5机电一体化中地计算机技术5.1微型计算机在机电一体化中.ppt

5 机电一体化中的计算机技术 5.1 微型计算机在机电一体化中的地位 计算机性能的大幅度提高，高速、大内存、 强功能，使之能够适应不同对象的应用要求，具 有解决各种复杂的信息处理和适时控制问题的能 力；大型计算机的小型化、微型化，使得计算机 实验室、机房得以应用于各种产品和生产、办 公、生活现场；大规模集成电路的批量生产和技 术进步，使得计算机的成本不断下降，其价格已 为一般用户和家庭所能接受，从而大大拓宽了计 算机的应用范围。 微型化、低价、高性能，计算机技术的巨大 进步，促进了工自动化、办公自动化、家庭自动 化，导致了制造工业机电一体化变革，机电一体 化技术已从早期的机械电子化变为机械微电子化 和机械计算机化。在机电一体化系统中，微型计 算机收集和分析处理信息，发出各种指令去指挥 和控制系统的运行，还提供各种人机接口，以便 观测结果，监视运行状态和实现人对系统的控制 和调整。微型计算机已成为整个机电一体化系统 的核心。微型计算机在机电一体化中的功用，大 致归纳有以下几个方面： (1)对机械工业生产过程的直接控制。其中包括 顺序控制、数字程序控制、直接数字控制。 (2)对机械生产过程的监督和控制。如根据生产 过程的状态、原料和环境因素，按照预定的生产 过程数学模型，计算出最优参数，作为给定值， 以指导生产的进行；或直接将给定值送给模拟调 节器，自动进行整定、调整，传送到下一级计算 机进行直接数字控制。 (3)在机械工业生产的过程中，对各种参数进行 周期性或随机性的自动测量，并显示、打印记录 结果供操作人员观测；对间接测量的参数和指标 进行计算、存储、分析判断和处理，并将信息反 馈到控制中心，制定新的对策。 在具体的生产过程中对加工零件的尺寸、刀 具磨损情况进行测量，并对刀具补偿量进行修 正，以保证加工的精度要求。 (4) 对车间或全厂自动生产线的生产过程进行调 度和管理。 (5)直接渗透到产品中形成带有智能性的机电一体 化新产品，如机器人、智能仪器等。机电一体化 系统的微型化、多功能化、柔性化、智能化，安 全、可靠、低价、易于操作的特性，是采用微型 计算机技术的结果。微型计算机技术是机电一体 化中最活跃、影响最大的关键技术。 5.2 工业控制机分类 5.2.1 分类 工业控制机根据控制的方案和体系结构以及 复杂程度，可以分为几种典型的类型。 可编程序控制器 可编程序控制器简称PC或PLC，是由早期的 继电器逻辑控制系统与微计算机技术相结合而发 展起来的。它的低端即为继电器逻辑控制的代用 品，而其高端实际上是一种高性能的计算机实时 控制系统。 PLC以顺序控制为其特长，它可以取代继电 器控制，完成顺序和程序控制，能进行PID回路 调节，实现闭环的位置和速度控制，也能构成高 速数据采集与分析系统，以及与计算机联网而使 整个生产过程完全自动化等等。 可编程序控制器吸取了微电子技术和计算机 技术的必威体育精装版成果，发展十分迅速，以其卓越的技 术指标及优异的恶劣环境适应性，迅速渗透到工 业控制的各个领域，受到工业界的普遍重视。从单机自动化到工业自动化，从柔性制造系统、 机器人到工业局部网络，无不有它的涉足之地。 任何一种可编程序控制器均有下列基本部分 构成（图5.1） 图5.1 典型可编序程控制器框图 (1)微处理器 PLC的微处理器以循环扫描方式进行操作。 目前大型PLC多采用双极型片式处理器或16位微 处理器，甚至32位超级微处理器，中小型PLC主 要采用8位通用微处理器，而微型及小型PLC基本 上都采用单片机。 (2)存储器 目前PLC普遍使用的存储器有以锂电池为后备 电源的CMOS型RAM，及EPROM和EEPROM 。 (3)输入输出设备 PLC的输入输出设备可分为三种形式：I/O模 块、智能I/O模块和I/O站。一般的PLC都通过I/O 模块与现场进行远程通信。 (4)编程器 PLC的编程器是人机联系的接口，它包括键 盘、显示器以及支持其工作的软、硬件。 单、多回路调节器 单、多回路调节器是简单的计算机闭环控制 系统，即DDC系统。最初是因一台数字计算机只 控制一个回路而得名。 生产过程控制在较长时期内都是以模拟式控 制仪表为主。这种模拟式控制仪表的特点是运行 容易、操作方便、系统危险性分散、价格比较便 宜等，因而受到用户的欢迎。随着现代工业的发 展，模拟式控制仪表逐渐暴露出它的不足之处， 主要表现在控制精度差，功能不够强。 例如，它对程序控制、前馈控制、纯滞后补 偿控制等都难以实现。随着微处理器的发展和性 能价格比的不