机械控制系统.docx

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1、机械掌握系统的组成及其作用摘要：意味着通过它可以依据所盼望的方式保持和转变机器、机构或其他设施内任何感爱好或可变的量。掌握系统同时是为了使被掌握对象达到预定的抱负状态而实施的。掌握系统使被掌握对象趋于某种需要的稳定状态。掌握系统有几种分类方法1、按掌握原理的不同，自动掌握系统分为开环掌握系统和闭环掌握系统。开环掌握系统：在开环掌握系统中，系统输出只受输入的掌握，掌握精度和抑制干扰的特性都比较差。在开环掌握系统中，基于按时序进行规律掌握的称为挨次掌握系统；由挨次掌握装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的掌握以及机械手和生产自动线。闭环掌握系统：闭

2、环掌握系统是建立在反馈原理基础之上的，采用输出量同期望值的偏差对系统进行掌握，可获得比较好的掌握性能。闭环掌握系统又称反馈掌握系统。2、按给定信号分类，自动掌握系统可分为恒值掌握系统、随动掌握系统和程序掌握系统。恒值掌握系统：给定值不变，要求系统输出量以肯定的精度接近给定盼望值的系统。如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动掌握系统属于恒值系统。随动掌握系统：给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化。如跟随卫星的雷达天线系统。程序掌握系统：给定值按肯定时间函数变化。如程控机床。在介绍了掌握系统的大致状况后我们再来看看他的进展历程：其实从20世纪40年月就开头使用了，

3、早期的现场基地式仪表和后期的继电器构成了掌握系统的前身。以PLC和DCS为代表，从70年*始应用以来，在冶金、电力、石油、化工、轻工等工业过程掌握中获得迅猛的进展。从90年*始，间续消失了现场总线掌握系统、基于PC的掌握系统等，将简要介绍各种常见的掌握系统，并分析掌握系统的演进过程和进展方向。70年月中期，由于设施大型化、工艺流程连续性要求高、要掌握的工艺参数增多，而且条件苛刻，要求显示操作集中等，使已经普及的电动单元组合仪表不能完全满意要求。在此状况下，业内厂商经过市场调查，确定开发的DCS产品应以模拟量反馈掌握为主，辅以开关量的挨次掌握和模拟量开关量混合型的批量掌握，它们可以掩盖炼油、石化

4、、化工、冶金、电力、轻工及市政工程等大部分行业。设施配套，而后逐步扩大到工艺装置改造上，与此同时，也分成大型DCS和中小型DCS两类产品，使其性能价格比更具有竞争力。DCS产品虽然在原理上并没有多少突破，但由于技术的进步、外界环境变化和需求的转变，共消失了三代DCS产品。1975年至80年月前期为第一代产品，80年月中期至90年月前期为其次代产品，90年月中期至21世纪初为第三代产品。掌握站：DCS系统中，掌握站作为一个完整的计算机，它的主要I/O设施为现场的输入、输出处理设施，以及过程输入/输出(PI/0),包括信号变换与信号调理，A/D、D/A转换。掌握站是整个DCS的基础，它的牢靠性和平

5、安性最为重要，死机和掌握失灵的现象是确定不允许的，而且冗余、掉电爱护、抗干扰、构成防爆系统等方面都应很有效而牢靠，才能满意用户要求。关于DCS掌握站的系统软件，包括实时操作系统、编程语言及编译系统、数据库系统、自诊断系统等，只是完善程度不同而已。其次代DCS掌握站开头有面对过程语言和高级语言；第三代DCS掌握站的系统软件可以完成离线组态及在线修改掌握策略。为了完成掌握策略，对于挨次掌握和批量掌握组态编程,各种DCS掌握站采纳不同的方法。DCS操作站：DCS操作站具有操作员功能、工程师功能、通信功能和高级语言功能等，其中工程师功能中包括系统组织、系统维护、系统通用（Utility）功能，还有系统

6、配置、操作标记、趋势纪录、历史数据管理、总貌画面组态、掌握站组态、工艺单元或区域组态等。实际的DCS操作站是典型的计算机,它与掌握站不同，有着丰富的外围设施和人机界面。在人机界面方面，渐渐过渡为以GUI图形用户界面为平台并采纳鼠标，组态时制作流程图和掌握回路图等采纳菜单、窗口等，使人机界面友好。第三代DCS操作站是在个人计算机（PC）及Windows操作系统普及和通用监控图形软件已商品化的基础上诞生的。DDE或OPC接口技术，以太网接口与管理网络相连。DCS系统组态、操作组态、掌握站组态均有相应软件，为DCS用户的工程设计人员供应人机界面。有的DCS的采纳通用监控图形软件，或以此类软件为核心，

7、进行二次开发。掌握系统数据通信及网络由于数据通信标准牵涉到网络结构、通信介质（信道）、通信合同、IEEE802.4令牌总线传输方式和IEEE802. 5令牌环网传输方式的通信合同在DCS系统中应用最广，是否能够成为今后DCS的通讯标准，还有待观看。PLC的诞生和进展：1968年，通用汽车公司的油压部门确立了第一个可编程掌握器的标准，他们的目的是消退既简单又昂贵的继电器掌握系统。该设计规格需要固态系统和电脑技术，并要求能够在工业环境中生存，也能够便利地编程，并且可以重复使用。到1969年，第一个PLC诞生。当时称为可编程掌握器，英文是ProgrammableControl I er,缩写为PC。

8、由于第一代PLC是为了取代继电器的，因此，采纳了梯形图语言作为编程方式，形成了工厂的编程标准。这些早期的掌握器满意了最初的要求，并且打开了新的掌握技术的进展的大门。在很短的时间，PLC就快速扩展到食品、饮料、金属加工、制造和造纸等多个行业。PLC通常依据CPU所带的I /0点数的规模分为微型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC、PC插卡式PLC以及PC兼容的PLC。一套典型的PLC通常包括CPU模块、电源模块和一些输入/输出模块，这些模块被插在一块背板上。假如配置增加，可能会包括一个操作员界面、监控计算机、通讯模块、软件以及一些可选的特别功能模块。可编程掌握器不仅简洁安装，占用空间小，能

9、源消耗小，带有诊断指示器可以关心故障诊断，而且可以被重复使用到其它的项目中去。尽管有PLC的功能，如运行速度、接口种类、数据处理力量已经获得了很大的提高，但PLC始终保持了其最初设计的原则，那就是简洁至上的原则。今日的PLC: PLC的技术从诞生之日起，就不停地进展。这些进展不仅改进了 PLC的设计，也转变了掌握系统的设计理念。过去，PLC适用于离散过程掌握，如开关、挨次动作执行等场所，但随着PLC的功能越来越强大，PLC也开头进入过程自动化领域。. (SEIjU掌握系统PLC分类：微型PLC固定I/O点，砖块式32点 替代继电器，分布式I/O;小型PLC砖块式，模块式33728点 工业机器开

10、关掌握和商业用途；中型PLC模块式，小机架129-512点 简单机器掌握和一些分布式系统，大型PLC大机架513点分布式系统，监控系统PC插卡式PLC ISA或PCI总线卡式129点机器掌握，监控系统PC兼容掌握器 模块式，大或小机架129点机器掌握，监控系统PLC的硬件进展以下列出了 PLC的硬件进展:采纳新的先进的微处理器和电子技术达到快速的扫描时间;干熄焦掌握系统小型的、低成本的PLC,可以代替四到十个继电器； 高密度的I/O系统，以低成本供应了节省空间的接口； 基于微处理器的智能I/O接口扩展了分布式掌握力量，典型的接口如PID,网络，CAN总线，现场总线，ASCII通信，定位，主机通

11、讯模块，和语言模块（如BASIC, PASCALC）等； 包括输入输出模块和端子的结构设计改进，使端子更加集成； 特别接口允许某些器件可以直接接到掌握器上，如热电偶、热电阻、应力测量、快速响应脉冲等； 外部设施改进了操作员界面技术，系统文档功能成为了 PLC的标准功能。以上这些硬件的改进，导致了 PLC的产品系列的丰富和进展，使PLC从最小的只有10个I/0点的微型PLC,到可以达到8000点的大型PLC,应有尽有。这些产品系列，用一般的I/O系统和编程外部设施，可以组成局域网，并与办公网络相连。整个PLC的产品系列概念对于用户来说，是一个特别节省成本的掌握系统概念。PLC的软件进展与硬件的进

12、展相像，PLC的软件也取得了巨大的进展，大大强化了 PLC的功能： PLC引入了面对对象的编程工具，并且依据国际电工委员会的IEC61131-3的标准形成了多种语言; 小型PLC也供应了强大的编程指令，并且因此延长了应用领域; 高级语言，如BASIC, C在某些掌握器模块中已经可以实现，在与外部通讯和处理数据时供应了更大的编程敏捷性;梯形图规律中可以实现高级的功能块指令，可以使用户用简洁的编程方法实现简单的软件功能； 诊断和错误检测功能从简洁的系统掌握器的故障诊断扩大到对所掌握的机器和设施的过程和设施诊断； 浮点算术可以进行掌握应用中计量、平衡和统计等所牵涉的简单计算； 数据处理指令得到简化和

13、改进，可以进行涉及大量数据存储、跟踪和存取的简单掌握和数据采集和处理功能。尽管PLC比原来简单了很多，但是，他们依旧保持了令人惊讶的简洁性，对操作员来说，今日的高功能的PLC与30年前的PLC 一样那么简洁操作，甚至更为简洁。比如，三菱的重点定位是在微型和小型PLC的市场，而且试图以大规模的销售和广泛的服务网络来达成低廉的成本；而西门子重点在工厂集成力量、广泛的产品范围、和电子商务力量的整合；欧姆龙则在中型以下的PLC市场取得了领先的位置；罗克韦尔瞄准大型高端市场，并把自己定位于从工厂底层到管理顶层的制造业解决方案供应商；日本光洋集中于微型和小型PLC,但在PC兼容的PLC也有不俗表现；施耐德

14、则专注于为用户供应完整的集成方案，产品建立在中型和大型PLC上;ABB对于过程工业有深化的了解，并供应完整的解决方案。PLC的将来进展不仅取决与产品本身的进展,还取决于PLC与其它掌握系统和工厂管理设施的集成状况。PLC通过网络，被集成到计算机集成制造（CIM）系统中，把他们的功能和资源与数控技术、机器人技术、CAD/CAM技术、个人计算机系统、管理信息系统以及分层软件系统结合起来，在工厂的将来进展中，将占据重要的地位。新的PLC的技术进展包括，更好的操作员界面，图形用户界面(GUI),人机界面，也包括与设施、硬件和软件的接口，并支持人工智能比如规律I/O系统等。软件进展将采纳广泛使用的通讯标

15、准供应不同设施的连接，新的PLC指令将立足于增加PLC的智能性,基于学问的学习型的指令也将逐步被引入，以增加系统的力量。可以确定的是，将来的工厂自动化中，PLC将确定占据重要的地位，掌握策略将被智能地分布开来，而不是集中，超级PLC将在需要简单运算、网络通信和对小型PLC和掌握器的监控的应用中获得使用。第一种掌握系统?单片机+PC联合作用的掌握系统。单片机的成本更低？但更轻巧？更能敏捷的嵌入硬件切割机内。但单片机的最大缺点是处理力量不够强大，所以很多很简单的掌握程序必需要单片机结合PC来共同完成，也就是说对于那些负责的运算或者很简单的切割式样，单独依靠单片机目前还有肯定的设计难度。其次种掌握系统以PC作为处理平台的掌握系统。这种掌握系统是最简洁设计也是最简洁实现的，敏捷性高，缘由是基于PC为处理平台的掌握器可以有着丰富和大家都很熟识的软硬件资源，所以这样的掌握平台设计性很强大，运作性能也很强大？假如能充分的采用PC软硬件资源，设计敏捷和简单的