6第3章高分子材料工程中的计算机控制

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1、计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制本章主要内容本章主要内容3.1 3.1 计算机控制系统的基本概念计算机控制系统的基本概念3.2 3.2 过程通道与数据采集过程通道与数据采集 3.3 3.3 高分子材料加工中的计算机控制高分子材料加工中的计算机控制 1计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1 3.1 计算机控制系统的基本概念计算机控制系统的基本概念3.1.1 3.1.1 生产控制系统的发展生产

2、控制系统的发展3.1.2 3.1.2 简单的计算机控制系统简单的计算机控制系统3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类3.1.4 3.1.4 计算机工业控制系统的基本功能及其结构组成计算机工业控制系统的基本功能及其结构组成3.1.53.1.5 计算机控制系统中的计算机分类计算机控制系统中的计算机分类 2计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.1 3.1.1 生产控制系统的发展生产控制系统的发展（1）人工控制）人工控制 （2）常规仪表控制系统）常规仪表控制系统 （3）计

3、算机控制系统）计算机控制系统3计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制4控制信号设定值被控变量比较偏差调节器执行器被控制过程检测元件及变送器测量值扰动常规仪表控制系统常规仪表控制系统 5自自动动控控制制器器热热水水冷冷水水蒸蒸汽汽温温度度测测量量装装置置 排排水水图图1 1-2 2 热热力力系系统统的的自自动动反反馈馈控控制制控控制制阀阀6计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.2 简单的计算机控

4、制系统简单的计算机控制系统（1）原理框图）原理框图控控制制信信号号设设定定值值被被控控变变量量比比较较偏偏差差调调节节器器执执行行器器被被控控制制过过程程检检测测元元件件及及变变送送器器测测量量值值扰扰动动计计算算机机7计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.2 简单的计算机控制系统简单的计算机控制系统（2 2）实时控制系统）实时控制系统 实时监测实时监测实时决策实时决策 实时控制实时控制 控控制制信信号号设设定定值值被被控控变变量量比比较较偏偏差差调调节节器器执执行行器器被被控控制制过过程

5、程检检测测元元件件及及变变送送器器测测量量值值扰扰动动计计算算机机实时控制实时控制实时监测实时监测实时决策实时决策8计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制（3 3）计算机控制系统的一般概念）计算机控制系统的一般概念 执行算数、执行算数、逻辑操作逻辑操作输入、输出操作输入、输出操作 9计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（1 1）开环控制

6、系统）开环控制系统 定义定义 ：如果系统的输出量与输入量间不存如果系统的输出量与输入量间不存在反馈的通道，这种控制方式称为开环控制在反馈的通道，这种控制方式称为开环控制系统系统 。10计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（1 1）开环控制系统）开环控制系统 特点特点 无反馈信号无反馈信号 离线系统离线系统 只输出结果只输出结果11计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机

7、控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（1 1）开环控制系统）开环控制系统 开环控制系统的分类开环控制系统的分类 生产过程的巡回检测和数据处理系统生产过程的巡回检测和数据处理系统 操作指导控制系统操作指导控制系统 12计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（2）闭环控制系统）闭环控制系统定义定义 闭环控制系统是指被控对象一方面接闭环控制系统是指被控对象一方面接受计算机的控制，另

8、一方面又将自己的输受计算机的控制，另一方面又将自己的输出经过测量部件反馈给计算机作为一路输出经过测量部件反馈给计算机作为一路输入，从而使被控对象、测量部件、计算机、入，从而使被控对象、测量部件、计算机、执行机构等构成一个闭合回路。执行机构等构成一个闭合回路。13计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（1 1）闭环控制系统）闭环控制系统 特点特点 输出信号对控制作用有直接影响输出信号对控制作用有直接影响 闭合回路闭合回路 计算机功能集成

9、计算机功能集成 14计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（1 1）闭环控制系统）闭环控制系统 应用举例应用举例 被被控控参参数数筒筒温温计计算算机机桶桶温温设设定定值值调调节节器器执执行行机机构构料料筒筒温温度度监监测测塑塑料料注注塑塑机机料料桶桶温温度度的的计计算算机机控控制制系系统统基基本本框框图图D D/A A+-A A/D D15计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中

10、的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（1 1）闭环控制系统）闭环控制系统 闭环控制系统的分类闭环控制系统的分类 直接数字控制系统直接数字控制系统(direct digital control)(direct digital control)监督控制系统监督控制系统(supervisory computer control)(supervisory computer control)SCCSCC加模拟调节器的控制系统加模拟调节器的控制系统 SCC SCC加加DDCDDC系统系统 16计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子

11、材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（3 3）分布式控制系统）分布式控制系统若干台微处理器或微型计算机若干台微处理器或微型计算机控制功能分散控制功能分散相互独立相互独立 （4）集散控制系统）集散控制系统 17计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类（4 4）集散控制系统）集散控制系统 以微处理器为基础的以微处理器为基础的

12、集中分散型控制系统集中分散型控制系统 管理计算机基本控制器操作台监控计算机数据采集器数据输入面板基本控制器工业对象高速数据通道大规模中规模小规模集集散散控控制制系系统统基基本本结结构构简简图图18计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.3 3.1.3 计算机控制系统的分类计算机控制系统的分类计计算算机机控控制制系系统统开开环环控控制制系系统统闭闭环环控控制制系系统统分分布布式式控控制制系系统统-分分级级式式控控制制系系统统集集散散控控制制系系统统(D DC CS S)监监督督控控制制系系统统

13、（S SC CC C）直直接接数数字字控控制制系系统统（D DD DC C）操操作作指指导导控控制制系系统统生生产产过过程程的的巡巡回回检检测测和和数数据据处处理理系系统统S SC CC C加加模模拟拟控控制制器器的的控控制制系系统统S SC CC C加加D DD DC C控控制制系系统统19计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.4 3.1.4 计算机工业控制系统的基本功能及其结构组成计算机工业控制系统的基本功能及其结构组成 (1)(1)计算机工业控制系统的基本功能计算机工业控制系统的基本

14、功能 模拟量采集，转换及显示模拟量采集，转换及显示模拟量参数的越限报警模拟量参数的越限报警被控参数的闭环自动控制被控参数的闭环自动控制各种流量的累计计算各种流量的累计计算各种开关量输入和输出信号各种开关量输入和输出信号生产工艺流程图动态趋势曲线的屏幕显示生产工艺流程图动态趋势曲线的屏幕显示工艺参数的记录及打印工艺参数的记录及打印完成于上位机的通信完成于上位机的通信 20计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.4 3.1.4 计算机工业控制系统的基本功能及其结构组成计算机工业控制系统的基本功能

15、及其结构组成 （2 2）计算机工业控制系统结构组成）计算机工业控制系统结构组成两部分：两部分：硬件组成硬件组成 软件组成软件组成 21计计算算机机系系统统微微型型计计算算机机工工业业控控制制系系统统硬硬件件部部分分软软件件部部分分被被控控工工业业对对象象工工业业自自动动化化仪仪表表外外部部设设备备计计算算机机主主机机外外围围设设备备系系统统软软件件语语言言程程序序管管理理操操作作系系统统服服务务程程序序应应用用软软件件22计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.1.53.1.5计算机工业控制系统

16、中计算机的分类计算机工业控制系统中计算机的分类(1)(1)单片机单片机 (2)(2)可编程序逻辑控制器（可编程序逻辑控制器（PLCPLC）(3)STD(3)STD总线工业控制机总线工业控制机(4)(4)工业工业PCPC机机 23计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.2 3.2 过程通道与数据采集过程通道与数据采集 5.2.15.2.1输入输出过程通道输入输出过程通道 （1 1）过程通道的作用）过程通道的作用 模拟量模拟量 数字量数字量 24计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工

17、程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.2 3.2 过程通道与数据采集过程通道与数据采集 3.2.13.2.1输入输出过程通道输入输出过程通道（2 2）过程通道的种类）过程通道的种类 模拟量输入通道模拟量输入通道模拟量输出通道模拟量输出通道数字量输入通道数字量输入通道数字量输出通道数字量输出通道 25计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.2 3.2 过程通道与数据采集过程通道与数据采集 3.2.23.2.2数据采集数据采集 （1 1）检测与转换技术

18、）检测与转换技术 反映物理量的电信号反映物理量的电信号（2 2）传感器）传感器 能感受规定的被测量并按照一定能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置的规律转换成可用输出信号的器件或装置 （3 3）变送器）变送器 输出标准信号的传感器输出标准信号的传感器 26计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.2 3.2 过程通道与数据采集过程通道与数据采集 3.2.3 3.2.3 控制仪表与装置控制仪表与装置 （1 1）调节器）调节器 以消除扰动，使被调节参数以消除扰动，使被调节参数

19、回到给定值。回到给定值。（2 2）执行器）执行器 接受调节器的控制信号，自接受调节器的控制信号，自动改变操作变量动改变操作变量 27计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.3 3.3 高分子材料加工中的计算机控制高分子材料加工中的计算机控制 3.3.1 3.3.1 注塑成型的计算机控制注塑成型的计算机控制 （1 1）注塑机微机控制系统的功能）注塑机微机控制系统的功能顺序控制顺序控制过程控制过程控制注塑产品的质量控制注塑产品的质量控制集中管理和集中监视控制集中管理和集中监视控制 28计算机在高分子

20、材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.3 3.3 高分子材料加工中的计算机控制高分子材料加工中的计算机控制 3.3.1 3.3.1 注塑成型的计算机控制注塑成型的计算机控制（2 2）注塑成型的顺序控制）注塑成型的顺序控制各种动作和位置控制各种动作和位置控制模具装置的周期动作控制模具装置的周期动作控制注射装置的周期运动控制注射装置的周期运动控制 注射、保压、冷却注射、保压、冷却29计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算

21、机控制3.3 3.3 高分子材料加工中的计算机控制高分子材料加工中的计算机控制 3.3.1 3.3.1 注塑成型的计算机控制注塑成型的计算机控制（3 3）注塑成型的过程控制）注塑成型的过程控制 温度控制温度控制 料筒及喷嘴温度料筒及喷嘴温度 模具温度模具温度 注射速度的控制注射速度的控制 压力控制压力控制 保压控制保压控制 背压控制背压控制 30计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制速速度度/压压力力切切换换截截止止压压力力控控制制注注塑塑阶阶段段时时间间充充模模阶阶段段保保压压阶阶段段加加料料阶

22、阶段段注注塑塑控控制制注注射射速速度度控控制制保保压压控控制制背背压压控控制制注注射射过过程程不不同同阶阶段段对对应应的的控控制制变变量量31计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.3 3.3 高分子材料加工中的计算机控制高分子材料加工中的计算机控制 3.3.1 3.3.1 注塑成型的计算机控制注塑成型的计算机控制（2 2）典型的注塑机的计算机控制系统）典型的注塑机的计算机控制系统主要控制内容有：主要控制内容有：速度、转速的修正速度、转速的修正分阶段设定速度和转速分阶段设定速度和转速工序自动转换

23、工序自动转换成型工艺条件的确定成型工艺条件的确定温度、时间、模具紧固装置的监控温度、时间、模具紧固装置的监控 32计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制料料 斗斗模模 具具注注 射射 活活 塞塞料料 筒筒 和和 螺螺 杆杆 1 1 2 2 3 3 4 4型型 腔腔 压压 力力过过 程程控控 制制 器器活活 塞塞 位位 置置油油 液液 压压 位位 置置液液 压压 动动 力力 装装 置置滤滤 油油 器器阀阀 位位功功 能能1 1 后后 退退2 2 保保 压压 控控 制制3 3 背背 压压 控控 制制4

24、 4 注注 射射 速速 度度控控 制制注注 塑塑 机机 过过 程程 控控 制制 的的 构构 成成 示示 意意 图图33计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.3 3.3 高分子材料加工中的计算机控制高分子材料加工中的计算机控制 3.3.23.3.2挤出成型的计算机控制挤出成型的计算机控制 （1 1）挤出成型加工的控制要求）挤出成型加工的控制要求 熔体保持相同的压力、温度和剪切过程熔体保持相同的压力、温度和剪切过程 （2 2）计算机在塑料挤出机上的应用）计算机在塑料挤出机上的应用 成型机头上应用成

25、型机头上应用 机筒和螺杆上的应用机筒和螺杆上的应用 34计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.3 3.3 高分子材料加工中的计算机控制高分子材料加工中的计算机控制 3.3.23.3.2挤出成型的计算机控制挤出成型的计算机控制（3）挤出机计算机控制系统功能的实现）挤出机计算机控制系统功能的实现 挤出压力波动监测挤出压力波动监测 出口熔体声波监测出口熔体声波监测 螺杆转速、牵引率螺杆转速、牵引率 监测监测35塑塑料料挤挤出出机机多多路路高高精精度度测测控控模模块块嵌嵌入入式式薄薄型型工工控控机机串

26、串行行通通信信接接口口1 测测量量2 测测量量结结果果反反馈馈测测量量值值以以彩彩色色图图形形显显示示强强电电执执行行系系统统由由测测量量值值计计算算控控制制量量36计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制3.3 3.3 高分子材料加工中的计算机控制高分子材料加工中的计算机控制3.3.23.3.2挤出成型的计算机控制挤出成型的计算机控制（4 4）挤出成型控制举例）挤出成型控制举例(管材挤出管材挤出)重量式供给装置重量式供给装置成型模头的温度和压力成型模头的温度和压力 测定制品的厚度测定制品的厚度 3

27、7计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制思考题思考题1 1 过程通道的作用？过程通道的作用？2 2 开环控制和闭环控制的根本区别？开环控制和闭环控制的根本区别？3 3 注塑成型顺序控制的具体内容？注塑成型顺序控制的具体内容？4 4 注塑成型过程控制的具体内容？注塑成型过程控制的具体内容？5 5 挤出成型控制和注塑成型控制的区别？挤出成型控制和注塑成型控制的区别？(注：手写，打印不收注：手写，打印不收)38 接触器接触器 温控器温控器39继电器继电器40变频器变频器 41伺服控制器伺服控制器运动控制

28、单元支持软件运动控制单元支持软件激光位移传感器激光位移传感器 位置控制模块位置控制模块 42 光电传感器光电传感器 液位传感器液位传感器43计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制上机指导上机指导-第三部分第三部分 SolidWorks模具设计综合训练模具设计综合训练内容要求内容要求 3.1 塑件产品建模实例训练塑件产品建模实例训练3.2 模具成型零件造型训练模具成型零件造型训练44计算机在高分子材料与工程中的应用计算机在高分子材料与工程中的应用第第3 3章章 高分子材料工程中的计算机控制高分子材料工程中的计算机控制演讲完毕，谢谢观看！