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1. PC IO功能簡介
PC IO是通過PCI-104接口和堆疊方式安裝于Microbox ，用于高速數據采集的一系列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，基板上有一個微處理器按預設的參數和模式（用戶程序通過PCI-104總線來更改）來掃描和處理來自I/O模塊和傳感器的信號，并將結果存放在Microbox CPU通過PCI-104總線訪問得到的存儲區。

圖1

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

圖2

圖3

PC IO KIT 040是一個安裝框架（如圖4所示），上面安裝有4個連接編碼器/計數器信號的15針D型接頭和1個9針D型接頭（包括編碼器電源和4個高速數字量輸入通道）。15針和9針D型接頭均通過扁平電纜與IO BASE模塊連接。

圖4

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

圖5

PC IO模塊不能通過Step 7 進行硬件組態, SIEMENS提供PC IO在Windows下的驅動即IMCEA 驅動程序，安裝該驅動程序后可在安裝目錄下找到訪問PC IO模塊的頭文件和庫文件以及三個用于測試的可執行程序。由于Windows操作系統不具有實時性，故多數情況下不會在Windows下使用PC IO模塊。SIEMENS提供在RTX實時子系統下使用PC IO模塊的PC IO Driver（提供一個rtdll和幾個在Step 7 編程時使用的FB，通過這些FB塊設置PC IO模塊的參數、讀取PC IO模塊的狀態）。也可以使用RTX SDK來編程訪問PC IO模塊。
2. PC IO選型注意事項
PC IO 選型時有許多限制條件，為了方便選型可通過SIEMENS銷售人員索的SIEMENS IPC選型工具ipc_konfigurator.xls。使用EXCEL打開ipc_konfigurator.xls，如果提示“啟用宏”或“禁用宏”，則選擇“啟用宏”。打開后界面如圖6所示。

圖6

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

圖7

點擊圖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，點擊“PC IO”頁標簽出現如圖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，黃色背景框為可輸入區域，在此輸入所需IO通道的數量。輸入完所需IO通道的數量后，下面的列表中會列出所需各種IO模塊的數量，同時藍色背景區域提示在滿足要求后所剩余的IO通道的數量。
對于DI的選型，如圖10所示，按DI的輸入濾波時間分成三類：1毫秒、0.1毫秒和0.01毫秒。輸入濾波時間越短則信號采集時間越短，利于高速信號的處理。每一塊DI模塊上有24個通道，其中通道0 - 7共8個通道的輸入濾波時間為0.1毫秒、通道8 - 23共16個通道的輸入濾波時間為1毫秒（其中通道8和9同時具有輸入濾波時間為0.01毫秒的輸入濾波電路，可用作編碼器的觸發信號）。選型時在黃色背景框內輸入所需要的不同濾波時間的通道數量（“Number of DI, which can be faster than 0.1ms”輸入框暫時不用）。下面的表格會顯示所需不同類型模塊的數量。藍色背景框區域顯示剩余可用的通道數量。

圖10

對于DO的選型，如圖11所示，按輸出電流和負載系數（同時輸出的通道的比例）分三類：輸出電流0.5A、負載系數50%，輸出電流0.5A、負載系數100%，輸出電流1A、負載系數100%。一個數字量模塊有16個DO通道，分成兩組，每組8個通道（0-7和8-15）。每個通道的額定電流為0.5A，每組的負載電流為2A。輸出通道的切換頻率為2KHz。選型時在黃色背景框內輸入所需要的不同輸出電流和負載系數的通道數量，下面的表格會顯示所需不同類型模塊的數量。藍色背景框區域顯示剩余可用的通道數量。

圖11

對于AI/AO的選型，如圖12所示。一個模擬量模塊有8個AI通道（0-5V/0-10V/±5V/±10V,12位精度包括符號位），4個PT100溫度測量通道，8個AO通道（±10V,負載電流2mA，16位精度包括符號位）。選型時在黃色背景框內輸入所需要的模擬量輸入輸出通道數量，下面的表格會顯示所需不同類型模塊的數量。藍色背景框區域顯示剩余可用的通道數量。

圖12

對于編碼器/計數器選型，如圖13所示，每個IO BASE模塊（配合一個IO KIT 040）多可連接4個編碼器。對編碼器信號的要求為:供電可以是5V或24V DC, 輸出信號為RS422信號（即5V差分信號A/B/R/A-/B-/R-）。支持的功能有計數、門時間（脈寬）測量和頻率測量，計數頻率≤2MHz、定時器或脈寬測量的采樣時間為1MHz或4MHz、頻率測量的門時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，如來自第三方的PCI-104接口的CAN通信模塊，來擴展更多的功能，就需要在圖14所示黃色背景框內輸入所使用的模塊數目。由于Microbox只能提供3個獨立中斷號，所以Microbox的PCI-104擴展上所能擴展的模塊（PCI-104或PC/104 Plus 接口）的數目為3個。即PC IO BASE 與圖14中所輸入的模塊數目之和為3。

圖14

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