湘大微控课件 第6章 顺序与数字程序控制技术.ppt

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1、第6章顺序与数字程序控制技术6.1顺序控制概述顺序控制是生产过程中常用的一种控制技术，它按照预先确定好的程序及时间控制某一过程从一个工步向下一个工步依次执行。顺序控制:指生产设备及生产过程根据生产工艺要求，按照逻辑运算、顺序操作、定时和计数等规则，通过预先编好的程序，在现场输入信号作用下，使执行机构按预定程序动作实现开关为主的自动控制。顺序控制器分为继电器控制装置、半导体逻辑控制装置、可编程控制器三大类型。1.继电器控制装置继电器控制装置是根据控制对象的特点及工艺要求，先计算出输出与各输入条件的逻辑关系式，再按该逻辑关系式把一定数量的继电器、接触器、开关及其它电器的相关触点用导线连接成相应

2、的控制电路，从而达到自动顺序控制的目的。2．半导体逻辑顺序控制装置将半导体逻辑元器件（如二极管、三极管、门电路、触发器及CPU芯片等）按一定的逻辑运算关系在印制电路板上连接成顺序控制系统就称为半导体逻辑顺序控制装置。该类系统中采用了大量的半导体非接触性元器件及集成电路芯片，具有体积小、可靠性好、噪音小、自动化程度高、功耗低、功能强等优点。3．可编程顺序控制器（PLC）该类顺序控制器把CPU、I/O、程序存储器、数字存储器等元器件集成在同一个控制器中；特别是针对其工作的工业环境，强化了其I/O接口的数量、种类及功能，使控制器不需扩展就具有带多种负载的能力。顺序控制的特点①顺序控制系统的输入、

3、输出信号以开关量信号为主；②控制系统逻辑关系较为复杂；在顺序控制系统的工作过程中，控制对象的工作状态需由检测电路将相应检测信号（往往有多个信息）传递给CPU，CPU依据原先植入的算法程序进行逻辑运算后，再决定将控制对象导入何种工步工作。③控制程序客观；④顺序控制系统要求可靠性高。微机顺序控制系统的设计与实现步骤①总体方案论证②系统总体结构设计确定系统由哪些模块组成，各模块的功能。顺序控制系统的一般结构如图6-1所示。③根据顺序控制的任务作出生产工序及工艺参数表找出每个生产工序或步骤所对应的控制信号及相关触发信号的关系，并做成表格形式。制作生产工序及工艺参数表时，尤其要注意各种相关的参数，既

4、要尽量全面，又不能相互发生冲突。④作出系统工作的机械运动原理图及软件流程图⑤软硬件电路设计⑥制作样机⑦仿真调试⑧成型信号检测执行机构输出电路输出接口输入接口输入电路被控对象控制计算机操作台报　警显　示图6-1典型微机顺序控制系统6.2数字程序控制技术6.2.1概述数字程序控制是指控制系统根据某一输入指令所规定的工作顺序、运动轨迹、运动距离和运动速度等，使该系统完成规定工作的一种控制。数字程序控制原理数控机床按三步完成工件加工:(1)曲线分割.将所需加工的轮廓曲线，依据保证线段所连的曲线(或折线)与原图形的误差在允许范围之内的原则分割成机床能够加工的曲线线段。如图7-1所示.(2)插补计算.

5、根据给定的各曲线段的起点、终点坐标（即a、b、c、d各点坐标），以一定的规律定出一系列中间点，要求用这些中间点所连接的曲线段必须以一定的精度逼近给定的线段。(3)脉冲分配.根据插补运算过程中定出的各中间点，对x、y方向分配脉冲信号，以控制步进电机的旋转方向、速度及转动的角度，步进电机带动刀具，从而加工出所要求的轮廓。abcdXY2.数字程序控制方式1)按控制对象的运动轨迹分类（1）点位控制点位控制只要求控制机床的移动部件从一点准确移动到另一点。如数控钻床、数控镗床、数控冲床等。（2）直线切削控制这种控制除了要控制点到点的准确定位外，还要控制两相关点之间的移动速度和路线，运动路线只是相对于某

6、一直角坐标轴作平行移动，且在运动过程中能以指定的进给速度进行切削加工。需要这类控制的有数控铣床、数控车床、数控磨床、加工中心等。（3）轮廓切削控制控制刀具沿工件轮廓曲线不断地运动，并在运动过程中将工件加工成某一形状。这种方式是借助于插补器进行的，插补器根据加工的工件轮廓向每一坐标轴分配速度指令，以获得给定坐标点之间的中间点。2）开环和闭环数字程序控制(1)闭环数字程序控制这种控制方式的执行机构可采用交流或直流伺服电机作为驱动元件，反馈测量元件采用光电编码器、光栅、感应同步器等，在工作中反馈测量元件随时检测移动部件的实际位移量，及时反馈给数控系统并与插补运算所得到的指令信号进行比较，其差值又

7、作为伺服驱动的控制信号，进而带动移动部件消除位移误差。计算机伺服电机驱动电路D/A伺服电机工作台测量元件图6-6闭环数字程序控制(2)开环数字程序控制这种控制系统与闭环数字程序控制方式的最大不同之处在于没有反馈检测元件，一般由步进电机作为驱动装置。步进电机根据指令脉冲作相应的旋转，把刀具移动到与指令脉冲相当的位置，至于刀具是否准确到达了指令脉冲规定的位置，不受任何检测，因此这种控制的精度基本上由步进电机和传动装置来决定。