程序控制和數(shù)值控制

1、第四章 順序控制和數(shù)值控制之一內(nèi)容提要n概述n順序控制器n開環(huán)數(shù)值控制器n步進電機的控制n小結(jié)概述n順序控制和數(shù)值控制是計算機控制系統(tǒng)中最常見的控制方式 順序控制：控制系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)工藝按預(yù)先規(guī)定的工藝要求，在各個輸入信號的作用下，使生產(chǎn)過程的各個執(zhí)行機構(gòu)自動地按預(yù)先規(guī)定的順序動作 數(shù)值控制：用計算機把輸入的數(shù)字信息按一定的程序進行處理后轉(zhuǎn)換為控制信號，去控制一個或幾個被控制對象，使被控制點按照某種軌跡運動順序控制n順序控制器的功能 根據(jù)生產(chǎn)過程要求預(yù)先確定程序，使系統(tǒng)在輸入信號條件的作用下，按順序進行工序轉(zhuǎn)換 根據(jù)各工序要求，控制相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)動作，保證過程正常進行順序控制（2）n順序控制系統(tǒng)

2、的一般組成 系統(tǒng)控制器、輸入輸出接口、輸入輸出電路、信號檢測、顯示電路、報警電路、操作臺 順序控制（3）n順序控制系統(tǒng)的類型 按順序執(zhí)行的繼電器接觸器控制系統(tǒng) 無觸點邏輯控制系統(tǒng)(專用) 以微型計算機為核心的順序控制系統(tǒng) 可編程序控制器(可編程)順序控制（4）n專用順序控制器的設(shè)計 針對某一類被控對象的結(jié)構(gòu)特點和加工工藝流程而設(shè)計的微型計算機系統(tǒng)的硬件和軟件 采用固定連線控制的設(shè)計思想來設(shè)計硬件和軟件，靈活性不夠，通用性差 控制軟件采用匯編語言編制，用戶自行二次開發(fā)軟件和調(diào)試困難 順序控制（5）n可編程控制器（Programmable Controller） 早期的PLC雖然采用了計算機的設(shè)計

3、思想，但實際上它只能完成順序控制，僅有邏輯運算、定時、計數(shù)等順序控制功能 在經(jīng)歷了30年的發(fā)展，現(xiàn)代PLC產(chǎn)品已經(jīng)成為了名符其實的多功能控制器，如邏輯控制、過程控制、運動控制、數(shù)據(jù)處理等功能都得到了很大的加強和完善 與此同時，PLC的網(wǎng)絡(luò)通信功能也得到飛速發(fā)展，PLC及PLC網(wǎng)絡(luò)成為了工廠企業(yè)中不可或缺的一類工業(yè)控制裝置 順序控制（6）nPLC的特點 可靠性高，抗干擾能力強 控制程序可變，具有良好的可變性 編程簡單，使用方便 功能完善，擴充方便，組合靈活 縮短設(shè)計和施工時間順序控制（7）nPLC的基本組成順序控制（8） CPU是PLC的核心組成部分，其主要任務(wù)有： 接收、存儲由編程工具輸入的用

4、戶程序和數(shù)據(jù)，并通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲地址 檢查、校驗用戶程序 接收、調(diào)用現(xiàn)場信息 執(zhí)行用戶程序 故障診斷順序控制（9） PLC的存儲器分為系統(tǒng)程序存儲器、用戶程序存儲器及工作數(shù)據(jù)存儲器等三種 系統(tǒng)程序存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 ROM 內(nèi)，用戶不能直接更改 用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)，用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序 工作數(shù)據(jù)存儲器用來存儲工作數(shù)據(jù)順序控制（10） I/O接口是PLC與外界連接的接口 輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號，一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、繼電器觸點、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸

5、入信號。另一類是由電位器、測速發(fā)電機和各種變送器等來的模擬量輸入信號 輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、指示燈、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）等順序控制（11） 編程器的作用是供用戶進行程序的編制，編輯，調(diào)試和監(jiān)視 簡易編程器：一般只能編輯語句表指令程序，不能直接編輯梯形圖程序，多用于小型PLC的編程或者用于PLC控制系統(tǒng)的現(xiàn)場調(diào)試和維修 。 圖形編程器 ：本質(zhì)上是一臺便攜式專用計算機系統(tǒng)，可以編制多種指令程序，功能強。順序控制（12） PLC一般配有開關(guān)式穩(wěn)壓電源（24VDC）供內(nèi)部電路使用 擴展接口、通信接口和智能I/O接口 擴展接口用于將擴展單元與基本單元相

6、連 通信接口用于實現(xiàn)“人機”或“機機”之間的對話 智能I/O接口是為了滿足更加復(fù)雜的控制功能的需要順序控制（13）nPLC的分類 按地域范圍 美國流派; 羅克韋爾歐洲流派; 西門子日本流派; 歐姆龍 按I/O點數(shù) 超小型 512按結(jié)構(gòu) 一體化模塊化Binary (Two-Level) LogicnComputer Program Implementation: n0,1 nfalse,truenDC Implementation: n0,5v logic gates, IC chipsn0,28v aircraftnAC Implementation:n0,110v industrialInp

7、uts to Sequential LogicnSequential logic is driven by inputs. nLogic inputs are sensed as off,on (0,1) n Examples of logic inputs are Pushbuttons (stop, start, pause, .) Toggle switches (撥動開關(guān)撥動開關(guān),mode select, override, .) Limit switches (限位開關(guān)限位開關(guān),travel limit, max. level, .) Timers (time-out signals

8、, time delay, .) Max/min sensors (over temperature, .) Signals from other systems (ready, busy, .)Outputs of Sequential Logic Outputs are driven by sequential logic. Logic outputs are set as off,on (0,1) Examples of logic outputs are Motor on/off (not closed loop control) Pump on/off Solenoid on/off

9、 Lamp or indicator on/off Alarm on/off Signals to other systems (ready, busy, )Timing Device Boolean AlgebraSome Theorems of Boolean Algebra Off-Dominant LogicnA on = conditions that turn A on nA off = conditions that turn A offControl Example Motor If the start button is pushed while the stop butto

10、n is not pushed, then turn the motor on and keep it on. If the stop button is pushed at any time, then turn the motor off.Off-Dominant LogicMOTORon = STARTMOTORoff = STOPMOTOR = (MOTOR +START)STOPStop Typical Computer Program 順序控制（14）nPLC程序表達方式 梯形圖LAD（Ladder Diagram） 以圖形符號及圖形符號在圖中的相互關(guān)系表示控制關(guān)系的編程語言I0.0Q0.0Q0.0I0.1I0.2并聯(lián)并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián)起始母線起始母線結(jié)束母線結(jié)束母線順序控制（15） 語句表STL（Statement List） 類似于計算機匯編語言的形式，用指令的助記符來進行編程A I0.0O Q0.0AN I0.1AN I0.2 = Q0.0 I0.0Q0.0Q0.0I0.