数控装置光隔io板的设计(附件)
I/O隔离板是没有电触点的输入输出电路板。其作用是阻断它们之间的电连接，使电路网络的输入和输出成为独立的互不干扰的，使它们之间不产生电位差，从而保护输出。数控技术是制造自动化的关键，是现代制造业的核心，拥有设备的水平，是衡量一个国家工业现代化水平的重要标志之一。由于普通PC的快速发展，并在世界各地得到了广泛应用，产生了基于PC的数控系统。本文详细介绍了基于ISA总线的光隔I/O板的设计过程，不仅可以实现I/O功能，还可以使输入与输出电路的网络独立开来；在硬件上I/O板卡采用ISA总线，并通过一个继电器和光耦实现I/O板的设计，该板可以实现ISA总线与被测或被控设备之间完全的电隔离，有效降低了产品和测试设备之间的相互影响。关键词 数控系统，ISA总线，光耦，继电器目 录
1 引言1
1.1 课题来源1
1.2 光隔I/O板的作用1
1.3 国内外发展现状1
1.3.1 数控装置的发展1
1.3.2 国外发展状况2
1.3.3 国内发展状况2
2 总体设计方案3
2.1 光隔I/O板设计的流程3
2.2 光隔I/O板的初步设计3
3 ISA总线的介绍4
3.1 ISA总线的概述4
3.2 ISA总线的连接4
4 输入电路的设计5
4.1 数据输入5
4.2 申请中断输入7
4.3 输入光隔电路7
4.4 光耦合器的应用7
4.5 光耦合器的选择9
5 输出电路设计12
5.1 数据输出12
5.2 输出驱动电路12
总结20
致谢21
参考文献22
附录A 光电隔离I/O板的原理图 23
1 引言
1.1 课题来源
本课题来源于国家自然科学基金（50375043），是其开放式数控系统的研究内容之一，ISA总线的数控光隔I/O板的设计，可以解决数控设备有关输入和输出信号的处理，对于具有ISA总线底板的数控系统来说，I
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
总结20
致谢21
参考文献22
附录A 光电隔离I/O板的原理图 23
1 引言
1.1 课题来源
本课题来源于国家自然科学基金（50375043），是其开放式数控系统的研究内容之一，ISA总线的数控光隔I/O板的设计，可以解决数控设备有关输入和输出信号的处理，对于具有ISA总线底板的数控系统来说，ISA总线的数控光隔I/O板是必不可少的重要组成部分。
1.2 光隔I/O板的作用
光电隔离I/O板可以实现电气隔离，其实就是没有相互关系，所以不会有彼此的干扰。光电耦合器件的主要技术指标是反应速度，由于在光电耦合器件的响应速度的差异，使得输入信号的频率有了要求，一些高频信号只有特殊的光电耦合器才能完成【1】。如果继电器线圈是用光电开关，接近开关，限位开关，等导致电路更长的话是有必要加上光电耦合器的；加入光耦的I/O板可以使电气不接触，可工作频率高（速度），负载能力小，寿命长等的优点【2】。
1.3 国内外光隔I/O板的发展状况
1.3.1 数控装置的发展
随着时代的发展和科学技术的进步，在当今这个时代特别是微电子技术和计算机技术的发展，使得数控系统已成为最新的硬件和软件资源，如今已经创造了新的时代，数控系统已开始迅速发展【4】。根据著名的制造商不完全统计，平均每三年有一个新的数控系统产品诞生。数控机床在解决难加工的零件的批量自动生产中，发挥了它所独有的优势，使得人们的工作量大大的降低。数控装置进入家庭作坊，越来越广泛地应用于各种场合，人们越来越能接受数控对于人类生活的影响，同时也对数控系统的硬件和软件提出了新的要求。对于开放式数控系统，需要拥有适应技术发展和用户自主开发的功能。在一些发达国家和地区，如欧洲、美国、日本等国家，都有在研究和开发开放式数控系统，他们都希望通过自己的研究能够创造出更多更强大的数控系统来满足社会的需要，甚至是军事方面的需要，毕竟国家的强大才能立足于世界这个大舞台上。开放式数控系统结构：开放式数控系统硬件平台、软件平台、系统空间环境下的数控系统、用户可扩展的硬件和软件应用开发环境。硬件平台由数控系统生产厂商提供，或可以选择一个通用标准模块，但其配置可由用户由进行广泛的选择，用户能够自由的选择不同的符合自己要求的配置，如控制轴数控控制，各种外部设备【5】。该软件平台由数控系统生产厂商提供，可以进行数控软件开发，它的核心软件是数控，可编程控制器等基本软件，同时提供良好的用户开发应用软件。应用软件：用户提供了硬件和软件平台的基础，开发了专用的软硬件，实现了用户对控制功能的要求，这样就能更容易满足用户的需求。
1.3.2 国外光隔I/O板的发展
随着计算机技术的飞速发展，传统的制造业受到了极大的挑战，人们越来越不满足于传统的制造业效率低下的状况，从而从最初的工业发达国家开始对现代制造技术的进行研究，当时人们就提出了一种新的制造模式即将数控系统运用到制造模式之中。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集成了微电子技术、计算机技术、信息处理技术、自动检测技术、柔性自动化、柔性制造自动化等多种技术为一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用【6】。在当今数字一体化的时代中，数字数控系统采用小型化、超小型化、集成化的计算机、多媒体、模糊控制、神经网络、高速、高精度、高效率的控制，实现了参数部分的自动调节和补偿，实现了在线诊断和智能的处理故障的能力，从而大大减弱了人们的工作量【7】。因为数控系统的研究有了巨大的回报，越来越多的国家开始投入数控系统的研究。
1.3.3 国内光隔I/O板的发展状况
在中国成立以来，传统的机床只作为非智能运动控制机器，而没有一点智能体现在数控系统里【8】。从1958年起，由一批科研究院、高等学校和少数机床厂起步进行数控系统的研制和开发，但当时收效甚微。近年来我国也开始有能力来进行数控的研究工作，不管是引进国外的先进技术还是国家人才学成归来报效祖国，都使得我国的数控系统步入飞速发展的轨道，我国的数控系统的研究正进行着日新月异的进步。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过与国外合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统，开始能自行设计及制造高速、高性能的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。传统数控系统是固定控制模式和封闭系统的结构，从而限制多变量智能控制的发展，显然传统数控系统已无法满足日益复杂的人类工作的需要。因此，数控系统的发展与壮大已成为中国加快经济发展，提高综合国力
1 引言1
1.1 课题来源1
1.2 光隔I/O板的作用1
1.3 国内外发展现状1
1.3.1 数控装置的发展1
1.3.2 国外发展状况2
1.3.3 国内发展状况2
2 总体设计方案3
2.1 光隔I/O板设计的流程3
2.2 光隔I/O板的初步设计3
3 ISA总线的介绍4
3.1 ISA总线的概述4
3.2 ISA总线的连接4
4 输入电路的设计5
4.1 数据输入5
4.2 申请中断输入7
4.3 输入光隔电路7
4.4 光耦合器的应用7
4.5 光耦合器的选择9
5 输出电路设计12
5.1 数据输出12
5.2 输出驱动电路12
总结20
致谢21
参考文献22
附录A 光电隔离I/O板的原理图 23
1 引言
1.1 课题来源
本课题来源于国家自然科学基金（50375043），是其开放式数控系统的研究内容之一，ISA总线的数控光隔I/O板的设计，可以解决数控设备有关输入和输出信号的处理，对于具有ISA总线底板的数控系统来说，I
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
总结20
致谢21
参考文献22
附录A 光电隔离I/O板的原理图 23
1 引言
1.1 课题来源
本课题来源于国家自然科学基金（50375043），是其开放式数控系统的研究内容之一，ISA总线的数控光隔I/O板的设计，可以解决数控设备有关输入和输出信号的处理，对于具有ISA总线底板的数控系统来说，ISA总线的数控光隔I/O板是必不可少的重要组成部分。
1.2 光隔I/O板的作用
光电隔离I/O板可以实现电气隔离，其实就是没有相互关系，所以不会有彼此的干扰。光电耦合器件的主要技术指标是反应速度，由于在光电耦合器件的响应速度的差异，使得输入信号的频率有了要求，一些高频信号只有特殊的光电耦合器才能完成【1】。如果继电器线圈是用光电开关，接近开关，限位开关，等导致电路更长的话是有必要加上光电耦合器的；加入光耦的I/O板可以使电气不接触，可工作频率高（速度），负载能力小，寿命长等的优点【2】。
1.3 国内外光隔I/O板的发展状况
1.3.1 数控装置的发展
随着时代的发展和科学技术的进步，在当今这个时代特别是微电子技术和计算机技术的发展，使得数控系统已成为最新的硬件和软件资源，如今已经创造了新的时代，数控系统已开始迅速发展【4】。根据著名的制造商不完全统计，平均每三年有一个新的数控系统产品诞生。数控机床在解决难加工的零件的批量自动生产中，发挥了它所独有的优势，使得人们的工作量大大的降低。数控装置进入家庭作坊，越来越广泛地应用于各种场合，人们越来越能接受数控对于人类生活的影响，同时也对数控系统的硬件和软件提出了新的要求。对于开放式数控系统，需要拥有适应技术发展和用户自主开发的功能。在一些发达国家和地区，如欧洲、美国、日本等国家，都有在研究和开发开放式数控系统，他们都希望通过自己的研究能够创造出更多更强大的数控系统来满足社会的需要，甚至是军事方面的需要，毕竟国家的强大才能立足于世界这个大舞台上。开放式数控系统结构：开放式数控系统硬件平台、软件平台、系统空间环境下的数控系统、用户可扩展的硬件和软件应用开发环境。硬件平台由数控系统生产厂商提供，或可以选择一个通用标准模块，但其配置可由用户由进行广泛的选择，用户能够自由的选择不同的符合自己要求的配置，如控制轴数控控制，各种外部设备【5】。该软件平台由数控系统生产厂商提供，可以进行数控软件开发，它的核心软件是数控，可编程控制器等基本软件，同时提供良好的用户开发应用软件。应用软件：用户提供了硬件和软件平台的基础，开发了专用的软硬件，实现了用户对控制功能的要求，这样就能更容易满足用户的需求。
1.3.2 国外光隔I/O板的发展
随着计算机技术的飞速发展，传统的制造业受到了极大的挑战，人们越来越不满足于传统的制造业效率低下的状况，从而从最初的工业发达国家开始对现代制造技术的进行研究，当时人们就提出了一种新的制造模式即将数控系统运用到制造模式之中。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集成了微电子技术、计算机技术、信息处理技术、自动检测技术、柔性自动化、柔性制造自动化等多种技术为一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用【6】。在当今数字一体化的时代中，数字数控系统采用小型化、超小型化、集成化的计算机、多媒体、模糊控制、神经网络、高速、高精度、高效率的控制，实现了参数部分的自动调节和补偿，实现了在线诊断和智能的处理故障的能力，从而大大减弱了人们的工作量【7】。因为数控系统的研究有了巨大的回报，越来越多的国家开始投入数控系统的研究。
1.3.3 国内光隔I/O板的发展状况
在中国成立以来，传统的机床只作为非智能运动控制机器，而没有一点智能体现在数控系统里【8】。从1958年起，由一批科研究院、高等学校和少数机床厂起步进行数控系统的研制和开发，但当时收效甚微。近年来我国也开始有能力来进行数控的研究工作，不管是引进国外的先进技术还是国家人才学成归来报效祖国，都使得我国的数控系统步入飞速发展的轨道，我国的数控系统的研究正进行着日新月异的进步。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过与国外合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统，开始能自行设计及制造高速、高性能的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。传统数控系统是固定控制模式和封闭系统的结构，从而限制多变量智能控制的发展，显然传统数控系统已无法满足日益复杂的人类工作的需要。因此，数控系统的发展与壮大已成为中国加快经济发展，提高综合国力
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