第二章計算機控制系統(tǒng)過程通道設計方法(第四講)

1、計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院1 12.1 數(shù)字量過程通道的設計方法數(shù)字量過程通道的設計方法2.2 模擬量輸入通道設計方法模擬量輸入通道設計方法2.3 模擬量輸出通道設計方法模擬量輸出通道設計方法2.4 電氣控制器與執(zhí)行器電氣控制器與執(zhí)行器2.5 小小 結結第四講第四講計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院2 22.3 模擬量輸出通道設計方法模擬量輸出通道設計方法 模擬量輸出通道的模擬量輸出通

2、道的任務任務：將計算機處理后的數(shù)：將計算機處理后的數(shù)字量轉換為模擬量，轉換輸出的模擬信號可能是電字量轉換為模擬量，轉換輸出的模擬信號可能是電壓或電流信號。這些轉換后的信號送入執(zhí)行機構，壓或電流信號。這些轉換后的信號送入執(zhí)行機構，引起執(zhí)行機構動作從而達到系統(tǒng)對被控對象調節(jié)的引起執(zhí)行機構動作從而達到系統(tǒng)對被控對象調節(jié)的目的。目的。u 2.3.1 模擬量輸出通道的組成模擬量輸出通道的組成u 2.3.2 模擬量輸出通道的設計模擬量輸出通道的設計計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院3 32.3.1 模擬量

3、輸出通道的組成模擬量輸出通道的組成 AO通道的通道的任務任務是把經(jīng)過計算機或控制器處理得是把經(jīng)過計算機或控制器處理得到的某些數(shù)據(jù)送回物理系統(tǒng)，對系統(tǒng)物理量進行調到的某些數(shù)據(jù)送回物理系統(tǒng)，對系統(tǒng)物理量進行調節(jié)和控制。節(jié)和控制。 AO通道一般由通道一般由接口電路接口電路、數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉換器轉換器、輸出保持器輸出保持器、多路開關多路開關和和電壓電壓/電流電流(V/I)變換器變換器等構等構成。成。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院4 41) 每個通道單獨設置每個通道單獨設置D/A轉換器結構轉換

4、器結構模擬量輸出通道結構圖模擬量輸出通道結構圖特點：特點：1. 一路輸出通道使用一個一路輸出通道使用一個D/A轉換器轉換器 2. D/A轉換器芯片內部一般都帶有數(shù)據(jù)鎖存器轉換器芯片內部一般都帶有數(shù)據(jù)鎖存器 3. D/A轉換器具有數(shù)字信號轉換模擬信號、信號保轉換器具有數(shù)字信號轉換模擬信號、信號保 持作用持作用 4. 結構簡單，轉換速度快，工作可靠，精度較結構簡單，轉換速度快，工作可靠，精度較 高、通道獨立高、通道獨立 5. 缺點是所需缺點是所需D/A轉換器芯片較多轉換器芯片較多為何不需要為何不需要多路開關？多路開關？計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系

5、統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院5 52) 多通道共享多通道共享D/A轉換器結構轉換器結構特點：特點：1. 多路輸出通道共用一個多路輸出通道共用一個D/A轉換器轉換器 2. 每一路通道都配有一個采樣保持放大器每一路通道都配有一個采樣保持放大器 3. D/A轉換器只起數(shù)字到模擬信號的轉換作用轉換器只起數(shù)字到模擬信號的轉換作用 4. 采樣保持器實現(xiàn)模擬信號保持功能采樣保持器實現(xiàn)模擬信號保持功能 5. 節(jié)省節(jié)省D/A轉換器，但電路復雜，精度差，可靠性低、占轉換器，但電路復雜，精度差，可靠性低、占 用主機時間用主機時間 計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動

6、化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院6 62.3.2 模擬量輸出通道的設計模擬量輸出通道的設計關鍵問題：關鍵問題：D/A轉換器與計算機的接口轉換器與計算機的接口(硬件設計硬件設計)及及其程序設計其程序設計(軟件設計軟件設計)1. D/A轉換器轉換器 將數(shù)字量轉換成模擬量將數(shù)字量轉換成模擬量 輸出有電流和電壓兩種方式輸出有電流和電壓兩種方式 電壓輸出又有單極性和雙極性兩種方式電壓輸出又有單極性和雙極性兩種方式計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院7 71)

7、D/A轉換器的原理轉換器的原理 D/A轉換器一般由轉換器一般由基準電壓基準電壓、解碼網(wǎng)絡解碼網(wǎng)絡、運算放大器運算放大器和和模擬電子開關模擬電子開關組成。組成。 其中核心是其中核心是“解碼網(wǎng)絡解碼網(wǎng)絡”，常見有，常見有“權電阻解碼網(wǎng)絡權電阻解碼網(wǎng)絡”和和“T型電阻解碼網(wǎng)絡型電阻解碼網(wǎng)絡”。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院8 8 權電阻解碼網(wǎng)絡權電阻解碼網(wǎng)絡4位位D/A轉換器轉換器 可以把數(shù)字可以把數(shù)字00001111B轉換成大小不同的電流，從而在運轉換成大小不同的電流，從而在運算放大器輸出端得

8、到大小不同的電壓。算放大器輸出端得到大小不同的電壓。權電阻解碼網(wǎng)絡權電阻解碼網(wǎng)絡4位位D/A轉換器的原理圖轉換器的原理圖權電阻權電阻計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院9 9 T型電阻解碼網(wǎng)絡型電阻解碼網(wǎng)絡T型電阻解碼網(wǎng)絡型電阻解碼網(wǎng)絡4位位D/A轉換器的原理圖轉換器的原理圖運放輸出端的電壓通式為：運放輸出端的電壓通式為：RRVDDDDRIVff4REF00112233fROUT2)2222(計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自

9、動化工程學院電氣與自動化工程學院10102) D/A轉換器的主要技術指標轉換器的主要技術指標 分辨率分辨率 精度精度 線性度線性度 轉換時間轉換時間 輸出方式：輸出方式：510V或或20mA3A計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院11112. D/A轉換器接口及程序設計轉換器接口及程序設計 一個一個D/A轉換器接口，必須根據(jù)系統(tǒng)的需要選轉換器接口，必須根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇合適的擇合適的D/A轉換芯片，通過外圍接口電路及器件，轉換芯片，通過外圍接口電路及器件，完成完成D/A轉換的信號處理。轉換的信號

10、處理。1) D/A轉換器的接口技術轉換器的接口技術 計算機與計算機與D/A轉換器一般是通過轉換器一般是通過接口電路接口電路完成完成連接的。接口電路主要完成連接的。接口電路主要完成地址譯碼、產(chǎn)生控制信地址譯碼、產(chǎn)生控制信號號等功能。需要考慮的等功能。需要考慮的問題問題如下：如下： D/A轉換器中是否包含寄存器轉換器中是否包含寄存器 D/A轉換器控制信號的連接轉換器控制信號的連接(片選信號、寫信號、啟動片選信號、寫信號、啟動信號信號)計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院12122) D/A轉換器的程

11、序設計轉換器的程序設計 并行并行D/A轉換器的典型應用轉換器的典型應用(DAC0832) 8 位位D/A 轉換器轉換器 帶兩個輸入鎖存，可直接與帶兩個輸入鎖存，可直接與CPU或或8031單片機相連單片機相連 以電流形式輸出；當轉換為電壓輸出時，應外接以電流形式輸出；當轉換為電壓輸出時，應外接 運算放大器運算放大器 數(shù)據(jù)輸入可采用數(shù)據(jù)輸入可采用雙緩沖、單緩沖或直通方式雙緩沖、單緩沖或直通方式三種三種 方法方法 多芯片工作時，同步信號實現(xiàn)各模擬量的同時輸出多芯片工作時，同步信號實現(xiàn)各模擬量的同時輸出 同系列芯片還有同系列芯片還有 DAC0830、DAC0831計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動

12、化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院1313(a) 單緩沖方式單緩沖方式：單緩沖方式是控制輸入寄存器和：單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把同時接收資料，或者只用輸入寄存器而把DAC寄存器接成直通寄存器接成直通方式。此方式適用于只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸方式。此方式適用于只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。出的情形。 (b) 雙緩沖方式雙緩沖方式：雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控：雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到制輸入寄存器的輸

13、出資料到DAC寄存器，即分兩次鎖存輸入資寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個料。此方式適用于多個D/A轉換同步輸出的情形。轉換同步輸出的情形。(c) 直通方式直通方式：直通方式是資料不經(jīng)兩級鎖存器鎖存，即：直通方式是資料不經(jīng)兩級鎖存器鎖存，即 CS，XFER，WR1，WR2均接地，均接地，ILE接高電平。此方式適用于連接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機的控制系統(tǒng)，不過在使用時，必須續(xù)反饋控制線路和不帶微機的控制系統(tǒng)，不過在使用時，必須通過另加通過另加I/O接口與接口與CPU連接，以匹配連接，以匹配CPU與與D/A轉換轉換。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院

14、電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院1414DAC0832結構圖及引腳結構圖及引腳選通邏輯控制選通邏輯控制計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院1515各引腳功能如下：各引腳功能如下：DI0-DI7：數(shù)據(jù)輸入，其中：數(shù)據(jù)輸入，其中DI0為最低有效位為最低有效位LSB ，DI7為最高有效位為最高有效位MSB。CS：片選信號，輸入，低電平有效。：片選信號，輸入，低電平有效。WR1：寫信號：寫信號1，輸入，低電平有效。，輸入，低電平有效。ILE：輸入允

15、許鎖存信號，輸入，高電平有效：輸入允許鎖存信號，輸入，高電平有效 WR2：寫信號：寫信號2，輸入，低電平有效。，輸入，低電平有效。XFER(Transfer Control Signal):傳送控制信號，輸入，傳送控制信號，輸入， 低電平有效。低電平有效。Iout1：DAC電流輸出端電流輸出端1，一般作為運算放大器差動輸入信號之一。，一般作為運算放大器差動輸入信號之一。Iout2：DAC電流輸出端電流輸出端2，一般作為運算放大器另一個差動輸入信號。，一般作為運算放大器另一個差動輸入信號。Rfb：固化在芯片內的反饋電阻連接端，用于連接運算放大器的輸出：固化在芯片內的反饋電阻連接端，用于連接運算放

16、大器的輸出端。端。Vref：基準電壓源端，輸入，：基準電壓源端，輸入， 10 VDC 10 VDC。VCC：工作電壓源端，輸入，：工作電壓源端，輸入， 5 VDC 15 VDC。AGND：模擬電路地：模擬電路地DGND：數(shù)字電路地：數(shù)字電路地計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院1616 當當ILE、 CS和和WR1同時有效時，同時有效時，8位輸入寄存器端為高位輸入寄存器端為高電平電平“1”，此時寄存器的輸出端，此時寄存器的輸出端Q跟隨輸入端跟隨輸入端D的電平變化；的電平變化；反之，當反之，當LE

17、1端為低電平端為低電平“0”時，原時，原D端輸入數(shù)據(jù)被鎖存于端輸入數(shù)據(jù)被鎖存于Q端，在此期間端，在此期間D端電平的變化不影響端電平的變化不影響Q端。端。 當當WR2和和XFER同時有效時，同時有效時，8位位DAC寄存器端為高電寄存器端為高電平平“1”，此時，此時DAC寄存器的輸出端寄存器的輸出端Q跟隨輸入端跟隨輸入端D也就是輸也就是輸入寄存器入寄存器Q端的電平變化；反之，當端的電平變化；反之，當LE2端為低電平端為低電平“0”時，時，第一級第一級8位輸入寄存器位輸入寄存器Q端的狀態(tài)則鎖存到第二級端的狀態(tài)則鎖存到第二級8位位DAC寄寄存器中，以便第三級存器中，以便第三級8位位DAC轉換器進行轉換

18、器進行D/A轉換。轉換。 一般情況下為了簡化接口電路，可以把一般情況下為了簡化接口電路，可以把WR2和和XFER直直接接地，使第二級接接地，使第二級8位位DAC寄存器的輸入端到輸出端直通，寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級只有第一級8位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存入方式。特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式。器都分別接成受控方式。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學

19、院1717 CS WR1 ILE （高電平） XFER （模擬輸出電流變化） DI0DI7 WR2 DAC0832時序圖時序圖計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院1818DAC0832與與8031單片機接口電路圖單片機接口電路圖單緩沖方式單緩沖方式0計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院1919電流輸出電流輸出時的應用電路時的應用電路計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學

20、院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院2020 ORG 3000HSTART：MOV DPTR, #7FFFH；建立；建立DAC0832地址地址 MOV A, #nnH ；待轉換數(shù)字量送入；待轉換數(shù)字量送入ALOOP： MOVX DPTR，A ；將數(shù)字量送至；將數(shù)字量送至 DAC0832并啟動轉換并啟動轉換計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院2121圖 3-7 D/A轉換單極性輸出方式DAC0832Rfb1TUOI2TUOIAVFERVTUOFERVPC總線D/A

21、轉換器的單極性輸出方式轉換器的單極性輸出方式 補充：補充：256VBVREFOUT001166772222 DDDDB計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院2222圖 3-8 D/A轉 換 雙 極 性 輸 出 方 式2RVR2RA2A1I2I3IFERVT2UOV1TUOA12380CADb fR1TUOI2TUOIFERVPC總 線D/A轉換器的雙極性輸出方式轉換器的雙極性輸出方式 12B1 -8REFOUT2VVA2 的作用是的作用是將將 A1 的單向的單向輸出變?yōu)殡p向輸出變?yōu)殡p向輸出。輸出。

22、計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院2323 串行串行D/A轉換器的典型應用轉換器的典型應用(TLC5628) TLC5628是是TI公司生產(chǎn)的可輸出公司生產(chǎn)的可輸出8路模擬電壓信號路模擬電壓信號的串行的串行D/A轉換器，轉換器，4個個輸入端子，采用輸入端子，采用+5V電源供電。電源供電。接口電路：接口電路： TLC5628與與8031單片機接口原理圖單片機接口原理圖 計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化

23、工程學院24243. 模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊(ADAM-4024) 4路模擬輸出、路模擬輸出、12位分辨率位分辨率 輸出誤差小、低輸出電阻輸出誤差小、低輸出電阻 輸入信號使用輸入信號使用RS-485串行總線傳送串行總線傳送 輸出信號可以是電壓輸出信號可以是電壓(0V10V)或電流信號或電流信號 (0mA20mA或或4mA20mA) 支持支持Modbus協(xié)議協(xié)議計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院25252.1 數(shù)字量過程通道的設計方法數(shù)字量過程通道的設計方法2.2 模擬量輸入通道設計方法模

24、擬量輸入通道設計方法2.3 模擬量輸出通道設計方法模擬量輸出通道設計方法2.4 電氣控制器與執(zhí)行器電氣控制器與執(zhí)行器2.5 小小 結結計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院26262.4 電氣控制器與執(zhí)行器電氣控制器與執(zhí)行器2.4.1 接觸器接觸器 接觸器主要用于控制電動機、電熱設備、電焊機、電容接觸器主要用于控制電動機、電熱設備、電焊機、電容器組等，能頻繁地接通或斷開交直流主電路，實現(xiàn)遠距離自器組等，能頻繁地接通或斷開交直流主電路，實現(xiàn)遠距離自動控制。它具有低電壓釋放保護功能，在電力拖動自動控制

25、動控制。它具有低電壓釋放保護功能，在電力拖動自動控制線路中被廣泛應用。線路中被廣泛應用。123456主觸點輔助觸點鐵心線圈反力彈簧絕緣連桿(a)接觸器示意圖KMKMKM主觸點輔助觸點線圈A1A231324344123456131421223132434413142122A1A2KM主觸點輔助觸點線圈1234561314212231324344A1A2(b)接觸器圖形符號 計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院27272.4.2 電磁閥電磁閥 電磁閥是受電磁力控制開電磁閥是受電磁力控制開/閉的閥體，

26、主要應用于液體或閉的閥體，主要應用于液體或氣體構成的液路、氣路控制場合，屬于開關量執(zhí)行機構，是氣體構成的液路、氣路控制場合，屬于開關量執(zhí)行機構，是DO控制控制。大量應用于液壓，氣壓系統(tǒng)中，尤其在自動化生。大量應用于液壓，氣壓系統(tǒng)中，尤其在自動化生產(chǎn)線中使用廣產(chǎn)線中使用廣泛泛。 電磁閥電磁閥相當于開關的作用相當于開關的作用。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院28282.4.3 三相異步交流電機與變頻器三相異步交流電機與變頻器 異步電動機具有結構簡單，制造、使用、維護方便，運異步電動機具有結構簡單

27、，制造、使用、維護方便，運行可靠、成本低的優(yōu)點，在各種電動機中應用最廣，需求量行可靠、成本低的優(yōu)點，在各種電動機中應用最廣，需求量最大。最大。 變頻調速變頻調速（Variable Velocity Variable Frequency）是一）是一項集現(xiàn)代電力電子和計算機于一體的高效節(jié)能技術，其基本項集現(xiàn)代電力電子和計算機于一體的高效節(jié)能技術，其基本原理是通過改變電源的頻率達到改變交流異步電機轉速的目原理是通過改變電源的頻率達到改變交流異步電機轉速的目的的，可以，可以節(jié)約能源節(jié)約能源。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程

28、學院電氣與自動化工程學院2929 變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，即通過改變電機工作電源頻換為另一頻率的電能控制裝置，即通過改變電機工作電源頻率方式控制交流電動機。變頻器的主電路大體上可分為兩類：率方式控制交流電動機。變頻器的主電路大體上可分為兩類：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是濾波是電容電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。其直流回路濾波是電感。

29、變頻器分為交變頻器分為交-交和交交和交-直直-交兩種形式。交交兩種形式。交-交變頻器可將交變頻器可將工頻交流直接變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱直接工頻交流直接變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱直接式變頻器。而交式變頻器。而交-直直-交變頻器則是先把工頻交流通過整流器交變頻器則是先把工頻交流通過整流器變成直流，然后再把直流變換成頻率、電壓均可控制的交流，變成直流，然后再把直流變換成頻率、電壓均可控制的交流，又稱間接式變頻器。目前常用的通用變頻器即屬于交又稱間接式變頻器。目前常用的通用變頻器即屬于交-直直-交交變頻器，以下簡稱變頻器。變頻器，以下簡稱變頻器。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣

30、與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院3030圖圖2.41 交交-直直-交變頻器結構框圖交變頻器結構框圖變頻器的工作可以分為兩個基本過程：變頻器的工作可以分為兩個基本過程：（1）先將電源的三相或單項交流電經(jīng)整流橋整流成直流電）先將電源的三相或單項交流電經(jīng)整流橋整流成直流電（交（交-直變換），這方面的技術已經(jīng)解決。直變換），這方面的技術已經(jīng)解決。（2）再把）再把直流電直流電“逆變逆變”成頻率任意可調的三相交流電成頻率任意可調的三相交流電（直直-交變換交變換），這是長期以來要解決和不斷完善的核心問題。），這是長期以來要解決和不斷完善

31、的核心問題。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院31312.4.4 執(zhí)行器的作用執(zhí)行器的作用 工業(yè)生產(chǎn)過程自動調節(jié)系統(tǒng)一般都是由檢測、調節(jié)、執(zhí)行工業(yè)生產(chǎn)過程自動調節(jié)系統(tǒng)一般都是由檢測、調節(jié)、執(zhí)行等部分和調節(jié)對象所組成。生產(chǎn)過程的被控變量從變送器引入，等部分和調節(jié)對象所組成。生產(chǎn)過程的被控變量從變送器引入，經(jīng)經(jīng)CPU運算處理后輸出操作指令給執(zhí)行器控制生產(chǎn)過程，執(zhí)行運算處理后輸出操作指令給執(zhí)行器控制生產(chǎn)過程，執(zhí)行器將操作指令進行功率放大，并轉換為輸出軸相應的轉角或直器將操作指令進行功率放大，并轉換為

32、輸出軸相應的轉角或直線位移，連續(xù)地或斷續(xù)地去推動各種控制機構，如控制閥門、線位移，連續(xù)地或斷續(xù)地去推動各種控制機構，如控制閥門、擋板，控制操縱變量變化，以完成對各種被控參量的控制。擋板，控制操縱變量變化，以完成對各種被控參量的控制。 執(zhí)行器主要由執(zhí)行器主要由執(zhí)行機構執(zhí)行機構和和調節(jié)機構調節(jié)機構兩部分組成，將調節(jié)控兩部分組成，將調節(jié)控制信號轉換成為力或力矩的部分叫做電動執(zhí)行機構，而各種類制信號轉換成為力或力矩的部分叫做電動執(zhí)行機構，而各種類型的調節(jié)閥或其他類似作用的調節(jié)設備則統(tǒng)稱為調節(jié)機構。調型的調節(jié)閥或其他類似作用的調節(jié)設備則統(tǒng)稱為調節(jié)機構。調節(jié)機構也稱為控制機構、調節(jié)閥或控制閥。節(jié)機構也稱為

33、控制機構、調節(jié)閥或控制閥。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院3232比較項目比較項目氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器液動執(zhí)行器液動執(zhí)行器結構結構簡單復雜簡單體積體積中小大推力推力中小大配管配線配管配線較復雜簡單復雜動作滯后動作滯后大小小頻率響應頻率響應狹寬狹維護檢修維護檢修簡單復雜簡單使用場合使用場合防火防爆隔爆型才防火防爆要注意火花溫度影響溫度影響較小較大較大成本成本低高高表表2.4 氣、電、液執(zhí)行器特點比較氣、電、液執(zhí)行器特點比較計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣

34、與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院33332.4.5 執(zhí)行器的構成執(zhí)行器的構成1.氣動執(zhí)行器構成氣動執(zhí)行器構成 氣動執(zhí)行器（俗稱氣動調節(jié)閥）是以壓縮空氣為動力能氣動執(zhí)行器（俗稱氣動調節(jié)閥）是以壓縮空氣為動力能源的一種自動執(zhí)行器。它接受調節(jié)儀表送來的源的一種自動執(zhí)行器。它接受調節(jié)儀表送來的壓力信號壓力信號直接直接改變被調介質改變被調介質(如液體、氣體、蒸汽等如液體、氣體、蒸汽等)的流量，使生產(chǎn)過程按的流量，使生產(chǎn)過程按預定的要求正常進行，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。預定的要求正常進行，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。 氣動執(zhí)行器主要有二種構成：開環(huán)和閉環(huán)。開環(huán)氣動執(zhí)

35、氣動執(zhí)行器主要有二種構成：開環(huán)和閉環(huán)。開環(huán)氣動執(zhí)行器只能用在控制精度要求不高的場合；閉環(huán)氣動執(zhí)行器用行器只能用在控制精度要求不高的場合；閉環(huán)氣動執(zhí)行器用在控制精度要求較高的場合在控制精度要求較高的場合。計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院34342. 電動執(zhí)行器構成電動執(zhí)行器構成 電動執(zhí)行器電動執(zhí)行器(俗稱電動調節(jié)閥俗稱電動調節(jié)閥)是把來自調節(jié)儀表的輸出是把來自調節(jié)儀表的輸出電電信號信號(或其他調節(jié)、控制信號或其他調節(jié)、控制信號)用電動執(zhí)行機構將其轉換成為適用電動執(zhí)行機構將其轉換成為適當?shù)牧蛄?/p>

36、矩以推動各種類型的調節(jié)閥當?shù)牧蛄匾酝苿痈鞣N類型的調節(jié)閥(或其他調節(jié)機構或其他調節(jié)機構)，從，從而達到連續(xù)調節(jié)生產(chǎn)過程中有關管路內流體的流量，或簡單而達到連續(xù)調節(jié)生產(chǎn)過程中有關管路內流體的流量，或簡單地開啟和關閉閥門以控制流體的通斷。地開啟和關閉閥門以控制流體的通斷。電動執(zhí)行器的結構原理電動執(zhí)行器的結構原理計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院35352.4.6 執(zhí)行機構執(zhí)行機構1. 分類及特點分類及特點電動執(zhí)行機構電動執(zhí)行機構氣動執(zhí)行機構氣動執(zhí)行機構液動執(zhí)行機構液動執(zhí)行機構優(yōu)點：優(yōu)點：體積小、

37、信號傳輸速度快、靈敏度和精體積小、信號傳輸速度快、靈敏度和精度高、安裝接線簡單、信號便于遠傳度高、安裝接線簡單、信號便于遠傳缺點缺點：是應用結構復雜、輸出力矩小、不能變是應用結構復雜、輸出力矩小、不能變速（指未采用變頻器的執(zhí)行機構）、流量特性速（指未采用變頻器的執(zhí)行機構）、流量特性由控制機構確定等由控制機構確定等優(yōu)點：優(yōu)點：結構簡單、安全可靠、輸出力矩大、可結構簡單、安全可靠、輸出力矩大、可以連續(xù)進行控制以連續(xù)進行控制、價格便宜、本質安全防爆等價格便宜、本質安全防爆等缺點：缺點：配合氣動控制器配合氣動控制器，準確度較低，準確度較低優(yōu)點：優(yōu)點：輸出扭矩最大，也不怕執(zhí)行機構的頻繁輸出扭矩最大，也不怕執(zhí)行機構的頻繁動作，往往用于主汽門和蒸汽控制門的控制動作，往往用于主汽門和蒸汽控制門的控制缺點：缺點：結構復雜，體積龐大，成本較高結構復雜，體積龐大，成本較高計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)電氣與自動化工程學院電氣與自動化工程學院36362. 技術特性技術