9907-028數(shù)字調速控制器,特點和功能

數(shù)控系統(tǒng)由信息載體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和受控設備組成。信息載體采用紙帶、磁帶、磁卡或磁盤等，用以存放加工參數(shù)、動作順序、行程和速度等加工信息。數(shù)控裝置又稱插補器，根據(jù)輸入的加工信息發(fā)出脈沖序列。每一個脈沖代表一個位移增量。插補器實際上是一臺功能簡單的專用計算機，也可直接采用微型計算機。插補器輸出的增量脈沖作用于相應的驅動機械或系統(tǒng)用來控制工作臺或刀具的運動。如果采用步進電機作為驅動機械，則數(shù)控系統(tǒng)為開環(huán)控制。對于精密機床，需要采用閉環(huán)控制的方式，以伺服系統(tǒng)為驅動系統(tǒng)。
數(shù)字控制系統(tǒng)由計算機、外部設備、操作臺、輸入通道、輸出通道、檢測裝置、執(zhí)行機構、被控對象以及相應軟件組成。
1.計算機
計算機是數(shù)字控制系統(tǒng)的核心，通過接口可以向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出各種控制指令，同時對被控對象的被控參數(shù)進行實時檢測和處理。其功能是完成程序存儲、數(shù)值計算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理。
2.過程輸入、輸出通道
過程輸入、輸出通道是計算機和被控對象之間設置的信息傳遞和轉換的連接通道。輸入通道把被控對象的被控參數(shù)轉換成計算機可以認知的數(shù)字代碼，這一般需要采樣、量化和編碼三步完成。輸出通道把計算機輸出的控制指令和數(shù)據(jù)轉換成可以對被控對象進行控制的控制信號。輸入、輸出通道一般包括：模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、數(shù)字量輸入通道、數(shù)字量輸出通道。
3.外部設備
外部設備是實現(xiàn)計算機和外界信息交換的設備，簡稱外設。外部設備包括人機通信設備，輸入、輸出設備和外存儲器等。
輸入設備：鍵盤、掃描儀、光電輸入機等，用來輸入程序和數(shù)據(jù)。
輸出設備：打印機、記錄儀、顯示器等，主要用來向操作人員提供信息和數(shù)據(jù)，以便及時了解控制過程。
外存儲器：包括磁帶、磁盤等，用來存儲系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。
4.檢測裝置
為了對被控對象進行控制，必須首先對被控對象的被控參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集，例如溫度、壓力、液位、速度等，它是由檢測裝置來完成的，檢測裝置即傳感器，可以將非電量參數(shù)轉換成電量參數(shù)，再送到計算機。
5.執(zhí)行機構
執(zhí)行機構是計算機控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，它是控制任務的執(zhí)行者，如電機等。
6.操作臺
操作臺是操作人員和計算機控制系統(tǒng)進行對話的裝置，主要包括：
（1）顯示裝置：顯示屏幕、熒光數(shù)碼顯示器、顯示操作人員要求顯示的內容和報警信號。
（2）功能鍵：復位鍵、啟動鍵、打印鍵、顯示鍵、中斷鍵。
（3）數(shù)字鍵：輸入某些數(shù)據(jù)或修改控制系統(tǒng)的某些參數(shù)。

數(shù)字控制系統(tǒng)的控制過程可分為三部：
1.實時采集數(shù)據(jù)。對被控對象的被控參數(shù)進行實時檢測，同時傳送給計算機進行處理。
2.實時決策。對采集到的被控參數(shù)的狀態(tài)量進行分析，并按照某種控制算法計算出控制量，決定下一步的控制過程。
3.實時控制。根據(jù)決策實時地向執(zhí)行器發(fā)出控制信號。
“實時”是指信號的輸入、計算、輸出都要在采樣間隔內完成。計算機控制系統(tǒng)的這種控制作用不斷地重復，使得整個系統(tǒng)能夠按照一定的動態(tài)品質指標進行工作，并且使整個控制系統(tǒng)達到所需要的性能指標；同時對被控參數(shù)和設備本身所出現(xiàn)的異常狀態(tài)能夠進行監(jiān)測和處理。

直接數(shù)字控制器
數(shù)字智能控制器
數(shù)字智能控制器
直接數(shù)字控制器，Direct Digital Controller，也稱“DDC控制器”。通常DDC系統(tǒng)的組成通常包括中央控制設備(集中控制電腦、彩色監(jiān)視器、鍵盤、打印機、不間斷電源、通訊接口等)、現(xiàn)場DDC控制器、通訊網(wǎng)絡、以及相應的傳感器、執(zhí)行器、調節(jié)閥等元器件。
可編程控制器
可編程控制器簡稱PC，但沿用PLC的簡稱。其英文全稱為：Programmable Controller，它經(jīng)歷了可編程矩陣控制器PMC、可編程順序控制器PSC、可編程邏輯控制器PLC（英文全稱：Programmable Logic Controller）和可編程序控制器PC幾個不同時期。
1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”
順序控制器
根據(jù)生產(chǎn)工藝規(guī)定的時間順序或邏輯關系編制程序，對生產(chǎn)過程各階段依次進行控制的裝置，簡稱順控器。順序控制器的控制方式有時序控制和條件控制兩種。
數(shù)字調節(jié)器
用數(shù)字技術和微電子技術實現(xiàn)閉環(huán)控制的調節(jié)器，又稱數(shù)字調節(jié)儀表，是數(shù)字控制器的一種。它接受來自生產(chǎn)過程的測量信號，由內部的數(shù)字電路或微處理機作數(shù)字處理，按一定調節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出數(shù)字信號或模擬信號驅動執(zhí)行器，完成對生產(chǎn)過程的閉環(huán)控制。

作用
在傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)中，控制器的控制規(guī)律或控制作用是由儀表或電子裝置的硬件電路完成的，而在計算機控制系統(tǒng)中，除了計算機裝置以外，更主要的體現(xiàn)在軟件算法上，即數(shù)字控制器的設計上。
按設計特點分類
計算機控制系統(tǒng)的描述方法分為：一是將連續(xù)的被控對象離散化－－等效的離散系統(tǒng)數(shù)學模型，然后在離散系統(tǒng)的范疇內分析整個閉環(huán)系統(tǒng)；二是將數(shù)字控制器等效為一個連續(xù)環(huán)節(jié)，然后采用連續(xù)系統(tǒng)的方法來分析與設計整個控制系統(tǒng)。相應地，在設計方法上就可以分為：模擬化設計方法和離散化設計方法。

在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序對由觸點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。
即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在I/O映象區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲區(qū)內的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。
在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點。即使用I/O指令的話，輸入過程映像寄存器的值不會被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程映像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
輸出刷新
當掃描用戶程序結束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。
小結
根據(jù)上述過程的描述，可以對PLC工作過程的特點小結如下：
①PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，這種方式減少了外界干擾的影響。
②PLC的工作過程是循環(huán)掃描的過程，循環(huán)掃描時間的長短取決于指令執(zhí)行速度、用戶程序的長度等因素。
③輸出對輸入的影響有滯后現(xiàn)象。PLC采用集中采樣、集中輸出的工作方式，當采樣階段結束后，輸入狀態(tài)的變化將要等到下一個采樣周期才能被接收，因此這個滯后時間的長短又主要取決于循環(huán)周期的長短。此外，影響滯后時間的因素還有輸入濾波時間、輸出電路的滯后時間等。
④輸出映像寄存器的內容取決于用戶程序掃描執(zhí)行的結果。
⑤輸出鎖存器的內容由上一次輸出刷新期間輸出映像寄存器中的數(shù)據(jù)決定。
⑥PLC當前實際的輸出狀態(tài)由輸出鎖存器的內容決定。

在制造工業(yè)中存在大量的開關量為主的開環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進行順序動作號按照時序動作;另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制;以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數(shù)器、模擬量的越限報警等狀態(tài)量為主的—離散量的數(shù)據(jù)采集監(jiān)視。由于這些控制和監(jiān)視的要求，使PLC發(fā)展成了取代繼電器線路和進行順序控制為主的產(chǎn)品。PLC廠家在原來CPU模板上提逐漸增加了各種通訊接口，現(xiàn)場總線技術及以太網(wǎng)技術也同步發(fā)展，使PLC的應用范圍越來越廣泛。 PLC具有穩(wěn)定可靠、價格便宜、功能齊全、應用靈活方便、操作維護方便的優(yōu)點，這是它能持久的占有市場的根本原因。
PLC控制器本身的硬件采用積木式結構，有母板，數(shù)字I/O模板，模擬I/O模板，還有特殊的定位模板，條形碼識別模板等模塊，用戶可以根據(jù)需要采用在母板上擴展或者利用總線技術配備遠程I/O從站的方法來得到想要的I/O數(shù)量。
PLC在實現(xiàn)各種數(shù)量的I/O控制的同時，還具備輸出模擬電壓和數(shù)字脈沖的能力，使得它可以控制各種能接收這些信號的伺服電機，步進電機，變頻電機等，加上觸摸屏的人機界面支持，PLC可以滿足您在過程控制中任何層次上的需求。