9907-028數(shù)字調(diào)速控制器,特點(diǎn)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(shè)備組成。信息載體采用紙帶、磁帶、磁卡或磁盤(pán)等，用以存放加工參數(shù)、動(dòng)作順序、行程和速度等加工信息。數(shù)控裝置又稱插補(bǔ)器，根據(jù)輸入的加工信息發(fā)出脈沖序列。每一個(gè)脈沖代表一個(gè)位移增量。插補(bǔ)器實(shí)際上是一臺(tái)功能簡(jiǎn)單的專用計(jì)算機(jī)，也可直接采用微型計(jì)算機(jī)。插補(bǔ)器輸出的增量脈沖作用于相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)械或系統(tǒng)用來(lái)控制工作臺(tái)或刀具的運(yùn)動(dòng)。如果采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)械，則數(shù)控系統(tǒng)為開(kāi)環(huán)控制。對(duì)于精密機(jī)床，需要采用閉環(huán)控制的方式，以伺服系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
數(shù)字控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備、操作臺(tái)、輸入通道、輸出通道、檢測(cè)裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象以及相應(yīng)軟件組成。
1.計(jì)算機(jī)
計(jì)算機(jī)是數(shù)字控制系統(tǒng)的核心，通過(guò)接口可以向系統(tǒng)的各個(gè)部分發(fā)出各種控制指令，同時(shí)對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和處理。其功能是完成程序存儲(chǔ)、數(shù)值計(jì)算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理。
2.過(guò)程輸入、輸出通道
過(guò)程輸入、輸出通道是計(jì)算機(jī)和被控對(duì)象之間設(shè)置的信息傳遞和轉(zhuǎn)換的連接通道。輸入通道把被控對(duì)象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可以認(rèn)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(jì)算機(jī)輸出的控制指令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可以對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制的控制信號(hào)。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(shè)備
外部設(shè)備是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和外界信息交換的設(shè)備，簡(jiǎn)稱外設(shè)。外部設(shè)備包括人機(jī)通信設(shè)備，輸入、輸出設(shè)備和外存儲(chǔ)器等。
輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、掃描儀、光電輸入機(jī)等，用來(lái)輸入程序和數(shù)據(jù)。
輸出設(shè)備：打印機(jī)、記錄儀、顯示器等，主要用來(lái)向操作人員提供信息和數(shù)據(jù)，以便及時(shí)了解控制過(guò)程。
外存儲(chǔ)器：包括磁帶、磁盤(pán)等，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)程序和數(shù)據(jù)。
4.檢測(cè)裝置
為了對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，必須首先對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，例如溫度、壓力、液位、速度等，它是由檢測(cè)裝置來(lái)完成的，檢測(cè)裝置即傳感器，可以將非電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成電量參數(shù)，再送到計(jì)算機(jī)。
5.執(zhí)行機(jī)構(gòu)
執(zhí)行機(jī)構(gòu)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，它是控制任務(wù)的執(zhí)行者，如電機(jī)等。
6.操作臺(tái)
操作臺(tái)是操作人員和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)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(nèi)容和報(bào)警信號(hào)。
（2）功能鍵：復(fù)位鍵、啟動(dòng)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(guò)程可分為三部：
1.實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)。對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，同時(shí)傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理。
2.實(shí)時(shí)決策。對(duì)采集到的被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按照某種控制算法計(jì)算出控制量，決定下一步的控制過(guò)程。
3.實(shí)時(shí)控制。根據(jù)決策實(shí)時(shí)地向執(zhí)行器發(fā)出控制信號(hào)。
“實(shí)時(shí)”是指信號(hào)的輸入、計(jì)算、輸出都要在采樣間隔內(nèi)完成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的這種控制作用不斷地重復(fù)，使得整個(gè)系統(tǒng)能夠按照一定的動(dòng)態(tài)品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行工作，并且使整個(gè)控制系統(tǒng)達(dá)到所需要的性能指標(biāo)；同時(shí)對(duì)被控參數(shù)和設(shè)備本身所出現(xiàn)的異常狀態(tài)能夠進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(shè)備(集中控制電腦、彩色監(jiān)視器、鍵盤(pán)、打印機(jī)、不間斷電源、通訊接口等)、現(xiàn)場(chǎng)DDC控制器、通訊網(wǎng)絡(luò)、以及相應(yīng)的傳感器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)閥等元器件。
可編程控制器
可編程控制器簡(jiǎn)稱PC，但沿用PLC的簡(jiǎn)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(gè)不同時(shí)期。
1987年國(guó)際電工委員會(huì)（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義：“PLC是一種專門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?br /> 順序控制器
根據(jù)生產(chǎn)工藝規(guī)定的時(shí)間順序或邏輯關(guān)系編制程序，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程各階段依次進(jìn)行控制的裝置，簡(jiǎn)稱順控器。順序控制器的控制方式有時(shí)序控制和條件控制兩種。
數(shù)字調(diào)節(jié)器
用數(shù)字技術(shù)和微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的調(diào)節(jié)器，又稱數(shù)字調(diào)節(jié)儀表，是數(shù)字控制器的一種。它接受來(lái)自生產(chǎn)過(guò)程的測(cè)量信號(hào)，由內(nèi)部的數(shù)字電路或微處理機(jī)作數(shù)字處理，按一定調(diào)節(jié)規(guī)律產(chǎn)生輸出數(shù)字信號(hào)或模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，除了計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)上。
按設(shè)計(jì)特點(diǎn)分類
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的描述方法分為：一是將連續(xù)的被控對(duì)象離散化－－等效的離散系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，然后在離散系統(tǒng)的范疇內(nèi)分析整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)；二是將數(shù)字控制器等效為一個(gè)連續(xù)環(huán)節(jié)，然后采用連續(xù)系統(tǒng)的方法來(lái)分析與設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)。相應(yīng)地，在設(shè)計(jì)方法上就可以分為：模擬化設(shè)計(jì)方法和離散化設(shè)計(jì)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(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)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(guò)程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)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(jié)果會(huì)對(duì)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(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。
在程序執(zhí)行的過(guò)程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過(guò)程映像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過(guò)程映像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。
輸出刷新
當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)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(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。
小結(jié)
根據(jù)上述過(guò)程的描述，可以對(duì)PLC工作過(guò)程的特點(diǎn)小結(jié)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(guò)程是循環(huán)掃描的過(guò)程，循環(huán)掃描時(shí)間的長(zhǎng)短取決于指令執(zhí)行速度、用戶程序的長(zhǎng)度等因素。
③輸出對(duì)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(dāng)采樣階段結(jié)束后，輸入狀態(tài)的變化將要等到下一個(gè)采樣周期才能被接收，因此這個(gè)滯后時(shí)間的長(zhǎng)短又主要取決于循環(huán)周期的長(zhǎng)短。此外，影響滯后時(shí)間的因素還有輸入濾波時(shí)間、輸出電路的滯后時(shí)間等。
④輸出映像寄存器的內(nèi)容取決于用戶程序掃描執(zhí)行的結(jié)果。
⑤輸出鎖存器的內(nèi)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(dāng)前實(shí)際的輸出狀態(tài)由輸出鎖存器的內(nèi)容決定。

在制造工業(yè)中存在大量的開(kāi)關(guān)量為主的開(kāi)環(huán)的順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作號(hào)按照時(shí)序動(dòng)作;另外還有與順序、時(shí)序無(wú)關(guān)的按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制;以及大量的開(kāi)關(guān)量、脈沖量、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)器、模擬量的越限報(bào)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(jìn)行順序控制為主的產(chǎn)品。PLC廠家在原來(lái)CPU模板上提逐漸增加了各種通訊接口，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及以太網(wǎng)技術(shù)也同步發(fā)展，使PLC的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛。 PLC具有穩(wěn)定可靠、價(jià)格便宜、功能齊全、應(yīng)用靈活方便、操作維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)，這是它能持久的占有市場(chǎng)的根本原因。
PLC控制器本身的硬件采用積木式結(jié)構(gòu)，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(shí)別模板等模塊，用戶可以根據(jù)需要采用在母板上擴(kuò)展或者利用總線技術(shù)配備遠(yuǎn)程I/O從站的方法來(lái)得到想要的I/O數(shù)量。
PLC在實(shí)現(xiàn)各種數(shù)量的I/O控制的同時(shí)，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(hào)的伺服電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，變頻電機(jī)等，加上觸摸屏的人機(jī)界面支持，PLC可以滿足您在過(guò)程控制中任何層次上的需求。