专利名称：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
技术领域：
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、湿度太大、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的结构框图如
图1所示，它由用户程序固体卡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等电气连接组成，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。其工作原理为本工业控制系统仍充分利用IBMPC/AT机上的实时钟、中断调用、显示模式、DMA方式及全部的存储区间寻址，并能充分调用监控BIOS、MS-DOS操作系统等的全部软件资源。系统的用户程序固体卡，采用BIOS及MS-DOS操作软件支持;带光隔离技术的A/D、D/A转换卡可有效抑制共态干扰，其转换方法关键是在CPU总线上区分内部数据总线和外部数据总线以达到模数转换及数模转换的隔离作用，有效抑制共模电平干扰窜入计算机内部;带隔离技术的I/O数据转换卡的作用是通过采进对象的开关量信号，通过用户程序判别开关量信号的作用，并通过计算机处理和输出开关量信号去控制系统的执行装置。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共同电气连接组成;用户程序固体卡具有实模式下硬件结构、保护模式下硬件结构、固化软件的文件结构、实模式固化软件技术和保护模式固化软件技术及passwork密码卡技术等。实模式是指AT系统工作在寻址范围为1M内存时的模式，实模式下软件固化卡，当用于单显方式时，板上可用内存空间总容量为192KBit内存空间。当用于彩显方式时，可扩展空间总容量大约为120KBit，作为卡上的译码电路，应使输出选通信号为上面扩展容量的物理地址;保护模式下的286CPU寻址范围可达到16M以上，即00000～FFFFF，这样本卡的可用空间则大大增加。本卡只是利用保护模式下的存贮空间作虚拟盘使用，而非程序运行的空间，能相对简单地实现实模式与保护模式的互换。固化的软件在动态运行时不依赖于软、硬盘，而保护模式与实模式的转换不是软件运行时发生，而是引导程序处进行;固化软件是指编译出来的＊.EXE及＊.COM文件，它们均是MS-DOS中可立刻执行的文件，它们之间可相互转化。＊.COM文件是一种编译结果小于64K、不含堆栈段的可执行程序，而＊.EXE文件的容量则可大于64K以上存储容量，在286CPU的实模式下，每个段的段内偏移为64K，对大于64K的＊.EXE文件不能全部均在同一段，其代码、数据、堆栈驻留在内存的不同段里，甚至有多个代码和数据段，＊.COM文件长度小于64K，其文件结构由程序段前缀、即程序头PSP与源程序构成，＊.EXE文件结构由文件头PSP、重定位图、检查和以及MS-DOS使用的相关信息构成，＊.EXE文件头或称控制信息块的大小随程序装入时需要重定位的指令数而定，但其总容量是512Bit整数倍，而MS-DOS将控制权交给用户程序之前，代码段CS寄存器和指令指针寄存器的初值根据＊.EXE文件头中进入点信息及程序的装入地址计算后得到。＊.EXE文件结构图如图3所示。＊.EXE和＊.COM文件均可由MS-DOS的EXEC功能调入，当程序区有足够空间块时，程序将分配给文件一个内存块，并是接着上一个分配的内存块之后。当EXEC功能调入程序、分配空间、初始化各寄存器完后，一个可执行文件便进入系统并获得IBMPC机的BIOS及MS.DOS的所有软件资源，只要获得控制权，即被激活，便可完成用户程序的既定功能了;本卡开发所用到的软环境是一般高级语言编译形成的可执行文件所依赖的MS-DOS环境，DOS的自举过程是查看磁盘是否包含MS-DOS的拷贝并确定前两文件是否为IO.SYS及MSDOS.SYS。若查找到，自举程序即将它读入内存，控制权转移到IO.SYS的初始点，IO.SYS是由两独立的模块组成，一是BIOS，其内容是互相连接的一组用于控制台、辅助端口、打印机及数据分配的驻留设备驱动程序，另一模块为SYSINT，它由BIOS初始化代码调用，它确定了系统中存在的相连内存容量后，将自己重新安排到高区内存，然后将DOS核心MSDOS.SYS从原始装入位置移到内存最后位置，SYSINT调用MSDOS.SYS过程完成后，其形成的结果在固化软件的同时被固化到本卡上。作为初始化序列的一部分，DOS核心检查并对各相关参数进行检测和初始化，所有驻留设备驱动程序已可使用，SYSINT可调用普通的MSDOS文件服务功能去打开Config.SYS，从而设置诸如附加硬件设备驱动程序、磁盘缓冲区数量等。装入所有可安装的设备驱动程序后，SYSINT关闭所有文件句柄。重新打开控制台、打印机、辅助设备等;286微机主机板上二片27256共64K是ROMBIOS的存贮模块，占地址F0000～FFFFFH。286CPU加电后，将对各器件进行测试和初始化POST，开头格式是将测试号送给DMA地址寄存器，经过各项初始化工作后，系统的RAM中断向量表已被填入，设备参数被设置。BIOS包括“检查标志”、“计算模块长度及调用程序”、“检查累加和”等三个程序段，用ROM扩充的最佳空间是C8000～E0000，我们只要在这段ROM区放上我们的扩展模块并做上55AA的标记，再标明模块长度，接着从第3字节开始写上程序并使指定模块内的单元累加和为0，就可以在ROM BIOS初始化系统后使用户程序获得控制权被激活，这是本卡被激活进入用户程序的方法。其控制权移交图如图4所示。图中“引导程序1用于更改INT19H的中断向量、引导程序2用于布置环境及恢复指针、而BIOS1是调ROM程序以前部分，BIOS2是以后的余下部分。
本用户软件程序固体卡的固化方法如下本卡动态过程无需磁盘操作，程序的静态长度、即从磁盘调入内存而还未运行的长度大于180K时，则应采用保护模式来固化程序，反之，则采用实模式来固化程序。用户软件程序固化过程为(1)生成固化文件和记录参数若已生成名为MYPRO.EXE的需固化的文件后，先启动DOS并进入DEBUG状态，再用DEBUG的L命令将MYPRO.EXE调入内存，此命令调入的EXE文件已做好重定位工作，然后用DEBUG的R命令将此时的各寄存器内容显示出来，并记录从AX～DX、ES、DS、SS、CS、IP、SP的所有值。而CS∶IP则为EXE文件的运行起点，最后用DEBUG的W命令从00000开始，每64K为一个文件长度单位，结合N命令，写到数据文件mypro1.dat，mypro2.dat、……直到程序在内存中结束的那一部分64K单元为止。另外从9800∶0到A000∶0处亦有MS-DOS的高区内存部分也写成32K文件，这样，文件中就保存了已定位的程序本身以及依赖的DOS环境;(2)固化非引导模块以外的文件已有了需要固化的文件，但在实模式下单显配置仅提供三个64K的物理地址空间，即三片27512的容量，我们必须组织好固化文件顺序与各片EPROM的关系。假设mnypro.EXE少于24K，则内存中仅查看到00000，10000开始的二个64K有程序信息及9AXXX～A0000有信息，则生成Mypro1.dat，Mypro2.dat(均为64K)和mypro3.dat(32K)，将两文件分别写到A0000和C0000开始的两片27512中先启动写EPROM插卡的GC512软件，并选择芯片写入电平、型号，再用I命令将准备好的dat文件写入缓冲区，然后用M命令，再D命令显示检查无误后，启动写EPROM的W命令写入到27512中，最后用读EPROM命令R读两次，检查累加和是否相同，相同则成功;(3)固化用户引导程序模块由于引导模块是要被BIOS激活的，因此要放在C8000～E0000的空间处，我们使用占D0000～DFFFF的一片27512。因为mypro3.dat仅32K，故可将它们放在同一模块，mypro3.dat占后32K而引导程序则从D0000开始编写先进入GC512并选择芯片型号、电平，再调入mypro3.dat，当软件向存放于缓冲区的起始位置打入8000，则8000～FFFF共32K，然后用M进行缓冲区处理菜单，再用E进行编辑状态，从D0000处开始写入信息，最后写完标志、长度、引导程序后，启动写EPROM功能W命令，将所有信息写到27512，完成后再用R命令读EPROM累加和，记下累加和，因为此片要求累加和为0，故要修正写入的内容使之对100H的余为0，这时以这一片27512放到内存D0000的位置上是可以被感知并激活的;因为我们已将MYPRO.EXE的所有运行资料都放到多片27512 EPROM中，只要有一个程序将它们全部恢复到RAM中，再以JMP的形式跳转到MYPRO.EXE文件的运行始点，即激活用户软件，本卡的功能就达到了。“引导程序1”的程序流程图如图5所示。“引导程序2”的程序流程图如图6所示。
当用户要求使用大于1M的存贮体时，实模式工作状态将不能胜任，DOS也不能直接寻址访问，这时要进入保护模式。保护模式(PUAM)仍有基址和偏移值，但基址不再直接访问一个存贮单元，而是一个描述符表。它是处理器能存取的所有段的信息。每个描述符包括标识实际段开始位置的24位地址，偏移值则如在实地址方式下一样。我们仅利用AT机所增加的INT15的功能号87调用，以实现标准寄存器(0-640K RAM)与扩展存贮器(1M～16M)之间成块传递数据。在此功能调用下，BIOS禁止所有中断。8字节构成的描述符的结构如图7所示;当用户获得控制权而程序本身是一条要求输入口令和辨识口令的程序时，只有当用户输入口令是正确时，用户程序才把控制权交还微机系统本身的系统程序，否则将保持控制权，计算机处于死机状态。这样，非法用户除非将本卡拨掉，否则绝不可能进入计算机系统。因此，要解决控制权的转交问题，本发明人设计的Password卡控制权移交程序流程图如图8所示。本系统的Password卡的主程序用80286汇编语言编写，其程序流程图如图9所示。
工业控制系统需要把工业现场的模拟量采集到计算机，经A/D转换成数字量，经运算处理后，再经D/A转换成模拟量去控制。本发明采用在CPU与ADC芯片的数据控制线之间加光电隔离的A/D、D/A转换方法。带隔离的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转换器等共同组成。工作原理如下16路信号通过外部插座输入到本卡，IBMPC/AT机指令使A/D转换器启动转换，在基准源及时钟电路配合下，转换后数据经驱动电路、光耦器件隔离并输送到输入缓冲器、等待主机读取数据。A/D转换要由IBMPC/AT机发出一个指令信号接至A/D转换器的START端使其启动，而A/D转换是否已完成，由A/D转换器发出转换结束EOC信号告知IBMPC/AT机，然后将数字量读入IBMPC/AT机;A/D转换是通过IBMPC/AT机插座输进本卡，经过逻辑控制器、输出锁存器、驱动电路及光耦器件隔离，送至D/A转换器输入端。数字量经D/A转换器后、输出模拟信号至外部插座;带光电隔离的D/A转换电路与常规的D/A转换不同的仅是采用光耦隔离电路，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、共同电气连接组成，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共同电气连接组成。其工作原理为当进行操作启动时，数据低四位SD0～SD3经IC40，启动A/D转换驱动信号SL4、IOW分别经IC18、IC39、再经光耦合隔离器件IC41、IC43后，输入到IC42，这些信号同时延时约75ns，从而保证了启动A/D转换的正确运作。当A/D转换结束后，进行读入数据操作。当IC42转换结束时，EOC信号由低变高将它接到OE和IC19的CLE端，选通IC19中的三态数据锁存器并锁存数据，经光耦隔离器件IC20数据端，在程序启动A/D转换后等行足够长时间，A/D转换后的数据已经稳定在IC22的输入端，再将数据读入，CPU可读到模拟量的正确数据。
带隔离I/O数据转换电路原理图如图12所示，它由光隔离器件IC44～IC61、可编程输入输出接口芯片IC62～IC64，地址译码器集成件IC65、双与门集成件IC66、双或门集成件IC67～IC68共同电气连接组成，其工作原理为地址线A5～A8经IC66～IC68输入到地址译码器IC65、IC65输出IC62～IC64芯片的片选信号，IC62～IC64芯片，每片有三个字节口，每个字节口可定位8点设置输入或输出，在控制信号RD、WR、A0、A1和RESET信号作用下，片选信号CS选通该芯片，把数据读入数据锁存器，然后经光耦器件IC44～IC61与外界开关量信号接通。在工业控制现场、有大量开关信号需要检测和控制，例如温度、水位越限报警、键盘读入值、控制电磁阀开关等，这些开关量信号是组成工业控制系统的组成部分。本带隔离I/O数据转换卡有48点输入、24点输出，全部采用光隔离器件与外部信号分离，不存在电网干扰而造成故障的问题。
综合起来，本工业控制系统的控制方法是①插上用户程序固体卡、带隔离A/D、D/A数据转换卡、带隔离I/O数据转换卡后，构成本工业控制系统;②启动电源后，驻留在主机板的BIOS(128KROM)进入IBMPC/AT机的初始化和自检，检测到扩展插槽存在有用户程序固体卡，则由该卡修改驻留的BIOS中断向量，获取控制权。此时程序仅完成引导程序1的boot1功能，因为BIOS的自检和初始化仅完成一半，尚未进入IO.SYS和MS-DOS环境，还不能将控制权交给用户编制的程序入口;③当获取控制权并修改完中断向量指针后，转回BIOS的boot2程序入口，将用户固化在内存高区的ROM搬到RAM区的实模式地址，为将来激活用户程序做好准备工作。同时依次恢复CPU的所有寄存器状态，即恢复原来有磁盘状态下所制造的用户程序环境，继续完成系统初始化，此时，系统便完成了所有准备工作，具备激活用户程序的条件;④要激活用户程序并在MS-DOS环境下运行，首先要将磁盘操作系统的三个文件IO.SYS、MSDOS.SYS、COMMAND.COM、驻留在内存低区，由于在固化ROM的程序时已将磁盘操作系统三个文件在有磁盘环境时写入内存高区ROM区了，所以激活用户程序只需将CPU寄存器CS∶IP指针向用户程序头并运行则可;⑤用户程序是受MS-DOS支持下运行的，所以编写用户程序时可用高级语言或者在中文状态下编写用户程序，编写人员把对象的过程控制输入、输出口按对象的要求调试好程序，就可以通过I/O口控制开关量输入输出，通过A/D通道就可以采样工业现场模拟量进入计算机并按控制规律运算，将运算结果通过D/A口去控制如电动机、阀门、加热炉等对象执行机构。
本发明与现有技术相比有如下的优点和有益效果①由于控制系统是IBMPC主机板上开拓的工业控制微机系统，因此，所有适用IBMPC机的界面接口卡都可兼容本工业控制机，本工业控制微机系统能充分利用如IBMPC/AT机上的实时钟、中断调用、显示模式、DMA方式及全部存储区间寻址等的IBMPC/AT机的全部硬件资源;②本工业控制系统可以充分调用如监控BIOS、MS-DOS操作系统等的IBMPC/AT机的全部软件资源。因本工业控制系统能以功能完善的硬件为基础，并配备优越的软件资源，使本工业控制机在性能方面比现有任何工业控制机有更高、更宽的拓展市场;③本工业控制系统没有硬盘、软盘驱动器支持，但又仍保留磁盘操作系统MS-DOS来运行用户编制的应用程序，可以避免由于磁盘旋转机械故障及驱动器电路故障而导致工业控制系统的失败;④因本控制系统设计有一个用户程序固体卡，且该卡用BIOS及MS-DOS软件支持，所以用户编程可以充分利用IBMPC机本身的软、硬件资源。同时由于用户程序固体卡使用并行传送，比普通磁盘串行传送的传递速度快，所以本系统运行用户程序比一般工业控制机的运行速度快;⑤由于用户程序是固化到用户固体卡上，因此，开机时程序直接由本卡提供，而不需要经软盘或硬盘调入，因此是无损的调用，可以调用无数次而不会发生调入错误。又由于没有磁盘驱动器造成机械振荡故障，并具有带光隔离数据转换电路，所以本控制系统可靠性特别高;⑥由于本系统的A/D、D/A转换接口卡均带有光隔离技术，因此，能避免干扰信号从一次仪表或二次仪表通过信号或电源窜到计算机内部，有效地抑制共态干扰;⑦由于本系统是利用BIOS监控管理程序在开机时窃取系统的控制权而完成。因此，可以在固化卡上设置系统密码锁匙password，这比在软件上设置保密口令有更佳的保密性，并在工业控制上更方便适用工程师修改工业参数用;⑧由于本系统的用户程序固体卡上开发控制系统软件，可以用高级语言或者低级语言同时调用，因此开发周期缩短，并且更适合于开发用户集开发与应用于一体的工业控制机的大型的“界面十主控”的软件;⑨本系统对生产过程数据有失电保存作用，具有修改参数及报警。记忆事故等功能。本系统适用范围广、既可装配在大、中型机电一体化系统中，也可以在工业生产过程控制中作主控机使用;⑩本系统具有很高的性能价格比，整机功能具有IBMPC/AT机所组成的工业控制机的一切性能，而可节省软盘硬盘费用。仅A/D、D/A隔离数据转换卡就比现有产品低8倍。
下面对说明书附图进一步说明如下图1为无需磁盘带隔离技术的工业控制系统的结构框图;图2为本系统用户程序固体卡的电路原理图;图3为＊.EXE文件结构图;图4为控制权移交流程图;图5为“引导程序boot1”流程图;图6为“恢复环境和指针的引导程序boot2”流程图;图7为“8字节构成的描述符”结构图;图8为本系统password卡控制权移交程序流程图;图9为本系统password卡的主程序用80286汇编程序的流程图;图10为带隔离A/D、D/A转换卡方框原理图;图11为带光电隔离的A/D转换电路原理图;图12为带光电隔离D/A转换电路原理图;
本发明的实施方式如下①按图2、图11、图12所示，绘制印刷电路板，并筛选适当元器件进行安装和简单调试，其中IC1可选用可读写存贮器62256，IC2～IC11可选用只读存贮ROM或EPROM 27512;IC12～IC15可选四与门74LS21;IC18可选双向三态门74LS245、IC19、IC17可选8D锁存器74LS373，IC20、IC28、IC41、IC43可选高速光隔离器件，IC21可选8反相驱动器，IC24可选四与门74LS21，IC25可选双与非门74LS04，IC31～IC34可选数模转换器DACO832，IC35～IC38可选运算放大器ADOP07，IC42可选模数转器ADCO816，IC44～IC61可选光隔离器件，IC62～IC64可选可编程输入输出器件8255，IC64可选地址译码器74LS138，IC66可选双与门74LS02，IC67～IC68可选双或门74LS32;②按图3，图7的文件结构图及图4、图5、图6、图8、图9的流程图进行编制程序，并按上面说明书所述固体卡的固化方法进行存贮和固化固体卡;③按图1所示，连接构成本工业控制系统，然后按上面说明书所示的控制方法便能较好实施本发明。发明人经过几年的研制，已能把本工业控制系统成功地在塑料注射成型机和汽车检测线中实施和应用。
权利要求
1.一种无需磁盘并带隔离技术的工业控制系统，其特征在于它由用户程序固体卡(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(7)共同电气连接组成，其中用户程序固体卡(1)为用本发明的固化方法把用户程序固化成的固体卡，用户程序固体卡电路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共同电气连接组成；带隔离的A/D、D/A转换卡(2)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转换器等共同电气组成；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共同电气连接组成，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IC28、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共同电气连接组成。
2.一种用于无需磁盘并带隔离技术的工业控制系统固化用户程度固体卡的固化方法，其特征在于本卡动态过程无需磁盘操作，程序的静态长度、即从磁盘调入内存而还未运行的长度大于180KBit时，则应采用保护模式来固化程序，反之，则采用实模式来固化程序;用户程序固化过程为(1)生成固化文件和记录参数若已生成名为MYPRO.EXE的需固化的文件后，先启动DOS并进入DEBUG状态，再用DEBUG的L命令将MYPRO.EXE调入内存，然后用DEBUG的R命令将此时的各寄存器内容显示出来，并记录从AX～DX、ES、DS、SS、CS、IP、SP的所有值，而CS∶IP则为EXE文件的运行起点，最后用DEBUG的W命令从00000开始，每64K为一个文件长度单位，结合N命令，写到数据文件mypro1.dat，mypro2.dat、……直到程序在内存中结束的那一部分64K单元为止;另外从9800∶0到A000∶0处亦有MS-DOS的高区内存部分也写成32K文件，这样，文件中就保存了已定位的程序本身及其依赖的DOS环境;(2)固化非引导模块以外的文件已有了需要固化的文件，但因实模式下单显配置仅提供了三个64K的物理地址空间，即三片27512的容量，我们必须组织好固化文件顺序与各片EPROM的关系。先启动写EPROM插卡的GC512软件，并选择芯片写入电平、型号、再用I命令将准备好的dat文件写入缓冲区，用M命令后再用D命令显示检查无误后，启动写EPROM的W命令写入到27512中，然后用读EPROM命令R读两次，检查累加和是否相同，相同则成功;(3)固化用户引导程序模块由于引导模块是要被BIOS激活的，因此要放在C800∶0～E000∶0的空间处，我们使用占D0000～DFFFF的一片27512。因为mypro3.dat仅32K，故可将它们放在同一模块，mypro3.dat占后32K而引导程序则从D0000开始编写写EPROM芯片用GC512软件，其方法同上。将所有信息写到27512，完成后再用R命令读EPROM累记和，记下累加和，因为此片要求累加和为0，故要修正写入的内容使之对100H的余为0，这时以这一片27512放到内存D0000的位置上是可以被感知并激活的;因为我们已将MYPRO.EXE的所有运行资料都放到多片27512 EPROM中，只要有一个程序将它们全部恢复到RAM中，再以JMP的形式跳转到MYPRO.EXE文件的运行始点，即激活用户软件。
3.一种采用无需磁盘并带隔离技术的工业控制系统的调控方法，其特征在于①插上用户程序固体卡、带隔离A/D、D/A数据转换卡、带隔离I/O数据转换卡后，构成本工业控制系统;②启动电源后，驻留在主机板的BIOS(128KROM)进入IBM/AT机的初始化和自检，检测到扩展插槽存在有用户程序固体卡，该卡开始字节有55AA标志，则由该卡修改驻留的BIOS中断向量，获取控制权。此时程序仅完成引导程序1的boot1功能，因为BIOS的自检和初始化仅完成一半，尚未进入IO.SYS和MS-DOS环境，还不能将控制权交给用户编制的程序入口;③当获取控制权并修改完中断向量指针后，转回BIOS的boot2程序入口，将用户固化在内存高区的ROM搬到RAM区的实模式地址，为将来激活用户程序做好准备工作。同时依次恢复CPU的所有寄存器状态，即恢复原来有磁盘状态下所制造的用户程序环境，继续完成系统初始化，此时，便完成了所有准备工作，具备激活用户程序的条件;④要激活用户程序并在MS-DOS环境下运行，首先要将磁盘操作系统的三个文件IO.SYS、MSDOS.SYS、COMMAND.COM驻留在内存低区，由于在固化ROM的程序时已将磁盘操作系统三个文件在有磁盘环境时写入内存高区EPROM区了，所以激活用户程序只需将CPU寄存器CS∶IP指针向用户程序头并运行则可;⑤用户程序是受MS-DOS支持下运行的，所以编写用户程序时可用高级语言或者在中文状态下编写用户程序，编写人员把对象的过程控制输入、输出口按对象的要求调试好程序，就可以通过I/O口控制开关量输入输出，通过A/D通道就可以采样工业现场模拟量进入计算机并按控制规律运算，将运算结果通过D/A口去控制如电动机、阀门、加热炉等对象执行机构。
全文摘要
本发明是无需磁盘并带隔离技术的工业控制系统及其控制方法，其特征是由用户程序固体卡、带隔离A/D、D/A转换卡、带隔离I/D数据转换卡、IBMPC/AT主机板、键盘、显示卡、彩色显示器共同电气连接组成，其调控方法包括用户程序固体卡的固化方法及采用本工业控制系统的调控方法。本系统能充分利用IBMPC/AT机软、硬件资源，能抑制各种干扰、可靠性高、性能价格比高。
文档编号G05B15/02GK1101726SQ94108480
公开日1995年4月19日 申请日期1994年7月22日 优先权日1994年7月22日
发明者钟汉如 申请人:华南理工大学