STD总线最早是由美国的Pro-log公司在1978年推出的，是目前国际上工业控制领域最流行的标准总线之一，也是我国优先重点发展的工业标准微机总线之一，它的正式标准为IEEE—961标准。按STD总线标准设计制造的模块式计算机系统，称为STD总线工业控制机。 本文来自www.eadianqi.com

    开发STD总线的最初目的是为了推广一个面向工业控制的8位机总线系统。STD标准可以支持几乎所有的8位处理机。如Intel的8080，Motorola的6800，Zilog公司的Z80，Nationnal公司的NSC800等。在16位机大量生产之后，改进型的STD总线可支持16位处理机，如8086，68000，80286等。为了进一步提高STD总线系统的性能，新近已推出了STD32位总线。 本文来自www.eadianqi.com

图1　用STD总线工业控制机组成的计算机控制系统

    STD总线工业控制机采用了开放式的系统结构，模块化是STD总线工业控制机设计思想中最突出的特点，其系统组成没有固定的模式和标准机型，而是提供了大量的功能模板，用户根据需要，通过对模板的品种和数量的选择与组合，即可配置成适用于不同工业对象、不同生产规模的生产过程的工业控制机。现在STD工业控制机已广泛应用于工业生产过程控制、工业机器人、数控机床、钢铁冶金、石油化工等各个领域，成为我国中小型企业和传统工业改造方面主要的机型之一。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    典型STD总线工控机系统的构成如图1所示，其突出特点是：模块化设计，系统组成、修改和扩展方便；各模块间相对独立，使检测、调试、故障查找简便迅速；有多种功能模板可供选用，大大减少了硬件设计工作量；系统中可运行多种操作系统及系统开发的支持软件，使控制软件开发的难度大幅降低。因此，在用STD总线进行控制系统设计的主要硬件设计工作是选择合适的标准化功能模板，并将这些模板通过STD总线连接成所需的控制装置。下面分别介绍各种模板的特点。

    （1）数字量I/O模板：数字量I/O模板用于处理开关信号的输入和输出，其主要功能是滤波、电平转换、电气隔离和功率驱动等。工业上常用的开关信号有BCD码、计数和定时信号、各种开关的状态、指示灯的亮和灭、晶闸管的导通和截止、电动机的启动和停止等等。这些开关信号可通过数字量I/O模板经总线与CPU模板相连。针对不同的开关信号，有各种各样的数字量I/O模板可供选用。图2是一种典型的数字量I/O模板电路原理。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

图2　数字量I/O模板原理框图 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    （2）模拟量I/O模板：模拟量I/O模板用于处理模拟信号的输入和输出，其主要功能是对微处理机和被控对象之间的模拟信号进行A/D和D/A转换。STD总线工控机也有多种多样的模拟量I/O模板可供选用，图3所示是一种光电隔离型A/D模板的结构示意图，D/A模板的结构与之类似。在模板选用时主要考虑系统中信号的最高频率、电平范围、信号数量等参数及系统对信号的转换速度、精度及分辨率等要求，以既满足控制系统需要又不造成过大的浪费为原则。

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图3　光电隔离型A/D模板的结构示意图 本文来自www.eadianqi.com

    （3）信号调理模板：信号调理模板用于在传感器与A/D转换器之间、D/A转换器与执行元件之间对信号进行调理，其主要功能有非电量转换、信号形式变换、信号放大、滤波、线性化、共模抑制及隔离等。典型的信号调理模板产品有热电偶、热电阻、I/V（电流/电压）转换、前置放大板、隔离放大板等。图4是信号调理模板的应用事例。信号调理模板应根据传感器与执行机构的要求来匹配，并应充分地考虑信号的信噪比、放大增益的可调范围、零点的调整方法、滤波的通带增益和阻带衰减率等参数。

图4　信号调理模板应用

    （4）CPU模板：STD总线所支持的微处理器有Z80、8080、8086、80286、80386、80486以及MCS51/96系列单片机等。选用时应根据所设计的控制方法的复杂程度、计算工作量、采样周期等来情况选择合适字长和执行速度的CPU模板，或选择带有专门算法或DMA（直接存储器存取）通道的CPU模板。

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    （5）存储器模板：CPU板上一般都有一定容量的工作存储器，但有些控制系统往往还需要选用专用的存储器扩展插件，如有电池支持的RAM插件、EPROM插件、EEPROM插件等。存储器的扩展应根据控制系统的程序量、需存储的数据量以及程序和数据存储和运行方式来合理选择。

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    （6）其它特殊功能模板：STD总线工控机还可提供多种具有特殊功能的模板，如步进电机和伺服电机控制模板、机内仪表和远程仪表接口模板等。当系统中有该类控制时，应优先选用特殊功能模板，以减少硬件设计工作量和获得较高的性价比。

    STD总线工控机系统的设计除简单的硬件设计外，主要是软件设计。STD总线工控机上可以运行多种丰富的支持软件，如STD-DOS（一种与MS-DOS兼容，专用于STD总线工控机的操作系统）、ROM-DOS（一种与MS-DOS兼容，并吧DOSAA代码固化在EPROM中运行的操作系统）、VRTX嵌入式实时多任务操作系统等，并提供丰富的标准算法程序库，因此软件的开发也是相对比较容易的，通常只需开发适用于所设计的控制系统的应用软件即可。应用软件开发的主要工作是：借助于支持软件提供的各种开发工具，利用程序库中所提供的各种标准计算和控制算法程序，针对所设计系统的特点和要求，开发专用的接口软件，将选用的各种标准模块和算法程序连接和拼装成所需的控制系统应用软件。