计算机控制技术教案(第四章)

河海大学电气工程学院
§4.1 顺序控制装置
一、继电器控制的顺序控制装置
——用继电器、接触器及其触点按一定的逻辑关 系连接起来，按顺序动作。
特点：结构简单、直观、价格便宜 但寿命短，可靠性差,控制功能不能随意更改。
二、半导体逻辑元件顺序控制装置
——由二极管、三极管或集成电路构成的顺序控 制装置。
特点：无触点、体积小、可靠性高、寿命长 同样控制功能不能随便更改
§4.3 开环数值控制
从起点出发， 当F>=0，向-x方向进给一步，并计算新的偏差； 当F <0，下一步向+y方向进给，并计算新的偏差。 按上述步骤循环到达终点后结束。
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§4.3 开环数值控制
－偏差的简化计算，以第一象限逆圆弧为例： 当Fi>=0，向-x方向进给一步
F(i+1)=Fi-2xi+1 当Fi<0，向+y方向进给一步
3.用脉冲信号去控制X,Y方向的步进电机使之带动画笔、刀 具或线电极运动至插补运算算出的各中间点
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§4.3 开环数值控制
步进电机在X,Y方向上走一步的长度——步长，常用△x, △y 表示，一般总取△ x＝ △ y 发出的每个脉冲信号相当于电机走一步，对应于每个脉冲移动 的相对位置——脉冲当量
(PLC)
一、PLC一般组成
1.中央控制单元（CPU，RAM,系统ROM，用户ROM等） 2.基本I/O（输入组件、输出组件） 3.编程器（显示器，键盘及状态指示） 4.电源 5.扩展I/O 其中输入输出组件要求与现场信号隔离，一般采用光电隔离
按钮 继电器触点
行程开关
CPU
输
输
入 单

4.3.1 三极管驱动电路
对于低压情况下的小电流开关量，用功率三 极管就可作开关驱动组件，其输出电流就是输入 电流与三极管增益的乘积。 分类： 1 .普通三极管驱动电路 2. 达林顿驱动电路
1 .普通三极管驱动电路
当驱动电流只有十几 mA或几十 mA时，只要采用一
个普通的功率三极管就能构成驱动电路，如图所示。
TS
R
R
TW
G AT E 1
Dz
CLK1
C
OUT1
光耦
+5V
CLK2 OUT2 G AT E 0 G AT E 2
8253/8254
CR CE OL 计数通道1
PC总 线
图 图 4脉-5冲脉计冲 数计 数电输路入 电 路
链接动画
4.3 数字量输出通道
主要知识点
❖
引言
❖ 4.3.1 三极管驱动电路
❖ 4.3.2 继电器驱动电路
+ 5V
+ 输 入端
+ 5V 输出端
利用光耦隔离器的开关特性（即光敏三 极管工作在截止区、饱和区），可传送 数字信号而隔离电磁干扰，简称对数字 信号进行隔离。 应用： A/D转换器与CPU或CPU与D/A 转换器之间的数字信号的耦合传送
利用光耦隔离器的线性放大区（即光敏 三极管工作在线性区），可传送模拟信 号而隔离电磁干扰，简称对模拟信号进 行隔离。 应用：现场传感器与A/D转换器或D/A转 换器与现场执行器之间的模拟信号的线 性传送。
（1）电平转换－用电阻分压法把电流信号转换为电压信号。 （2）RC滤波－用 RC 滤波器滤出高频干扰。 （3）过电压保护－用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压 管
或压敏电阻把瞬态尖峰电压箝位在安全电平上。 （4）反电压保护－串联一个二极管防止反极性电压输入。 （5）光电隔离－用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。

1）MSComm控件处理通信的方式
MSComm控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序 提供串行通信功能。它提供下列两种处理通信的方式： （1）事件驱动方式
事件驱动通信是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多 情况下，在事件发生时程序会希望得到通知，例如，在串口接收缓冲区 中有一个字符到达或一个变化发生时，程序都可以利用 MSComm 控件 的OnComm 事件捕获并处理这些通信事件；OnComm 事件还可以检查 和处理通信错误。所有通信事件和通信错误的列表，参阅 CommEvent 属性。 在程序设计中，可以在OnComm 事件处理函数中加入自己的处理代码， 一旦事件发生即可自动执行该段程序。这种方法的优点是程序响应及时， 可靠性高。
的特点和功能外，其主要特点是：实时性强、可靠性高，
且稳定性好。实时操作系统在任何时刻总是保证优先级 别最高的任务占用CPU和其他资源，而且还要保证系统
响应的时间是可以容忍和确定的。系统对现场进行不间
断地监视，一旦有事件发生，系统就能“实时”地做出 响应。
通常，实时操作系统主要具有以下特点：
1．多作业环境
计算机控制技术
李江全 编著
石河子大学机电学院电气工程教研室 2007年4月
第4章 计算机控制系统中的软件
4.1 计算机操作系统
4.2 现代软件技术
4.3 面向对象语言Visual Basic
4.4 监控组态软件Kingview 4.5 虚拟仪器软件LabVIEW
4.1 计算机操作系统
4.1.1 计算机操作系统概述
（2） 查询方式
在程序的每个关键功能之后，可以通过检查 CommEvent 属
性的值来查询事件和错误。如果应用程序较小，并且是自 保持的，这种方法可能是更可取的。例如，如果写一个简 单的电话拨号程序，则没有必要对每接收一个字符都产生 事件，因为唯一等待接收的字符是调制解调器的“OK”响 应。 轮询方式的进行可用计时器或Do…Loop程序实现。查询方 式实质上还是事件驱动，但在有些情况下，这种方式显得

差动方式输入，放大器差模闭环增益A＝1＋2R0／R，R为
R1~R8中的一个。R1~R8值可以根据不同放大倍数要求，用公 式A＝1＋2R0／R来选取，电子开关CD4051选通哪一路电阻
，
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可以由CPU通过程序进行控制。当电阻都不被电子开关选通 时，放大倍数为1。当信号源采用单端输入时，运放A2的正 输入端通过电阻接地。
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图4-4 干簧继电器开关矩阵
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在计算机控制系统中，目前用得最多的是由晶体管、场 效应管或光电耦合开关等组成的电子式无触点开关。这类开 关工作频率高，体积小，寿命长。其缺点是导通电阻大，驱 动部分和开关元件不独立而影响了小信号的测量精度。 常用的电子开关有CMOS、FET单片多路开关，如 CD4051、CD4052、CD4053(或MC14501、C511)等以及由 TTL电路组成的数据选择器74LS150、74LS151等；也有的 将多路开关与A／D集成在一个芯片内，如ADC0808、 ADC0809、ADC1211等。
控制信号后，S闭合，进入采样阶段，模拟信号迅速向电容
充电到输入电压值(这个时间越短越好)；控制信号去除时， S断开，进入保持阶段，为让A／D转换器对保持电容C上的
电压进行量化，希望电容维持稳定电压的时间长一些。
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由于充电时间远小于A／D转换时间，保持器的电压下降率 又较低，因此大大减小了误差。
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扰场合。
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图4-8 光电耦合开关用法之一
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2．多路开关的连接方式
多路开关有单端输入、差动输入和伪差动输入等基本连 接方式，如图4-9所示。 图4-9(a)是单端多路输入方式，一般用于高电平输入信 号。由于一个通道传送一路信号，因此通道利用率高。但因 这种方式无法消除共模干扰，所以当共模电压Ucm和信号