第五章计算机控制及接口技术(一).pptVIP

第5章 计算机控制及接口技术 5.1 概述 5.1.1 计算机控制系统的组成 各硬件组成部分的功能： （1）计算机主机：包括中央处理器、时钟电路、内存储器，是组成计算机控制系统的核心部件。 功能：实现数据采集、数据处理、逻辑判断、控制量计算、越限报警等功能，并通过接口电路向系统发出各种控制命令，指挥全系统有条不紊地协调工作。 （2）操作台：人—机对话的联系纽带。 （3）通用外围设备：显示器、打印机等，为扩大计算机主机的功能而配置的。 （4）I/O接口与I/O通道：是计算机主机与外部连接的桥梁。 I/O接口：并行接口和串行接口。 I/O通道：也称过程通道，是计算机和控制对象之间信息传送和变换的连接通道。包括模拟量I/O通道和数字量I/O通道。 模拟量I/O通道的作用（1）将经由传感器得到的工业对象的生产过程参数变换成二进制代码传送给计算机；（2）将计算机输出的数字控制量变换为控制操作执行机构的模拟信号，以实现对生产过程的控制。 （5）传感器的主要功能是将被检测的非电学量参数转变成电学量。变送器的作用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机接口使用的标准的电信号（如0~10mADC）。 ? 系统软件：由计算机的制造厂商提供，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计算机的软件。常用的有操作系统、开发系统等，不需用户自行设计编程。 应用软件：用户根据要解决的控制问题而编写的各种程序，比如各种数据采集、滤波程序、控制量计算程序、生产过程监控程序等。 在计算机控制系统中，软件和硬件不是独立存在的，在设计时必须注意两者相互间的有机配合和协调，只有这样才能研制出满足生产要求的高质量的控制系统。 1、操作指导控制系统 如图5-3所示，在操作指导控制系统中，计算机的输出不直接用来控制生产对象。 2、直接数字控制系统 直接数字控制DDC（Direct Digital Control）系统是计算机用于工业过程控制最普遍的一种方式，其结构如图5-4所示。 3、监督计算机控制系统 在监督计算机控制SCC（Supervisory Computer Control）系统中，计算机根据工艺参数和过程参量检测值，并按照所设计的控制算法进行计算，计算出最佳设定值后直接传送给常规模拟调节器或者DDC计算机，最后由模拟调节器或DDC计算机控制生产过程。 SCC系统有两种类型，一种是SCC+模拟调节器控制系统，另一种是SCC+DDC控制系统。监督计算机控制系统的构成示意图如图5-5所示。 4、分级计算机控制系统 又称分布式控制系统DCS（Distributed Control System)，或集散型计算机控制系统。其特点是：采用多层分级的结构形式，实际上就是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。 图5-6是一个四级计算机控制系统。其中，过程控制级为最底层，对生产设备进行直接数字控制；车间管理级负责本车间各设备间的协调管理；工厂管理级负责全厂各车间的生产协调，包括安排生产计划、备品备件等；企业（公司）管理级负责总的协调，安排总生产计划，进行企业（公司）经营方向的决策等。 5.1.3 典型机电一体化控制系统举例 1、图5-7为工业炉计算机控制系统组成简图，所用的燃料为燃油或者煤气，为了保证燃料在炉膛内正常燃烧，必须保持燃料和空气的比值恒定。 2、微机控制的直流伺服电机调速系统 图5-8是微机控制的双闭环直流调速系统的原理图。其中，晶闸管触发器、速度调节器和电流调节器均由计算机实现。 3、计算机数字程序控制系统 图5-9所示为一开环控制的简单机床数字程序控制系统的构成框图。该系统既可以设计成平面点位控制系统，又可设计成平面轮廓控制系统。图中的微型计算机用来完成程序和数据的输入、存储、加工轨迹计算和步进电动机控制程序、显示程序、故障诊断程序等控制程序的执行等。 4、工业机器人 图5-10给出了智能机器人的一般结构，它是一个多级的计算机控制系统。 5.2 工业控制计算机 5.2.1 对工业控制计算机的基本要求 P106 1、具有完善的过程输入/输出功能 2、具有实时控制功能 3、具有高的可靠性