(fù)載系數(shù)100%，輸出電流1A、負(fù)載系數(shù)100%。一個(gè)數(shù)字量模塊有16個(gè)DO通道，分成兩組，每組8個(gè)通道（0-7和8-15）。每個(gè)通道的額定電流為0.5A，每組的負(fù)載電流為2A。輸出通道的切換頻率為2KHz。選型時(shí)在黃色背景框內(nèi)輸入所需要的不同輸出電流和負(fù)載系數(shù)的通道數(shù)量，下面的表格會(huì)顯示所需不同類(lèi)型模塊的數(shù)量。藍(lán)色背景框區(qū)域顯示剩余可用的通道數(shù)量。

圖11

對(duì)于AI/AO的選型，如圖12所示。一個(gè)模擬量模塊有8個(gè)AI通道（0-5V/0-10V/±5V/±10V,12位精度包括符號(hào)位），4個(gè)PT100溫度測(cè)量通道，8個(gè)AO通道（±10V,負(fù)載電流2mA，16位精度包括符號(hào)位）。選型時(shí)在黃色背景框內(nèi)輸入所需要的模擬量輸入輸出通道數(shù)量，下面的表格會(huì)顯示所需不同類(lèi)型模塊的數(shù)量。藍(lán)色背景框區(qū)域顯示剩余可用的通道數(shù)量。

圖12

對(duì)于編碼器/計(jì)數(shù)器選型，如圖13所示，每個(gè)IO BASE模塊（配合一個(gè)IO KIT 040）多可連接4個(gè)編碼器。對(duì)編碼器信號(hào)的要求為:供電可以是5V或24V DC, 輸出信號(hào)為RS422信號(hào)（即5V差分信號(hào)A/B/R/A-/B-/R-）。支持的功能有計(jì)數(shù)、門(mén)時(shí)間（脈寬）測(cè)量和頻率測(cè)量，計(jì)數(shù)頻率≤2MHz、定時(shí)器或脈寬測(cè)量的采樣時(shí)間為1MHz或4MHz、頻率測(cè)量的門(mén)時(shí)間可在如下值中選擇：8μs，32 μs，128 μs，512 μs，2048 μs，8192 μs，16384μs，32768 μs，131072 μs，262144 μs，524288 μs，1048576 μs，2097152 μs，4194304 μs，8388608 μs，1677216 μs。

圖13

如果要使用除PC IO外的模塊，如來(lái)自第三方的PCI-104接口的CAN通信模塊，來(lái)擴(kuò)展更多的功能，就需要在圖14所示黃色背景框內(nèi)輸入所使用的模塊數(shù)目。由于Microbox只能提供3個(gè)獨(dú)立中斷號(hào)，所以Microbox的PCI-104擴(kuò)展上所能擴(kuò)展的模塊（PCI-104或PC/104 Plus 接口）的數(shù)目為3個(gè)。即PC IO BASE 與圖14中所輸入的模塊數(shù)目之和為3。

圖14

為了保持Microbox在堆疊安裝擴(kuò)展模塊后的抗震穩(wěn)定性，PC IO 擴(kuò)展安裝框架（IO KIT 030和 IO KIT 040）及圖14中所輸入的模塊數(shù)目之和為4。
表1給出了在以上限制條件下Microbox的PC IO擴(kuò)展的配置情況。