微型计算机在机电一体化中的地位

　　微机在机电一体化中的功用，大致归纳有以下几个方面:
　　(1)对机械工业生产过程的直接控制。
　　(2)对机械生产过程的监督和控制。
　　(3)对机械生产过程的参数自动检测、显示和分析处理。
　　(4)对车间或全厂自动生产线的生产过程进行调度和管理。
　　(5)直接渗透到产品中形成带有智能性的机电一体化新产品。
　　1．可编程控制器
　　可编程控制器简称PC或plc，是从早期的继电器逻辑控制系统与微计算机技术相结合而发展起来的。它的低端即为继电器逻辑控制的代用品，而其高端实际上是一种高性能的计算机实时控制系统。PLC以顺序控制为其特长,它可以取代继电器控制，完成顺序和程序控制，能进行PID回路调节，实现闭环的位置和速度控制，也能构成高速数据采集与分析系统，以及与计算机联网，进而使整个生产过程完全自动化等等。

图1 典型的可编程控制器原理图
　　2．单、多回路调节器
　　单、多回路调节器是简单的计算机闭环控制系统，即DDC系统。最初是因一台数字计算机只控制一个回路而得名。随着微处理器的迅速发展和性能价格比的不断提高，单回路和多回路调节器都以微处理器为核心，因而可称为微处理器控制仪表，也就是所谓的智能式调节器。由于单回路调节器的功能分散(符合危险分散的原则)，硬件简单，软件功能强，有自诊断功能，而且事故发生后有蓄电池保持实时数据和运行状态，可自动转入后备手动操作，故可靠性很高，生命力很强。

 
图2 单回路调节器原理图
　3．微型机测控系统
　　微型机测控系统有专用和通用两种类型。这种系统通常由计算机和过程I/O两部分组成，其中计算机可以采用不同的CPU系列，而过程I/O部分则包含模拟量I/O子系统和开关量I/O子系统等。系统可以采用顺序控制方式，也可以采用DDC控制方式，或两者兼而有之。
　　各种微型机程控装置、数控装置、数据采集系统、微型自动测量和控制系统即属此类。工业控制模板系统，如STD总线、VME总线、Multi总线工业控制机等也属此类。该系统除了有计算机基本系统的CPU、存储器和联接外部设备的人—机接口模板外，还有控制模拟量、开关数字量，如热电耦、电机、电磁阀等输入/输出的接口模板。这些模板均直接挂在系统总线即STD总线上，CPU可以通过总线直接控制这些功能模板。在这个系统中，计算机总线即为系统总线。采用MULTI总线和VME总线的系统，大多采用这种结构。

图3 典型的STD总线工业控制机系统组成示意图
　　4．单片微机控制器
　　单片微控制器也称单片计算机。将CPU、RAM、ROM、定时/计数、多功能(并行、串行、A/D)I/O、通信控制器，甚至图形控制器、高级语言、操作系统都集成在一块大规模集成电路芯片上。由于单片微控制器的高度集成化，使它具有体积小、功能强、可靠性高、功耗小、价格低廉、易于掌握、应用灵活等多种优点。目前已越来越广泛地应用于工业测控领域。
　　5．分散型控制系统(dcs)
　　分散型控制系统(又称集散系统)是计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示(CRT)技术相结合，完成过程控制和现代化管理的设备。分散型控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制现场的测控计算机和智能控制单元。现场测控计算机和智能控制单元可直接对被控装置进行测控，并向中央计算机报告过程情况。中央机负责全局的综合控制、管理、调度、计划，以及执行情况报告等任务。分散型控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。集散型控制系统与集中型控制相比，其功能更强，具有更高的安全性和可靠性，系统设计、组态也更为灵活方便，能分布于较大的地域。它发展很快，应用很广，是当前大型测控计算机系统的主要潮流。