第一章 計(jì)算機(jī)控制概述

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計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)導(dǎo)論龐麗萍、張文彬、吳水英、李勝利版課件

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

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書介紹

本書學(xué)習(xí)的內(nèi)容：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)控制對(duì)象：生產(chǎn)過程、家用電器、智能樓宇、機(jī)器人、航天器；經(jīng)濟(jì)、交通、人口、社會(huì)；自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，好多跨專業(yè)應(yīng)用：機(jī)械自動(dòng)化、冶金自動(dòng)化；必需有一個(gè)依托的背景。

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第一章計(jì)算機(jī)控制概述本章主要內(nèi)容:

引言1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成1.2計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分類1.3計(jì)算機(jī)控制裝置種類本章小結(jié)思考題

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引言計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用--是把計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化控制系統(tǒng)融為一體的一門綜合性學(xué)問，是以計(jì)算機(jī)為核心部件的過程控制系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。從計(jì)算機(jī)應(yīng)用的角度出發(fā)，自動(dòng)化控制工程是其重要的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域；而從自動(dòng)化控制工程來看，計(jì)算機(jī)技術(shù)又是一個(gè)主要的實(shí)現(xiàn)手段。本書立足于工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域，探討這種不同于普通計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、相關(guān)技術(shù)及其工程應(yīng)用。下圖為一個(gè)制藥車間的自動(dòng)化生產(chǎn)流程。

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計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)舉例--

油壓注塑機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)

注塑機(jī)是塑料生產(chǎn)機(jī)械，影響注塑產(chǎn)品表面質(zhì)量以及重量重復(fù)精度的主要因素是：射膠速度、保壓壓力、背壓壓力、射膠和熔膠的終點(diǎn)位置。不同機(jī)型或者同一機(jī)型不同環(huán)境(溫度、濕度等)、不同模具、不同的注塑工藝參數(shù)參數(shù)的狀態(tài)都會(huì)有所不同，控制參數(shù)也應(yīng)隨環(huán)境的變化做出相應(yīng)的調(diào)整。

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海天注塑機(jī)實(shí)物圖片

德馬格(寧波)注塑機(jī)計(jì)算機(jī)優(yōu)化的位置控制和預(yù)設(shè)的加速度曲線相吻合，保證了鎖模快速平衡的運(yùn)動(dòng)，保證了模具的完好，縮短了循環(huán)時(shí)間。它的液壓頂出易于裝拆，沒有凸出的軟管，拉桿間距足以容納體積大的模具。

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工作過程FLASH演示

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控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

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六大部分組成

信號(hào)指令發(fā)生器-控制電腦信號(hào)傳輸部分為注塑機(jī)I/O板，用以傳遞模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)處理器即閉環(huán)控制卡。信號(hào)監(jiān)控器硬件載體即個(gè)人電腦。受控對(duì)象為注塑機(jī)油壓系統(tǒng)的電液比例閥。反饋信號(hào)檢測裝置為電子尺、編碼器以及壓力感應(yīng)器。采用電子尺或者編碼器用于測量射膠過程的實(shí)際位置以及計(jì)算實(shí)際的速度，用于射膠速度的反饋；壓力感應(yīng)器測量實(shí)際的壓力信號(hào)，作為保壓、背壓等壓力的反饋信號(hào)。

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閉環(huán)控制卡

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輸出通道里的三角波發(fā)生電路

PWM輸出部分采用D/A轉(zhuǎn)換后的電壓值與三角波發(fā)生電路經(jīng)比較后得到

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輸入通道中的A/D

A/D輸入：8通道，分辯率10位，0~10V,其中一通道為微分通道，位置信號(hào)轉(zhuǎn)化為速度信號(hào)；

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主控芯片CPU

閉環(huán)控制卡采用RENESAS公司提供的高性

能H8/3062F單片機(jī)

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控制卡程序

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流量控制算法

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上位機(jī)程序

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我們學(xué)習(xí)的內(nèi)容

可靠性處理：抗干擾(8章)輸入通道：數(shù)字(4章)、模擬(3章)輸出通道：數(shù)字(4章)、模擬(2章)CPU程序：數(shù)據(jù)處理(7章)人機(jī)接口：鍵盤(5章)、顯示(6章)控制算法(9章)上位機(jī)程序(VB、VC)網(wǎng)絡(luò)(10章)其他：IPC與PLC、DCS和FCS、實(shí)例

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1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成主要知識(shí)點(diǎn):1.1.1控制系統(tǒng)概念

1.1.2硬件組成1.1.3軟件組成

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1.1.1控制系統(tǒng)概念計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是由常規(guī)儀表控制系統(tǒng)蛻變而來的;常規(guī)儀表組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)不同的控制要求，一般分成閉環(huán)控制(圖1-1a所示)與開環(huán)控制(圖1-1b所示)兩種結(jié)構(gòu)形式;計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)原理組成—用控制計(jì)算機(jī)代替圖1-1的控制器，如圖1-2所示；

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(1)閉環(huán)控制系統(tǒng)f干擾+e給定值_偏差z測量值ru控制作用控制器執(zhí)行器

q操縱變量

被控對(duì)象

y被控量

測量變送器圖1-1(a)閉環(huán)控制系統(tǒng)

閉環(huán)控制系統(tǒng)--閉環(huán)控制系統(tǒng)中，測量變送器對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行檢測，把被控量如溫度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)再反饋到控制器中，控制器將此測量值與給定值進(jìn)行比較形成偏差輸入，并依照一定的控制規(guī)律產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作，執(zhí)行器產(chǎn)生的操縱變量使被控對(duì)象的被控量跟蹤趨近給定值，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。這種信號(hào)傳遞形成了閉合回路，所以稱此為按偏差進(jìn)行控制的閉環(huán)反饋控制系統(tǒng)。

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(2)開環(huán)控制系統(tǒng)r給定值控制器

u控制作用

執(zhí)行器

q操縱變量

被控對(duì)象

y被控量