第一讲 机械系统计算机控制-01 绪论46

1、机械系统计算机控制32学时 哈工大（威海）第一讲 绪论本讲讨论如下内容：一、课程综述二、机械领域常用的微机控制单元三、微机控制系统的组成与分类四、机电控制系统的基本控制方式五、对机电控制系统的基本要求一、课程综述课程的学科位置不同的机电一体化系统，所涵盖的学科也不尽相同。机械控制电子计算机机电一体化一、课程综述课程的学科位置机械： 水转翻车一、课程综述课程的学科位置机械： 水转翻车机械与控制： 飞球调节器一、课程综述课程的学科位置机械： 水转翻车机械与控制： 飞球调节器机械、控制与电子： 第一台数控一、课程综述课程的学科位置机械： 水转翻车机械与控制： 飞球调节器机械、控制与电子： 第一台数控

2、机械、控制、电子与计算机： 工业机器人一、课程综述课程的学科位置机械： 水转翻车机械与控制： 飞球调节器机械、控制与电子： 第一台数控机械、控制、电子与计算机： 工业机器人一、课程综述课程的学科位置机械： 水转翻车机械与控制： 飞球调节器机械、控制与电子： 第一台数控机械、控制、电子与计算机： 工业机器人一、课程综述课程的学科位置大臂摆动伺服控制腰部回转伺服控制小臂摆动伺服控制手腕摆动伺服控制手腕回转伺服控制末端夹持伺服控制控制计算机视觉触觉系统通讯扩展通用外设示教盒操作盒反馈一、课程综述课程的学科位置机电一体化系统机械本体驱动装置控制系统传感反馈一、课程综述课程的学科位置人体系统机电系统的类

3、比一、课程综述课程的学科位置微机控制系统硬件电路程序算法电工电子技术微机原理与接口控制理论计算方法第一讲 绪论本讲讨论如下内容：一、课程综述二、机械领域常用的微机控制单元三、微机控制系统的组成与分类四、机电控制系统的基本控制方式五、对机电控制系统的基本要求二、机械领域常用的微机控制单元常用的有以下几种：1.单片机系统3.可编程控制器（PLC）2.嵌入式系统4.总线式工业控制机5.可编程自动化控制器（PAC）大型、复杂的控制系统往往是各类微机控制系统的有机结合体，各类控制系统各取所长。它们的取舍取决于系统所要完成的功能以及实施成本。微型计算机高速、高性能微处理器适于嵌入式应用的微控制器1971年

4、，INTEL 4004百度“微处理器史话”80X86 P3 P4 迅驰 酷睿 MCS-51、96 AVR PIC ARM DSP 二、机械领域常用的微机控制单元Neumann, John Von计算机体系结构框架振荡器及定时电路程序存储器数据存储器定时器/事件计数器CPU总线扩展控制可编程I/O可编程 串行口频率基准源中断中断控制并行IO口串行口计数器1.单片机系统二、机械领域常用的微机控制单元1.单片机系统单片机控制系统的特点：1.集成度高，结构小巧2.成本低廉3.对现场恶劣环境适应性强4.系统裁剪灵活5.开发周期相对PLC较长，需熟悉硬件二、机械领域常用的微机控制单元2.嵌入式系统ARM、

5、DSPLinux、WinCE、PalmOS、COS、VxWorks二、机械领域常用的微机控制单元3.可编程控制器（PLC）Programmable Logic Controller二、机械领域常用的微机控制单元3.可编程控制器（PLC）Programmable Logic ControllerSB1SB224L+24MKMKMSB1SB2KM线圈24L+24M二、机械领域常用的微机控制单元3.可编程控制器（PLC）COMX0X1COMY0Y124L+24MSB1SB224M24L+X0X1Y0Y0梯形图程序二、机械领域常用的微机控制单元3.可编程控制器（PLC）PLC控制系统的特点：1.可靠性

6、高，抗干扰能力强2.控制系统结构简单，通用性强3.编程容易，易于使用4.功能完善，维护方便5.设计、施工、调试周期短6.与单片机相比较，成本高二、机械领域常用的微机控制单元4.总线式工业控制机STD、PC104、IPC（PCI/ISA）、cPCI、PXI高速AD卡数字IO卡运动控制卡 CPU卡二、机械领域常用的微机控制单元4.总线式工业控制机数控系统-专用的总线式工业控制机开放式数控二、机械领域常用的微机控制单元4.总线式工业控制机总线式工业控制机的特点：1.系统集成简单，开发周期短2.具有丰富的编程环境资源3.能组建复杂的控制系统4.模块成熟，功能完善5.成本较高，对工程应用者来说，不易形成

7、自主的核心技术二、机械领域常用的微机控制单元5.正在兴起的可编程自动化控制器（PAC）Programmable Automation ControllerPLC功能的扩充：1.运算能力的提升2.工业网络的提升3.功能更多样化成本高、是否能完全取代PLC值得商榷第一讲 绪论本讲讨论如下内容：一、课程综述二、机械领域常用的微机控制单元三、微机控制系统的组成与分类四、机电控制系统的基本控制方式五、对机电控制系统的基本要求三、微机控制系统的组成与分类驱动与反馈外部通道接口控制器外设1.一般的硬件组成对象微型机软件扩展接口接口接口接口A/DD/A开关量输入开关量输出执行机构控制对象采样保持功率放大检测元

8、件三、微机控制系统的组成与分类1.一般的硬件组成按照系统的组织结构分类：直接数字控制系统（DDC）数据采集与监控系统（ SCADA）分布式计算机控制系统（DCS）现场总线控制系统（FCS）工业以太网（EtherNet）三、微机控制系统的组成与分类1.一般的硬件组成直接数字控制系统（DDC）三、微机控制系统的组成与分类1.一般的硬件组成分布式计算机控制系统（DCS）三、微机控制系统的组成与分类1.一般的硬件组成分布式计算机控制系统（DCS）三、微机控制系统的组成与分类1.一般的硬件组成现场总线控制系统（FCS）现场总线控制系统(FCS)实质是一种开放 的、具可互操作性的、彻底分散的分布式控制系统

9、三、微机控制系统的组成与分类1.一般的硬件组成现场总线控制系统（FCS）第一讲 绪论本讲讨论如下内容：一、课程综述二、机械领域常用的微机控制单元三、微机控制系统的组成与分类四、机电控制系统的基本控制方式五、对机电控制系统的基本要求四、机电控制系统基本控制方式按照系统的反馈类型可分为三种：1.开环控制方式3.复合控制方式（半闭环）2.闭环控制方式AB四、机电控制系统基本控制方式1.开环控制方式步进电机步进电机驱动装置进给脉冲工作台按扰动补偿四、机电控制系统基本控制方式2.闭环控制方式伺服电机电流控制装置位置指令工作台速度控制装置位置控制装置电流反馈速度反馈位置反馈按偏差补偿四、机电控制系统基本控

10、制方式2.复合（半闭环）控制方式伺服电机电流控制装置位置指令工作台速度控制装置位置控制装置电流反馈速度反馈位置反馈复合补偿第一讲 绪论本讲讨论如下内容：一、课程综述二、机械领域常用的微机控制单元三、微机控制系统的组成与分类四、机电控制系统的基本控制方式五、对机电控制系统的基本要求五、对机电控制系统基本要求控制系统性能的优劣指标：1.稳定性稳定裕度3.快速性调整时间2.精确性稳态误差第一讲 绪论参考文献1. 陈维山, 赵杰. 机电系统计算机控制. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 2001.2. 李正军. 计算机控制系统. 北京: 机械工业出版社, 2008.3. 何克忠, 李伟. 计算机控制系统

11、. 北京: 清华大学出版社, 1998.4. 董景新, 赵长德. 控制工程基础. 北京: 清华大学出版社, 1992.5. 李广第, 朱月秀, 王秀山. 单片机基础. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2001.第一讲 绪论参考文献6.陈维山, 赵杰. 机电系统计算机控制. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社, 2001.7.王锦标.计算机控制系统.北京：清华大学出版社，2004.8.美Morris Driels 著.金爱娟,李少龙,李航天 译.线性控制系统工程 北京：清华大学出版社, 2005.9.王永华, 王东云, 宋寅卯等. 现代电气及可编程控制技术. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2002.10.李正军. 计算机控制系统. 北京: 机械工业出版社, 2008.第一讲 绪论课程组织结构第一讲 绪论绪论（2）单片机PLC扩展，复习，工业计算机（2）1.认识单片机：硬件结构（3）2.尝试单片机：入门例子