Chapter5 材料加工过程的计算机控制ppt课件.ppt

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1、计算机在材料科学与工程中的应用第五章材料加工过程的计算机控制应用范围计算机在材料加工中的应用大致可分为以下几个方面：(1)物化性能测试数据的采集和处理；(2)加工过程自动控制；(3)计算机辅助模具设计和制造；(4)计算机辅助研究；(5)材料加工过程的全面质量管理。本章要点5.1计算机控制技术基础5.2现代测试系统的输入与输出5.3材料加工的计算机控制5.1计算机控制技术基础生产过程自动控制是生产过程现代化的标志之一。在材料加工控制领域中，运用较多的是微型计算机和可编程控制器(ProgrammableController)。材料加工过程中的基本单元

2、控制一般由可编程控制器或微型计算机控制系统完成，而复杂的生产线可由编程控制器和微型计算机控制系统共同完成。自动控制的基本形式输入部分由传感器、放大(变送)器和A/D转换器等环节组成输出部分由D/A转换器、信号调节器、控制执行器及接口电路1计算机控制系统的概念计算机控制输出部分检测输入部分生产过程5.1计算机控制技术基础1.生产过程控制系统的发展（1）实时检测：通过工业自动化仪表对被控对象被控参数的瞬时值进行检测并转换成统一的信号，然后将此模拟量通过外围设备(A／D转换器)转换为计算机能够识别、接收的数字量送入计算机主机。（2）实时决策：计算机主机

3、将接收到的被控参数与通过外部设备输入的给定值进行及时处理，并将运算或判断结果迅速返回、输出。（3）实时控制：计算机主机根据运算、决策结果，发出控制指令，经外围设备转换为工业自动化仪表能够接收的模拟量作用于工业控制对象，完成对生产过程的实时控制。塑料注塑机料筒温度的计算机控制系统基本框图2.计算机控制系统的基本原理及一般概念在控制系统中引进计算机，可以充分运用计算机强大的计算、逻辑判断和记忆等信息加工能力。只要利用微处理器的各种指令，写出符合某种控制规律的程序，微处理器执行程序就能实现对被控参数的控制；而在一般的控制系统中，系统的控制规律是由硬件电

4、路产生的，改变控制规律就要改变硬件电路。在计算机控制系统中，控制规律的改变只需改变程序。对计算机来讲，控制过程的三个步骤，实际上只是执行算术、逻辑操作和输入、输出操作，DDC—DirectDigitalControlSCC—SupervisoryComputerControlDCS—DistributionControlSystem3.计算机控制系统的分类(1)开环控制系统开环控制系统中，主机通过各种一次仪表、信号变换器、A／D转换器对工业现场被控参数进行检测和不正常情况的报警，并根据一定的控制算法对测量的各生产工艺参数进行处理，然后同预先设定值

5、进行比较，输出结果。操作人员可以根据这些结果来决定控制方案，执行控制操作。计算机并不直接对工业生产对象实施控制，而需要生产操作人员介入，即使计算机发生故障，也不会影响生产过程的正常进行，因而比较安全，但不能充分发挥计算机的作用。常见的开环控制系统有：生产过程的巡回检测和数据处理系统、操作指导控制系统。开环控制系统计算出最优操作条件及操作方案，操作人员直接操作执行机构。被控对象的输出(被控制量)对控制器的输出没有影响。图6-3计算机操作指导控制系统组成原理方框图(2)闭环控制系统闭环控制系统中，计算机不仅通过检测元件对被控工业对象的工况参数进行检测

6、、分析、处理，而且在显示和打印的同时，将处理结果(控制信号)通过执行机构反馈给被控工业对象，实施对生产过程的控制，从而使被控工业对象、检测元件、计算机、执行机构等构成一个闭合环路。该控制系统的特点是：计算机集检测仪表、控制器、执行器的功能于一身，充分发挥了计算机的作用，实时性强。常见的闭环控制系统有：直接数字控制系统(DDC)和监督控制系统(SCC)。闭环控制系统特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。图6-4SCC加DDC组成原理方框图闭环控制系统Eg.加热炉温度自动控制系统控制器（微机控制装置）执行

7、器（加热器）被控对象（加热炉）被控量（炉内温度）给定量（设定的温度）检测装置（热电偶）控制量（电压）比较器Eg.电冰箱温度控制系统控制器（控制装置）执行器（制冷装置）被控对象（电冰箱）被控量（冰箱实际温度）给定量（设定的温度）检测装置（冰箱温控装置）控制量（制冷量）比较器(3)分布式控制系统随着价廉而功能完善的微型计算机的出现，可以由若干台微处理器或微型计算机分别承担部分控制任务，这种分布式计算机系统有代替集中控制的趋势。由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。分布式控制系统Eg.轧钢生

8、产过程一般应具备以下基本功能：①模拟量参数的采集、转换及屏幕显示。②模拟量参数的越限报警。通常用声、光形式发出报警信号。③被控参数的闭环