第四章 程序控制与数值控制.ppt

第4章 程序控制和数值控制 4.1 顺序控制器 4.2 开环数值控制 4.3 步进电机的控制 4.1 顺序控制器 计算机开环数值控制应用方式有多种，其中 顺序控制和数值控制是最常见的应用方式。 顺序控制：指控制系统根据生产工艺按预先规定的工艺要求，按照各个输入信号的条件，使生产过程的各个执行机构自动的按预先规定的顺序动作。 数值控制：就是利用电子计算机的高速运算和逻辑判断功能，在执行机构机械动作的响应时间内，按预定的运动轨迹运算出“动点”的位置，控制机械装置作出相对运动，以获得预定的加工轨迹。 1、顺序控制器一般具有以下功能： 根据生产过程要求预先确定程序，使系统在输入信号作用下，按顺序进行工序转换。 根据各工序要求，控制相应的执行机构动作，保证过程正常进行。 2、顺序控制器的种类 继电器控制装置 半导体逻辑元件控制装置 存储式顺序控制装置 3 专用计算机顺序控制器 它是针对某一类被控对象的结构特点和加工工艺流程而设计 的微型计算机系统的硬件和软件。其基本设计过程为： 1）确定专用计算机顺序控制器的逻辑设计工艺背景 2）确定计算机顺序控制器的硬件逻辑框图 3）进行软件设计 包括复位等待程序和控制程序的设计。具体设计时应从以下 几个方面分别进行考虑： 根据工艺流程的要求确定每道工序的动作继电器和时间设定值。 结合功能要求、成本等确定显示器的不同形式。 在RAM区中开辟一专门的数据区来存放程序参数。 4 可编程控制器 确定是条件控制还是时间控制。 确定整个生产过程的顺序控制周期，一个周期的结束就代表下一个周期的开始，此时数据区的内容均应从头开始。 1）它有以下特点： 可靠性高、抗干扰能力强 控制程序可变，具有良好的可变性。 2）主要用途有： 顺序控制 运动控制 过程控制 数据处理 通信 4.2开环数值控制 开环数字程序控制装置随着微型机和PLC 的大量普及得到广泛应用。对不同设备， 虽然其控制系统有所不同，但基本数值控 制原理是一样的。 1、数值控制基本原理（参看图4-26） 第一步 降此曲线分割成若干线段。 第二步 当给定a,b,c,d各点坐标和x,y值之后，利用插补（插值）的方法确定各坐标之间的中间值。 常用的插补形式有： 直线插补 二次曲线插补 第三步 把插补运算过程中定出的各中间点，以脉冲信号形式去控制x,y方向上的步进电机，带动画笔、刀具或线电极运动，从而绘出图形或加工出符合要求的轮廓。 对应于每个脉冲移动的相对位置称为脉冲当量，又称为步长，常用 和 并且总是取 。 图4-27是一段用折线逼近直线的直线插补线段,其中(x0,y0)代表起点坐 标，(xe,ye)代表终点坐标，则x，y方向应移动的总步数为Nx,Ny 2、逐点比较法插补原理 由上分析，可将4个象限中直线插补公式及进给方向列于 表4-2，而偏差与进给方向的关系可由图4-31表示。图中箭 头表示进给方向，F为偏差值。 （3）终点判断 画笔到达终点（xe,ye)时必须自动停止进给，一般有以下 两种判法： 利用画笔所走过的总步数是否等于终点坐标之和来判断。即比较每个插值点的坐标值之和(xi+yi)是否与(xe+ye)相等，若相等则停止插补。 取终点坐标xe和ye中较大者作为终判计数器的初值，（称此较大者为长轴，另一为短轴），插补中只要沿长轴方向上有进给脉冲，终判计数器就减一，而短轴方向的进给脉冲不影响终判计数器。终判计数器减为零时就停止插补。 （4）直线插补程序的流程图 可归纳为如下四步： 偏差判别，即 判别上一步进给后的偏差值是F0 还是F=0。 进给，根据偏差结果和所在象限，决定在什么方向上进给一步。 偏差运算，即计算出进给一步后的新偏差值，作为下一步进给的判别依据。 终点判别。 因此直线插补的流程图如图4-32 2）4方向逐点比较法圆弧插补原理 当圆心作为笛卡儿坐标系的原点时，知道圆弧的起点坐标(x0,y0)就可 算出半径，即可画出圆弧，直到终点为止。要画圆弧可在4个不同象 限按顺（或逆）时针来绘制，用SR1,SR2,SR3,SR4表示顺圆弧，NR1, NR2, NR3,NR4表示逆圆弧。 (4) 圆弧插补程序的流程图 根据逐点比较法的特点和圆弧插补规律，可得到圆弧插补流程图如右 实际程序常用的处理方法： 因起点坐标和终点坐标在以圆心为原点的坐标系中可以有正有负。故可用＋－号来确定所在象限，并可利用起点和终点坐标值的相对大小来确定是顺圆弧还是逆圆弧。 可用图4-38所示标志字来表示将要进行什么样的圆弧插补。 标志字各标志位可按表4-4设置，当标志位为1时，表示将进行对应该位的圆弧插补，实际插补过程中标志字只有1位为1，其它为0。 实际的进给信号是根据偏差值F=0还是F0及圆弧的类