计算机控制(第五章2,顺序控制、插补控制)

Fi ≥ 0时，沿 − X方向步进一次，M由（x, y）变为（x − 1, y） Fi ' = ( x − 1) 2 + y 2 − R 2 = F i−2 x + 1 Fi < 0时，沿 + Y方向步进一次，M由（x, y）变为（x, y + 1 ） Fi ' = x 2 + ( y + 1) 2 − R 2 = F i+2 y + 1
图中A为启动按钮， 为行程开关输入信号， 为延时定时器 图中 为启动按钮，Xi为行程开关输入信号，T为延时定时器 为启动按钮
2、顺序控制系统的特点与组成 、 顺序控制系统的实现比较容易。可用单片微机作控制器， 顺序控制系统的实现比较容易。可用单片微机作控制器，因 顺序控制系统的输入/输出信号均为开关信号 输出信号均为开关信号， 顺序控制系统的输入 输出信号均为开关信号，可再扩充一定的 数字I/O接口电路 如并行接口）即可。 接口电路（ 数字 接口电路（如并行接口）即可。 顺序控制动作的转换是根据现场输入信号的逻辑判断或时序 的判断来决定的，要求控制系统具有逻辑运算、 的判断来决定的，要求控制系统具有逻辑运算、逻辑记忆以及时 序产生和时序判断的功能。 序产生和时序判断的功能。 系统还要有I/O接口 检测机构、显示、报警电路等。 接口、 系统还要有 接口、检测机构、显示、报警电路等。 很易于用微机（如单片机）组成顺序控制系统， 很易于用微机（如单片机）组成顺序控制系统，利用单片机 的内存、并行接口口线、定时/计数器 扩展按钮、显示器， 计数器， 的内存、并行接口口线、定时 计数器，扩展按钮、显示器，电 平转换、滤波、隔离、放大驱动等电路。 平转换、滤波、隔离、放大驱动等电路。 程序设计上，用查询或中断的方式控制一或多设备（过程） 程序设计上，用查询或中断的方式控制一或多设备（过程） 的顺序动作。 的顺序动作。
i e i e i
Fi = 0时，M点在直线OP上； Fi > 0时，M点在直线OP的上方； Fi < 0时，M点在直线OP的下方。
根据偏差值的符号决定下一步加工的方向： 根据偏差值的符号决定下一步加工的方向：
Fi > 0时，M点在直线OP的上方，为逼近OP，需沿 + X方向走一步； Fi < 0时，M点在直线OP的下方，为逼近OP，需沿 + Y方向走一步； Fi = 0时，M点落在了直线OP上，未达到终点时，可按Fi > 0的情况处理。
Σ = xe − x0 + ye − y0
）、（R7）分别为Y轴 轴坐标值的存放寄存器， （R6）、（ ）分别为 轴、X轴坐标值的存放寄存器，初 ）、（ 轴坐标值的存放寄存器 值分别为y0、 ，在加工过程中要不断地修改。 值分别为 、x0，在加工过程中要不断地修改。 暂存寄存器（ ），加工 （R4）为加工点瞬时偏差值 暂存寄存器（补码数），加工 ）为加工点瞬时偏差值Fi暂存寄存器 补码数）， 中要不断修改。 中要不断修改。
Hale Waihona Puke （一）微机顺序控制1、概述 、 顺序控制是指按时间顺序和事序（其它的开关条件） 顺序控制是指按时间顺序和事序（其它的开关条件）规定 工作顺序的自动控制。按一定的时间先后次序， 工作顺序的自动控制。按一定的时间先后次序，或在现场输入 信号（行程开关、按钮、光电开关、各种继电器等） 信号（行程开关、按钮、光电开关、各种继电器等）作用下实 现有顺序的开关动作。 现有顺序的开关动作。广泛应用于现代化工厂的生产自动线控 制中，如运输、加工、检验、装备、 制中，如运输、加工、检验、装备、包装等工序都要求顺序控 制。 如冷加工自动生产线中的钻孔动力头的自动控制， 如冷加工自动生产线中的钻孔动力头的自动控制，加工过 程中钻孔动力头有快进、工进、工进延时、快退、 程中钻孔动力头有快进、工进、工进延时、快退、停止五个工 作状态。分析下面的逻辑功能图： 作状态。分析下面的逻辑功能图：
插补运算过程是车床控制程序根据输入的加工参数， 插补运算过程是车床控制程序根据输入的加工参数，如直 或圆弧）的起点和终点坐标，把直线（或圆弧） 线（或圆弧）的起点和终点坐标，把直线（或圆弧）描述出来的 运算。程序一边计算， 运算。程序一边计算，一边根据计算的结果向各坐标发出进给脉 控制步进电机产生一定的角位移， 冲，控制步进电机产生一定的角位移，驱动刀架向相应方向运动 一定的位移，带动刀具把零件加工成所需形状。 一定的位移，带动刀具把零件加工成所需形状。 车床加工中大量存在由直线和圆弧组成轮廓的零件， 车床加工中大量存在由直线和圆弧组成轮廓的零件，所以 控制刀具做给定起点、 控制刀具做给定起点、终点坐标的直线运动和圆弧运动是车床控 制的基本工作，故直线插补器和圆弧插补器应用最广。 制的基本工作，故直线插补器和圆弧插补器应用最广。 插补算法主要有逐点比较法、数字积分器法等。 插补算法主要有逐点比较法、数字积分器法等。可用插补 原理和步进电机控制来实现这种控制。 原理和步进电机控制来实现这种控制。 下面主要以直线和圆弧的逐点比较法插补方法为基础说明。 下面主要以直线和圆弧的逐点比较法插补方法为基础说明。
然后要及时修正新点坐标值： 然后要及时修正新点坐标值：
′ ′ xi = xi − 1, yi = yi + 1
同理可得第一象限顺弧插补方法： 同理可得第一象限顺弧插补方法：
第一象限顺弧插补的偏差判断： 第一象限顺弧插补的偏差判断：
Fi ≥ 0时，沿 − Y方向步进一次，M由（x, y）变为（x, y − 1 ） Fi ' = F i−2 y + 1 Fi < 0时，沿 + X方向步进一次，M由（x, y）变为（x + 1, y） Fi ' = F i+2 x + 1 ′ ′ 新点成为xi = xi + 1, yi = yi − 1
其它象限的插补原理和偏差判断： 其它象限的插补原理和偏差判断：
插补计算时，每走一步，都要进行 个步骤 个步骤（ 个节拍 个节拍） 插补计算时，每走一步，都要进行4个步骤（4个节拍）的逻 辑运算和算术运算： 辑运算和算术运算： 偏差判断，坐标进给，（下步的）偏差计算，终点判断。 ，（下步的 偏差判断，坐标进给，（下步的）偏差计算，终点判断。 每进给一步要与终点坐标比较一下， 每进给一步要与终点坐标比较一下，当达到终点时要能自 动停止进给。一般用总进给步数（即两个方向的总进给步数和） 动停止进给。一般用总进给步数（即两个方向的总进给步数和） 来作为判据，总进给步数一般可以事先计算得到。也可用x 来作为判据，总进给步数一般可以事先计算得到。也可用 e、ye 中的较大者（长轴）作为计数器终值。 中的较大者（长轴）作为计数器终值。
Fi < 0时，M点在圆弧PQ的里面，为逼近PQ，需沿 + Y方向走进一步；
Fi > 0时，M点在圆弧PQ的外面，为逼近PQ，需沿 − X方向移动一步； Fi = 0时，M点落在了圆弧PQ上，未达到终点时，可按Fi > 0的情况处理。
为了简化偏差值的运算，可用递推法计算，下一次的偏差值 为了简化偏差值的运算，可用递推法计算，下一次的偏差值Fi’ 在该次偏差值F 的基础上计算： 在该次偏差值 i的基础上计算：
计算机控制技术
——郭世伟 ——郭世伟
第五章 顺序控制与数字程序控制
顺序控制与数字程序控制是自动控制领域的一个重要方 广泛应用于生产自动线控制，机床控制， 面，广泛应用于生产自动线控制，机床控制，运输机械控制等 工业自动控制系统中。 工业自动控制系统中。顺序控制和数字程序控制均属于微机开 环控制。 环控制。
第一象限 直线插补 程序流程 图
（2）直线插补子程序（L_INSERT）的设计 (R5)为计数器，初值设置总步进数；(R6)=ye，(R7)=xe， (R4)为偏差Fi(补码数)
L_INSERT：MOV R4，#00H ： ， LOOP：MOV A，R4 ： ， RLC A JC TL1 MOV A，R4 ， CLR C SUBB A，R6 ， MOV R4，A ， ACALL STEP1 ；调用 方向的步进子程序 调用+X方向的步进子程序 AJMP TL2 TL1：MOV A，R4 ： ， CLR C ADD A，R7 ， MOV R4，A ， ACALL STEP2 ；调用 方向的步进子程序 调用+Y方向的步进子程序 TL2：DJNZ R5，LOOP ： ， RET
1、直线逐点比较法插补 、 （1）原理 ） 逐点比较法是刀具每移动一步， 逐点比较法是刀具每移动一步，就进行一次偏差计算和偏差 判断，判断刀具的实际位置和所要求位置是否相符， 判断，判断刀具的实际位置和所要求位置是否相符，以决定下 一步的前进方向——即“走一步，看一看，比较一下”。 一步的前进方向 即 走一步，看一看，比较一下” 第一象限的直线插补原理图如下所示： 第一象限的直线插补原理图如下所示： 已知直线起点为坐标原点（ ， ），终点为（ ），终点为 ），设 已知直线起点为坐标原点（0，0），终点为（xe，ye），设 任一点M（ ），定义 点的偏差值： 定义M点的偏差值 F 任一点 （xi，yi），定义 点的偏差值： = x y − y x
其它象限中圆弧顺向、 其它象限中圆弧顺向、 逆向的插补方向为： 逆向的插补方向为：
各象限8种圆弧的进给方向及插补公式：
圆弧插补的终点判断与直线插补的原理类似， 圆弧插补的终点判断与直线插补的原理类似，每进给一步 要与终点坐标比较一下，当达到终点时要能自动停止进给。 要与终点坐标比较一下，当达到终点时要能自动停止进给。可用 长轴步进参数作为终点判据，进给步数一般可以事先计算得到。 长轴步进参数作为终点判据，进给步数一般可以事先计算得到。 （2）圆弧插补子程序（Y_INSERT）的设计 ）圆弧插补子程序（ ） 以第一象限顺弧插补为例说明，本程序中： 以第一象限顺弧插补为例说明，本程序中： 以（R5）为计数器，初值设置为 和y方向的总步进数和 ）为计数器，初值设置为x和 方向的总步进数和