《机电一体化系统设计》课件 第13次课工业控制计算机及接口技术.pptx

1;2;导学：;5.1工业控制计算机;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。;5.1.3典型机电一体化控制系统举例

;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，??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。;计算机控制系统的特点

具有完善的输入/输出通道

具有实施控制功能

可靠性高

具有丰富、完善、能正确反映被控对象运动规律并对其进行有效控制的软件系统;工业领域中，由于现场存在干扰，环境恶劣，普通计算机在工业现场不能正常运行，需使用适应工业现场的工业控制计算机（简称工控机）。

它是处理来自传感器的输入信息，并把处理结果输出到执行机构去控制生产过程、同时对生产过程进行监督、管理的计算机系统。并具有较好的抗干扰性和可靠性。;1）工业控制计算机的基本要求;工业控制计算机的应用对象及使用环境的特殊性，决定了要满足以下基本要求：;工业控制计算机的应用对象及使用环境的特殊性，决定了要满足以下基本要求：;2）工业控制计算机的常用类型

单片机

可编程控制器

总线式工业控制机

分布式计算机控制系统;5.2.2常用工业控制计算机

常用工控机有单片机、可编程控制器、总线型工业控制计算机。 ;单片机的特点：体积小，功能强，功耗低，应用灵活，价格低。

嵌入式系统：

从使用的角度讲，计算机应用可分为两类：一类是应用广泛的独立使用的计算机系统，如PC机、工作站等；另一类是嵌入式计算机系统。所谓嵌入式系统，就是以嵌入式应用为目的计算机系统，单片机应用系统是典型的嵌入式系统。嵌入式计算机系统是作为其它系统的组成部分使用的。;2、可编程控制器PLC（ProgrammableLogicController）

PLC的特点：

（1）可靠性高，抗干扰能力强

高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如三菱公司生产的F系列PLC平均无故障时间高达30万小时。

;（2）配套齐全，功能完善，适用性强;（3）编程方法简单，易学易用;（4）系统的设计、构建工作量小，维护方便，改造容易;