注塑机计算机控制概述

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'注塑机计算机控制概述'
计算机控制技术书介绍n 本书学习的内容:计算机控制系统的具 体实现n 控制对象:生产过程、家用电器、智能 楼宇、机器人、航天器;经济、交通、 人口、社会;n 自动化专业应用领域很广,很多跨专业 应用:机械自动化、冶金自动化;n 必须有一个依托的背景。 第一章 计算机控制概述 本章主要内容:Ø 引言 Ø 1.1 计算机控制系统组成Ø 1.2 计算机控制系统分类 Ø 1.3 计算机控制装置种类 Ø 本章小结 Ø 思考题 引言 计算机控制技术及工程应用--是把计算机技术与自动化控制系统融为一体的一门综合性学问,是以计算机为核心部件的过程控制系统和运动控制系统。 从计算机应用的角度出发,自动化控制工程是其重要的一个应用领域;而从自动化控制工程来看,计算机技术又是一个主要的实现手段。 本书立足于工业自动化的领域,讨论这种不同于普通计算机的计算机控制系统的结构组成、相关技术及其工程应用。下图为一个制药车间的自动化生产流程。计算机控制系统举例--油压注塑机闭环控制系统 Ø 注塑机是塑料生产机械,影响注塑产品 表面质量以及重量重复精度的主要因素 是:射胶速度、保压压力、背压压力、 射胶和熔胶的终点位置。 Ø 不同机型或者同一机型不同环境(温度、 湿度等)、不同模具、不同的注塑工艺参 数参数的状态都会有所不同,控制参数 也应随环境的变化做出相应的调整。 海天注塑机实物图片德马格(宁波)注塑机计算机优化的位置控制和预设的加速度曲线相吻合,保证了锁模快速平衡的运动,保证了模具的完好,缩短了循环时间。它的液压顶出易于装拆,没有凸出的软管,拉杆间距足以容纳体积大的模具。 工作过程FLASH演示控制系统结构六大部分组成 n 信号指令发生器-控制电脑 n 信号传输部分为注塑机I/O板,用以传递模拟信号 n 数字信号处理器即闭环控制卡。 n 信号监控器硬件载体即个人电脑。 n 受控对象为注塑机油压系统的电液比例阀。 n 反馈信号检测装置为电子尺、编码器以及压力感应器。 采用电子尺或者编码器用于测量射胶过程的实际位置 以及计算实际的速度,用于射胶速度的反馈;压力感 应器测量实际的压力信号,作为保压、背压等压力的 反馈信号。闭环控制卡输出通道里的三角波发生电路 n PWM输出部分采用D/A转换后的电压值与三角 波发生电路经比较后得到输入通道中的A/Dn A/D输入: 8通道,分辨率10位, 0~10V,其中一通道为微分通道,位置 信号转化为速度信号;主控芯片CPUn 闭环控制卡采用RENESAS公司提供的高 性能H8/3062F单片机控制卡程序流量控制算法上位机程序 我们学习的内容n 可靠性处理:抗干扰( 8章)n 输入通道:数字(4章) 、模拟 (3章)n 输出通道:数字(4章) 、模拟 (2章)n CPU程序:数据处理( 7章)n 人机接口:键盘(5章) 、显示(6章) n 控制算法(9章) n 上位机程序(VB、VC)n 网络(10章) n 其他:IPC与PLC、DCS和FCS、实例1.1 计算机控制系统的组成 主要知识点: 1.1.1 控制系统概念 1.1.2 硬件组成 1.1.3 软件组成 1.1.1 控制系统概念Ø 计算机控制系统是由常规仪表控制系统演变而 来的;Ø 常规仪表组成的自动控制系统根据不同的控制 要求,一般分成闭环控制(图1-1a所示)与开环 控制(图1-1b所示)两种结构形式;Ø 计算机控制系统原理组成—用控制计算机代替 图1-1的控制器,如图1-2所示;(1)闭环控制系统 f 干扰 r + e u q y 控制器 执行器 被控对象 给定值 _ 偏差 控制作用 操纵变量 被控量 z 测量值 测量变送器 图1-1(a) 闭环控制系统 闭环控制系统--闭环控制系统中,测量变送器对被控对象进行检测, 把被控量如温度、压力等物理量转换成电信号再反馈到控制器中,控制器将 此测量值与给定值进行比较形成偏差输入,并按照一定的控制规律产生相应 的控制信号驱动执行器工作,执行器产生的操纵变量使被控对象的被控量跟 踪趋近给定值,从而实现自动控制稳定生产的目的。这种信号传递形成了闭 合回路,所以称此为按偏差进行控制的闭环反馈控制系统。(2)开环控制系统 r u q y 控制器 执行器 被控对象 给定值 控制作用 操纵变量 被控量 (b) 开环控制系统 开环控制系统--不同于闭环系统,它不需要被 控对象的测量反馈信号,控制器直接根据给定值驱动 执行器去控制被控对象,所以这种信号的传递是单方 向的。开环控制系统不能自动消除被控量与给定值之 间的偏差,其控制性能不如闭环系统。 (3)计算机闭环控制系统原理组成 控制计算机 生产过程 r + e u q y 计算机 D/A 执行器 被控对象 给定值 - 偏差 控制 操纵 被控量 作用 变量 z A/D 测量变送器 测量值 图 计算机控制系统原理图 图1 -3 1 -计2 算 机控制系统原理框图 计算机闭环控制系统的原理组成--是把图1-1中的控制 器用控制计算机即微型计算机及A/D(模/数)转换接口与D/A (数/模)转换接口代替,由于计算机采用的是数字信号传递, 而一次仪表多采用模拟信号传递,因此需要有A/D转换器将模 拟量转换为数字量作为其输入信号,以及D/A转换器将数字量 转换为模拟量作为其输出信号。 (4)计算机控制系统的监控过程步骤 a.实时数据采集--对来自测量变送器的被控量的 瞬时值进行采集和输入 ; b.实时数据处理--对采集到的被控量进行分析、 比较和处理,按一定的控制规 律运算,进行控制决策; c.实时输出控制--根据控制决策,适时地对执行 器发出控制信号,完成监控任 务; 1.1.2 硬件组成 计算机控制系统硬件一般包括: Ø 主机--CPU +RAM+ROM+系统总线 Ø 常规外部设备--输入/输出设备、外存储器等 Ø 过程输入输出通道—AI、AO、DI、DO Ø 操作台—CRT、LED、LCD 等 Ø 通信设备—交换机、modem、集线器等 Ø 图 1-3所示硬件组成框图 计算机基本系统 过程输入输出通道 CPU 接口 A/D转换 测量变送 系 工主机 RAM ROM 统 接口 D/A转换 驱动执行 业 输入设备 接口常规外部 输出设备 接口设备 总 接口 开关输入 对 外存储器 接口 通信设备 接口 线 象 接口 开关输出 操作台 接口 图1-3 计算机控制系统硬件组成框图 图1-4 计算机控制系统硬件组成框图 链接动画 1.1.3 软件组成?硬件仅为计算机控制系统的躯体。要使计算机正确地 运行解决各种问题,必须为它编制软件。?所谓软件是指完成各种功能的计算机程序的总和,它 是计算机控制系统的神经中枢,整个系统的动作都是 在软件程序指挥下协调工作的。?软件通常分为系统软件和应用软件两大类;系统软件 一般由计算机厂家提供,专门用来使用和管理计算机 本身的程序;应用软件是用户针对生产过程要求而编 制的各种应用程序。 1.2 控制系统分类 主要知识点 1.2.1 数据采集系统(DAS) 1.2.2 操作指导控制系统 (OGC) 1.2.3 直接数字控制系(DDC) 1.2.4 监督计算机控制系(SCC) 1.2.5 分散控制系统(DCS) 1.2.6 现场总线控制系统(FCS) 1.2.1 数据采集系统(DAS) 工 计 A / D 测 采 转 量
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