计算机控制2（经典实用）

1、5/15/2021计算机控制21 第2章 计算机控制系统中的 检测设备和执行机构 5/15/2021计算机控制22 第2章计算机控制系统中的 检测设备和执行机构 传感器和变送器传感器和变送器 过程控制中常用的执行器过程控制中常用的执行器 运动控制中常用的执行机构运动控制中常用的执行机构 5/15/2021计算机控制23 2.1 传感器和变送器 传感器传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律是能感受规定的被测量并按照一定规律 转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的 输出信号有多种形式，如电压、电流、频率、输出信号有多种形式，如电压、电流、频率、 脉冲等，

2、输出信号的形式由传感器的原理确定。脉冲等，输出信号的形式由传感器的原理确定。 变送器变送器在控制系统中起着至关重要的作用，它在控制系统中起着至关重要的作用，它 将工艺变量将工艺变量(如温度、压力、流量、液位、成如温度、压力、流量、液位、成 份等份等)和电、气信号和电、气信号(如电流、典压、频率、气如电流、典压、频率、气 压信号等压信号等)转换成该系统统一的标准信号。因转换成该系统统一的标准信号。因 此，变送器的性能、精度等指标对控制系统影此，变送器的性能、精度等指标对控制系统影 响重大。响重大。 5/15/2021计算机控制24 2.1 传感器和变送器 主要内容：主要内容： 信号传输及供电的四

3、线制与两线制信号传输及供电的四线制与两线制 压力压力检测及变送检测及变送 温度温度检测和变送检测和变送 流量流量检测及变送检测及变送 物位物位检测及变送检测及变送 其它检测仪表和装置其它检测仪表和装置 5/15/2021计算机控制25 2.1.1 信号传输及供电的四线制与信号传输及供电的四线制与 两线制两线制 变送器安装在现场，它的气源或电源从控制变送器安装在现场，它的气源或电源从控制 室送来，而输出信号送到控制室。气动变送室送来，而输出信号送到控制室。气动变送 器用两根气动管线分别传送气源和输出信号。器用两根气动管线分别传送气源和输出信号。 电动模拟式变送器采用二线制或四线制传输电动模拟式变

4、送器采用二线制或四线制传输 电源和输出信号。电源和输出信号。 5/15/2021计算机控制26 5/15/2021计算机控制27 HART协议 智能式变送器采用双向全数字量传智能式变送器采用双向全数字量传 输信号，即现场总线通讯方式；目输信号，即现场总线通讯方式；目 前广泛采用一种过渡方式，即在一前广泛采用一种过渡方式，即在一 条通讯电缆中条通讯电缆中同时传输同时传输420mA电流电流 信号信号和和数字信号数字信号，这种方式称为，这种方式称为 HART协议通讯方式。智能式变送器协议通讯方式。智能式变送器 的电源也由通信电缆传输。的电源也由通信电缆传输。 5/15/2021计算机控制28 HAR

5、T协议 HART(Highway Addressable Remote Transducer)通信协议是数字式仪表通信协议是数字式仪表实现数字实现数字 通信通信的一种协议，具有的一种协议，具有HART通信协议的变送通信协议的变送 器可以在一条电缆上同时传输器可以在一条电缆上同时传输420mADC的的 模拟信号和数字信号。模拟信号和数字信号。 HART通信协议是依照国际标准化组织通信协议是依照国际标准化组织(ISO) 的开放式系统互连的开放式系统互连(OSI)参考模型，简化并引参考模型，简化并引 用其中三层：用其中三层：物理层、数据链路层、应用层物理层、数据链路层、应用层 而制定的。物理层规定了

6、信号的传输方法和而制定的。物理层规定了信号的传输方法和 传输介质；数据链路层规定了数据帧的格式传输介质；数据链路层规定了数据帧的格式 和数据通讯规程；应用层规定了通讯命令的和数据通讯规程；应用层规定了通讯命令的 内容。内容。 5/15/2021计算机控制29 2.1.2压力检测及变送压力检测及变送 压力检测的主要方法和分类压力检测的主要方法和分类 电容式差压变送器电容式差压变送器 5/15/2021计算机控制210 压力检测的主要方法和分类压力检测的主要方法和分类 按敏感元件和转换原理的特性不同，一般按敏感元件和转换原理的特性不同，一般 分为以下几类：分为以下几类： 液注式压力检测液注式压力检

7、测 ： 依据依据流体静力学原理流体静力学原理，把被测压力转换成液柱高，把被测压力转换成液柱高 度来实现测量的。度来实现测量的。 U型管压力计、单管压力计、补偿微压计等。型管压力计、单管压力计、补偿微压计等。 结构简单、使用方便，但其精度受工作液的毛细结构简单、使用方便，但其精度受工作液的毛细 管作用、密度及视差等因素的影响。管作用、密度及视差等因素的影响。 一般用于一般用于测量较低压力、真空度或压力差测量较低压力、真空度或压力差。 5/15/2021计算机控制211 弹性式压力检测弹性式压力检测 ： 根据根据弹性元件受力变形原理弹性元件受力变形原理，将被测压力，将被测压力 转换成位移来实现压力

8、测量。转换成位移来实现压力测量。 主要有弹簧管、膜片和波纹管等主要有弹簧管、膜片和波纹管等 负荷式压力检测负荷式压力检测 ： 利用利用静压平衡原理静压平衡原理进行压力测量。进行压力测量。 典型仪表：活塞式、浮球式和钟罩式。典型仪表：活塞式、浮球式和钟罩式。 普遍用作标准仪器对压力仪表进行标定。普遍用作标准仪器对压力仪表进行标定。 5/15/2021计算机控制212 电气式压力检测电气式压力检测 ： 利用利用敏感元件敏感元件将被测将被测压力转换成各种电量压力转换成各种电量， 如电阻、电感、电容、电位差等。如电阻、电感、电容、电位差等。 具有较好的动态响应，特性量程范围大，具有较好的动态响应，特性

9、量程范围大， 线形好，便于进行线形好，便于进行压力的自动控制压力的自动控制。 其它压力检测方法其它压力检测方法 ： 弹振式压力计、压磁式压力计。弹振式压力计、压磁式压力计。 5/15/2021计算机控制213 电容式差压变送器 电容式差压电容式差压 变送器采用变送器采用 差动电容差动电容作作 为检测元件，为检测元件， 是目前工业是目前工业 上普遍使用上普遍使用 的一种变送的一种变送 器器 5/15/2021计算机控制214 5/15/2021计算机控制215 测量部分的作用是通过测量部分的作用是通过 电容式压力传感器及相电容式压力传感器及相 关电路把关电路把被测差压被测差压p成成 比例的转换成

10、为比例的转换成为差动电差动电 流信号流信号Id。 差动电容的相对变化量差动电容的相对变化量 再通过电容再通过电容/电流转换电电流转换电 路比例的转换成差动电路比例的转换成差动电 流信号流信号Id，经放大后转，经放大后转 换成换成420mA输出电流。输出电流。 5/15/2021计算机控制216 智能式压力变送器 5/15/2021计算机控制217 5/15/2021计算机控制218 2.1.3 温度检测和变送温度检测和变送 测温方法分类测温方法分类 热电偶热电偶 热电阻热电阻 模拟式温度变送器模拟式温度变送器 智能式温度变送器智能式温度变送器 5/15/2021计算机控制219 测温方法分类测

11、温方法分类 接触式测量接触式测量 基于物体的基于物体的热交换原理热交换原理设计而成。设计而成。 优点：较直观、可靠，系统结构相对简单，优点：较直观、可靠，系统结构相对简单， 测量准确度高。测量准确度高。 缺点：测温有较大滞后，在接触过程中易破缺点：测温有较大滞后，在接触过程中易破 坏被测对象的温度场分布，从而造成测量误坏被测对象的温度场分布，从而造成测量误 差，不能测量移动或太小的物体。测温上限差，不能测量移动或太小的物体。测温上限 受到温度计材料的限制，故所测温度不能太受到温度计材料的限制，故所测温度不能太 高高。 5/15/2021计算机控制220 测温方法分类测温方法分类 接触式测量主要

12、仪表：接触式测量主要仪表： 基于物体受热膨胀原理制成的基于物体受热膨胀原理制成的膨胀式膨胀式温温 度检测仪表；度检测仪表； 基于密闭容器内工作介质随温度升高而基于密闭容器内工作介质随温度升高而 压力升高的性质制成的压力升高的性质制成的压力式压力式温度检测温度检测 仪表；仪表； 基于导体或半导体电阻随温度变化而变基于导体或半导体电阻随温度变化而变 化的化的热电阻热电阻温度检测仪表温度检测仪表 基于热电效应的基于热电效应的热电偶热电偶温度检测仪表。温度检测仪表。 5/15/2021计算机控制221 测温方法分类 非接触测量非接触测量 基于物体的基于物体的热辐射特性热辐射特性与温度之间的对应关系而与

13、温度之间的对应关系而 设计的。设计的。 优点优点:测温范围广，测温过程中不破坏被测对象的测温范围广，测温过程中不破坏被测对象的 温度场分布；能测量运动物体；测温响应速度快。温度场分布；能测量运动物体；测温响应速度快。 缺点：所测温度受物体发射率、中间介质和测温缺点：所测温度受物体发射率、中间介质和测温 距离的影响。距离的影响。 主要仪表：辐射温度计、光学高温计、光电高温主要仪表：辐射温度计、光学高温计、光电高温 计、比色温度计等。计、比色温度计等。 其他测量技术：光纤测温技术、集成温度传感器测其他测量技术：光纤测温技术、集成温度传感器测 温技术等温技术等 5/15/2021计算机控制222 热

14、电偶测温原理热电偶测温原理 热电偶温度计利用不同导体或半导热电偶温度计利用不同导体或半导 体的体的热电效应热电效应来测温的来测温的 工业上常用的工业上常用的(已标准化已标准化)热电偶有：热电偶有： 铂铑铂铑30-铂铑铂铑6热电偶热电偶(分度号为分度号为B)、 铂铑铂铑10-铂热电偶铂热电偶(分度号为分度号为S)、镍铬、镍铬 -镍硅镍硅(镍铬镍铬-镍铝镍铝)热电偶热电偶(分度号为分度号为K) 等。等。 5/15/2021计算机控制223 热电阻测温原理热电阻测温原理 热电阻温度计是利用导体或半导体热电阻温度计是利用导体或半导体 的的电阻值随温度变化电阻值随温度变化的性质来测量的性质来测量 温度的

15、温度的 热电阻引线的功能是使感温元件能热电阻引线的功能是使感温元件能 与外部测量线路相连接。热电阻引与外部测量线路相连接。热电阻引 线对测量结果有较大的影响，现在线对测量结果有较大的影响，现在 常用的引线方式有两线制、三线制常用的引线方式有两线制、三线制 和四线制三种。和四线制三种。 5/15/2021计算机控制224 智能式温度变送器 图图 . 智能温度变送器智能温度变送器TT302构成框图构成框图 5/15/2021计算机控制225 模拟式温度变送器 以以DDZ-型为例，它可以和热电阻或热型为例，它可以和热电阻或热 电偶配合使用，将电偶配合使用，将温度信号转换成统一温度信号转换成统一 标准

16、信号标准信号； 它也可以作为直流毫伏转换器来使用，它也可以作为直流毫伏转换器来使用， 也将其它能够转换成直流毫伏信号的工也将其它能够转换成直流毫伏信号的工 艺变量也变成统一的标准信号艺变量也变成统一的标准信号 5/15/2021计算机控制226 模拟式温度变送器 图 . 模拟式温度变送器原理框图 5/15/2021计算机控制227 5/15/2021计算机控制228 2.1.4 流量检测及变送流量检测及变送 流量检测原理有很多，有许多分类方法：流量检测原理有很多，有许多分类方法： 按测量的单位分：质量流量计与体积流按测量的单位分：质量流量计与体积流 量计；量计； 按测量流体运动的原理分：容积式

17、、速按测量流体运动的原理分：容积式、速 度式、动量式和质量流量式；度式、动量式和质量流量式； 按测量方法分：直接测量式和间接测量按测量方法分：直接测量式和间接测量 式。式。 5/15/2021计算机控制229 涡街流量计 涡街流量计又称为漩涡流量计，涡街流量计又称为漩涡流量计， 是利用有规则的漩涡剥离现象来测是利用有规则的漩涡剥离现象来测 量流体流量的仪表量流体流量的仪表。 d h D l 1 1 5/15/2021计算机控制230 电磁式流量计 电磁流量计是基于电磁流量计是基于电磁感应原理电磁感应原理来测量流量的仪表，来测量流量的仪表， 它能测量具有一定电导率的液体的体积流量。它能测量具有一

18、定电导率的液体的体积流量。 由于它测量的准确度不受被测液体的粘度、密度、由于它测量的准确度不受被测液体的粘度、密度、 温度以及电导率温度以及电导率(在允许最低限以上在允许最低限以上)变化的影响，变化的影响， 测量管中没有任何阻碍被测液体流动的部件，所以测量管中没有任何阻碍被测液体流动的部件，所以 几乎没有压力损失。几乎没有压力损失。 适当选用测量管中绝缘内衬和测量电极的材料，就适当选用测量管中绝缘内衬和测量电极的材料，就 可以测量各种腐蚀性可以测量各种腐蚀性(酸、碱、盐酸、碱、盐)溶液的流量，尤溶液的流量，尤 其是在测量含有固体颗粒的溶液如泥浆、纸浆、矿其是在测量含有固体颗粒的溶液如泥浆、纸浆

19、、矿 浆或纤维液体的流量时，更显示出其优越性浆或纤维液体的流量时，更显示出其优越性 。 5/15/2021计算机控制231 电磁流量计用于测量导电液体的体电磁流量计用于测量导电液体的体 积流量，也适用于含或不含悬浮颗积流量，也适用于含或不含悬浮颗 粒物的液体，或淤泥、浆料等粘稠粒物的液体，或淤泥、浆料等粘稠 的介质。的介质。 质量流量计、超声波流量计、孔板质量流量计、超声波流量计、孔板 流量计流量计 5/15/2021计算机控制232 系列电磁流量计系列电磁流量计 5/15/2021计算机控制233 2.1.5 物位检测及变送物位检测及变送 物位仪表的分类物位仪表的分类 差压式液位变送器差压式

20、液位变送器 电容式物位传感器电容式物位传感器 5/15/2021计算机控制234 分类分类 直读式直读式物位测量仪表物位测量仪表 浮力式浮力式物位测量仪表物位测量仪表 静压式静压式物位测量仪表物位测量仪表 电磁式电磁式物位测量仪表物位测量仪表 核辐射式核辐射式物位仪表物位仪表 声波式声波式物位测量仪表物位测量仪表 光学式光学式物位测量仪表物位测量仪表 5/15/2021计算机控制235 差压式液位变送器 利用差压或压力变送利用差压或压力变送 器可以很方便的测量器可以很方便的测量 液位，且能输出标准液位，且能输出标准 的电流或气压信号。的电流或气压信号。 差压式液位变送器是差压式液位变送器是 利

21、用容器内的利用容器内的液位改液位改 变变时，由液柱产生的时，由液柱产生的 静压也相应变化静压也相应变化的原的原 理而工作的理而工作的 p 5/15/2021计算机控制236 电容式物位传感器 在电容器的极板在电容器的极板 之间，充以不同之间，充以不同 介质时，电容量介质时，电容量 的大小也有所不的大小也有所不 同同 因此可通过因此可通过测量测量 电容量的变化电容量的变化来来 检测液位、料位检测液位、料位 和两种不同液体和两种不同液体 的分界面的分界面 5/15/2021计算机控制237 2.1.6 其它检测仪表和装置其它检测仪表和装置 接近开关、光电开关接近开关、光电开关 测速发电机测速发电机

22、 光电编码器光电编码器 测厚仪表测厚仪表 5/15/2021计算机控制238 行程开关、接近开关 行程开关、接近行程开关、接近 开关主要将开关主要将机械机械 位移变为电信号位移变为电信号， 以实现对系统的以实现对系统的 控制，广泛的应控制，广泛的应 用在机电一体化用在机电一体化 的设备上，作为的设备上，作为 电路自动切换、电路自动切换、 限位保护、行程限位保护、行程 控制等应用控制等应用 图 . 行程开关 图 . 接近开关 5/15/2021计算机控制239 光电开关 光电开关也是一种常用的开关型检测元件。光电开关也是一种常用的开关型检测元件。 它有它有投光器、受光器和电源投光器、受光器和电源

23、组成，投光器常组成，投光器常 用发光二极管，受光器常用光敏二极管或光用发光二极管，受光器常用光敏二极管或光 敏三极管。敏三极管。 其工作原理是使投光器和受光器相对，当被其工作原理是使投光器和受光器相对，当被 测物体挡住从投光器发射出的光线时，受光测物体挡住从投光器发射出的光线时，受光 器就输出相应的控制信号。光电开关按检测器就输出相应的控制信号。光电开关按检测 方式可分为反射式、对射式两种类型方式可分为反射式、对射式两种类型 5/15/2021计算机控制240 图 . 光电开关 5/15/2021计算机控制241 测速发电机测速发电机 测速发电机是一种专门用来测速发电机是一种专门用来测量转速的

24、微型测量转速的微型 电机电机，其本质是一种微型发电机。有直流和，其本质是一种微型发电机。有直流和 交流两种交流两种 。 直流测速发电机直流测速发电机输出电压和转速有较好的线输出电压和转速有较好的线 性关系，并且电流的极性反映出转动的方向，性关系，并且电流的极性反映出转动的方向， 应用方便。由于直流测速发电机有电刷、换应用方便。由于直流测速发电机有电刷、换 向器等接触装置，使它的可靠性变差，精度向器等接触装置，使它的可靠性变差，精度 也受到影响。也受到影响。 交流测速发电机交流测速发电机的输出频率与转速严格对应，的输出频率与转速严格对应， 输出信号可经放大整形变换电路转换成标准输出信号可经放大整

25、形变换电路转换成标准 的电压或电流信号的电压或电流信号 。输出特性随负载性质变。输出特性随负载性质变 化而变化。化而变化。 5/15/2021计算机控制242 光电编码器 光电编码器作为一种传感器具有精度高、耗能低、光电编码器作为一种传感器具有精度高、耗能低、 非接触无磨损非接触无磨损、稳定可靠等优点。、稳定可靠等优点。 尤其是它以尤其是它以数字量输出数字量输出，具有与计算机容易联机，具有与计算机容易联机 的优点。的优点。 编码器的应用对象，就其所测量的物理量的性质，编码器的应用对象，就其所测量的物理量的性质， 它可对运动机械的它可对运动机械的直线位移、角位移、速度、相直线位移、角位移、速度、

26、相 位位等进行测量，也可间接地对能变换成这些量的，等进行测量，也可间接地对能变换成这些量的， 例如温度压力、流量等物理量进行测量，并给出例如温度压力、流量等物理量进行测量，并给出 相应的电学量输出。相应的电学量输出。 在自动化系统中，它可作为敏感检测元件组成自在自动化系统中，它可作为敏感检测元件组成自 动检测系统，也可作为检测反馈元件，组成闭环动检测系统，也可作为检测反馈元件，组成闭环 或半闭环的自动控制系统或半闭环的自动控制系统 5/15/2021计算机控制243 测厚仪表 厚度测量属于长度测量范畴，但它是一种特厚度测量属于长度测量范畴，但它是一种特 殊的长度测量。目前常用的厚度测量一般属殊

27、的长度测量。目前常用的厚度测量一般属 于于运动物体厚度的连续测量运动物体厚度的连续测量，而对于非连续，而对于非连续 测量则多用一般简单机械式测量仪测量则多用一般简单机械式测量仪 按检测方式分为按检测方式分为接触式和非接触式接触式和非接触式两大类；两大类； 按其变换原理分为射线式、电涡流式、微波按其变换原理分为射线式、电涡流式、微波 式、激光式、电容式、电感式等。式、激光式、电容式、电感式等。 5/15/2021计算机控制244 2.2 过程控制中常用的执行器过程控制中常用的执行器 执行器在过程计算机控制系统中的一个执行器在过程计算机控制系统中的一个 重要组成部分。重要组成部分。 它的作用是接收

28、控制器送来的控制信号，它的作用是接收控制器送来的控制信号， 改变被控介质的流量，从而将被控变量改变被控介质的流量，从而将被控变量 维持在所要求的数值上或一定的范围内。维持在所要求的数值上或一定的范围内。 5/15/2021计算机控制245 执行器有各种不同的分类方法，其分类如下：执行器有各种不同的分类方法，其分类如下： 按动力能源分类按动力能源分类 分为分为气动气动执行器、执行器、电动电动执行器、执行器、 液动液动执行器。气动执行器利用压缩空气作为能源，执行器。气动执行器利用压缩空气作为能源， 其特点是结构简单、动作可靠、平稳、输出推力较其特点是结构简单、动作可靠、平稳、输出推力较 大、维修方

29、便、防火防爆，而且价格较低；它可以大、维修方便、防火防爆，而且价格较低；它可以 方便的与气动仪表配套使用，即使是采用电动仪表方便的与气动仪表配套使用，即使是采用电动仪表 或计算机控制时，只要经过电或计算机控制时，只要经过电/气转换器或电气转换器或电/气阀气阀 门定位器，将电信号转换为门定位器，将电信号转换为0.020.1MPa的标准气的标准气 压信号，仍然可用气动执行器。压信号，仍然可用气动执行器。 按动作极性分类按动作极性分类 分为分为正作用正作用执行器和执行器和反作用反作用执执 行器。行器。 按动作行程分类按动作行程分类 分为分为角行程角行程执行器和执行器和直行程直行程执执 行器。行器。

30、按动作特性分类按动作特性分类 分为分为比例式比例式执行器和执行器和积分式积分式执执 行器。行器。 5/15/2021计算机控制246 气动执行器气动执行器 气动执行器又称为气动执行器又称为 气动调节阀，由气气动调节阀，由气 动执行机构和调节动执行机构和调节 阀阀(控制机构控制机构)组成。组成。 执行器上有标尺，执行器上有标尺， 用以指示执行器的用以指示执行器的 动作行程动作行程 行 程 标 尺 控 制 机 构 气 动 执 行 机 构 图 . 气动执行器 5/15/2021计算机控制247 气动执行机构 常见的气动常见的气动 执行机构有执行机构有 薄膜式薄膜式和和活活 塞式塞式两大类两大类 其中

31、薄膜式其中薄膜式 执行机构最执行机构最 为常为常 5/15/2021计算机控制248 控制机构 控制机构即调节阀，实际上是一个局部阻控制机构即调节阀，实际上是一个局部阻 力可以改变的节流元件力可以改变的节流元件 调节阀由阀体、阀座、阀芯、阀杆、上下调节阀由阀体、阀座、阀芯、阀杆、上下 阀盖等组成。调节阀直接与被控介质接触，阀盖等组成。调节阀直接与被控介质接触， 为适应各种使用要求，阀芯、阀体的结构、为适应各种使用要求，阀芯、阀体的结构、 材料各不相同材料各不相同 调节阀的阀芯有直行程阀芯与角行程阀芯调节阀的阀芯有直行程阀芯与角行程阀芯 5/15/2021计算机控制249 电/气转换器 电气转换

32、器 电气阀门定位器 压缩空气过滤器 5/15/2021计算机控制250 电动执行器 5/15/2021计算机控制251 电动执行器 电动执行器和气动执行器一样，是控制电动执行器和气动执行器一样，是控制 系统中的一个重要部分。它系统中的一个重要部分。它接收接收来自控来自控 制器的制器的420mA或或010mA直流电流信号直流电流信号， 并将其转换成相应的角位移或直行程位并将其转换成相应的角位移或直行程位 移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以 实现自动控制实现自动控制 电动执行器有直行程、角行程和多转式电动执行器有直行程、角行程和多转式 等类型等类型 5/15/20

33、21计算机控制252 电动执行器主要由伺服放大器和执行机构组电动执行器主要由伺服放大器和执行机构组 成成 ，如下图：，如下图： 0-90 0-10mA 或 4-20mAI i I f mA执行机构放大器 减速器 位置发送器 伺服电机 电动操作器 伺服放大器 图 . 电动执行机构方框图 5/15/2021计算机控制253 现场总线执行器现场总线执行器 现场总线的智能执行器由现场总线的智能执行器由传统的执行器传统的执行器、含有、含有 微处理器的微处理器的控制器控制器以及可与以及可与PC或或PLC双向通双向通 信的模件及软件信的模件及软件组成，具有与上位机或控制组成，具有与上位机或控制 系统通信的功

34、能系统通信的功能 智能化和高精度的系统控制功能智能化和高精度的系统控制功能 一体化的结构一体化的结构 智能化的通信功能智能化的通信功能 智能化的自诊断功能智能化的自诊断功能 5/15/2021计算机控制254 2.3 运动控制中常用的执行机构运动控制中常用的执行机构 直流伺服电机直流伺服电机 交流伺服电机交流伺服电机 步进电机步进电机 电磁阀和液压阀电磁阀和液压阀 5/15/2021计算机控制255 直流伺服电机 直流伺服电机是控制系统中具有特殊用途的电动机。直流伺服电机是控制系统中具有特殊用途的电动机。 它的工作原理、基本结构及内部电磁关系和一般用途它的工作原理、基本结构及内部电磁关系和一般

35、用途 的电动机相同。的电动机相同。 一般分为一般分为永磁式永磁式和和电磁式电磁式两种基本结构类型。两种基本结构类型。 电磁式直流伺服电机按励磁方式不同又分为它励、并电磁式直流伺服电机按励磁方式不同又分为它励、并 励、串励和复励四种；励、串励和复励四种； 永磁式直流伺服电机也可看作是一种它励式直流电动永磁式直流伺服电机也可看作是一种它励式直流电动 机。机。 直流伺服电机具有启动力矩大，调速范围广，机械特直流伺服电机具有启动力矩大，调速范围广，机械特 性和调节特性线性度好，控制方便等特点。一般把直性和调节特性线性度好，控制方便等特点。一般把直 流电机的电枢电压作为控制信号，流电机的电枢电压作为控制

36、信号，实现电动机的转速实现电动机的转速 控制。控制。 5/15/2021计算机控制256 交流伺服电机 交流伺服电机在自动控制系统中也常被用来作为执行元件交流伺服电机在自动控制系统中也常被用来作为执行元件 在自动控制系统中，伺服电动机是将在自动控制系统中，伺服电动机是将控制信号控制信号快速地转换为快速地转换为 转轴转动的一个执行元件转轴转动的一个执行元件，因此，自动控制系统对它主要提，因此，自动控制系统对它主要提 出以下几点要求：出以下几点要求： 转速和转向应方便地受控制信号的控制，调速范围要大；转速和转向应方便地受控制信号的控制，调速范围要大； 整个运行范围内的特性应具有线性关系，保证运行的稳定整个运行范围内的特性应具有线性关系，保证运行的稳定 性；性； 当控制信号消除时，伺服电动机应立即停转，也就是要求当控制信号消除时，伺服电动机应立即停转，也就是要求 伺服电动机无伺服