《机电一体化》课件 项目五 控制系统的设计.pptx

控制系统的设计

——《机电

·控制系统概述

·工业控制计算机·计算机接口技术

CONTENT

目录

检测装置

图控制系统基本组成框图

在实际的控制系统中，上述的每个环节在硬件特征上并不独立，

可能几个环节在一个硬件中。

给定量

(输入)

控制装置执行装置

控制系统的组成

扰动

被控对象

被控量(输出)

·这类控制系统的给定量是一个常值。由于扰动的影响，被控量会偏离给定量而出现偏差，控制

系统便根据偏差产生控制作用，以克服扰动的影响，使被控量恢复到给定的常值。

·这类控制系统的给定量是变化的，但它是一个已知的时间函数，或按预定的规律变化。

·这类控制系统的给定量是变化的，而且这种变化是预先未知的，也就是说给定量是按未知规律变化的任意函数。在随动系统中，若被控量是机械参数时，如位移、速度、力矩等，这类系统称之为伺服系统。

恒值控制系统

程序控制系统

随动控制系统

控制系统的分类按系统给定的输入信号的特点来分类

按执行元件的类型分类

·按驱动元件的不同可分为电气伺服系

统、液压伺服系统、气动伺服系统、

电液伺服控制系统。

按控制原理分类

·按自动控制原理，伺服系统又可分为

开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制伺服系统。

伺服控制系统的分类

工业控制计算机的特点

●实时性。实时性是指计算机控制系统能在限定的时间内对外来事件做出反应的能力。

●高可靠性。工业控制计算机具有高质量和很强的抗干扰能力，并且具有较长的平均

无故障间隔时间。

●硬件配置的可装配可扩充性。工业控制计算机宜采用模块化设计方法。

●可维护性。工业控制计算系统要求系统使用的板级产品一致性好，软件和硬件的诊断功能强。

可编程控制器

可编程控制器简称为PLC。早期的PLC是用来代替继电器、接触器的，主

要用于顺序控制，只能实现逻辑运算，故称为可编程逻辑控制器，简称

PLC(ProgrammableLogicController)。随着电子技术、计算机技术

的迅速发展，可编程逻辑控制器更多地具有了计算机的功能，不仅用逻

辑编程取代硬连线逻辑，还增加了运算、数据传送和处理等功能。其功

能远远超出了顺序控制的范围，故称为可编程控制器。

I/0点数(输人/输出点数)是指PLC外部输入、输出端子的总数。I/0点数越多，控制规模就越大。

PLC的指令条数是衡量其软件功

能强弱的主要指标。PLC具有的

指令条数越多，指令种类越丰富。

扫描速度反映了PLC运行速度的快慢。扫描速度快，意味着PLC可运行较为复杂的控制程序，并有可能扩大控

制规模和控制功能。

PLC的存储器包括系统程序存储器和用户程序存储器。存储器容量是指用户程序存储器的容量。

PLC的性能指标

存储器容量

I/0点数

扫描速度

指令

条数

·根据控制要求确定所需

要的用户输入/输出设

备，并据此确定PLC的

I/0点数；

·分配PLC的I/0点数，

设计I/0连接图；

·按需设计控制柜、操作台等；

·选择PLC;

·PLC的程序设计；

PLC控制系统设计的一般步骤

第一步第二步第三步第四步第五步第六步第七步

·联机调试；

·整理和编写技术文档。

·根据生产的工艺过程分析控制要求；

PLC控制系统设计时，应遵循的原则

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最大限度地满足控制要保证系统的安全可靠力求简单、经济、使用适应发展的需要

求与维修方便

单片机

单片机属于微型计算机的一种，是把微型计算机中的微处理器、存储器、

I/0接口、定时器/计数器、串行接口、中断系统等电路集成在一块集成

电路芯片上形成的微型计算机。因而被称为单片微型计算机，简称为单

片机。

单片机的特点

·高集成度，体积小，高可靠性。·控制功能强。

·低电压，低功耗，便于生产便携式产品。

·易扩展。

●性价比高。

单片机控制系统的基本设计内容

单片机控制系统

×××日

…

系统调试

软件设计

硬件设计

方案设计

总线式工业控制计算机

管理计算机

LAN