前言

控制系统采用人工手段改变系统的行为。控制问题的类型通常决定了可以使用的控制系统类型。每个控制器都将被设计以满足特定的目标。主要的控制类型如图1.1所示。
• 连续型 - 要控制的数值平滑变化，例如汽车的速度。• 逻辑型 - 要控制的数值容易描述为开关状态，例如汽车发动机的开关。注意：所有系统都是连续的，但为了简化起见，它们可以被视为逻辑型。例如，“当我这样做时，那总是发生！”例如，当电源打开时，压力机关闭！• 线性型 -可以用简单的微分方程描述。这是简化的shouxuan起点，也是处理现实世界问题的常见近似。例如，汽车可以在赛道上行驶，并以恒定速度经过相同的点。但是，汽车行驶的时间越长，质量减少，速度增加，但需要的燃料更少等。基本上，数学变得更加复杂，问题变得非线性。例如，我们驾驶一辆完美的汽车，没有摩擦，没有阻力，并且可以预测它将如何完美运作。• 非线性型 - 非线性。这是世界运作的方式，数学变得更加复杂。例如，当火箭接近太阳时，重力增加，因此控制必须改变。• 时序型 - 一个逻辑控制器，将跟踪时间和先前事件。这些控制系统之间的差异可以通过考虑一个简单的电梯来强调。电梯是一辆在楼层之间移动的设备，在jingque的高度停下。为了安全和方便使用，有一些逻辑约束条件。以下是强调电梯中不同类型控制问题的要点。  逻辑型：电梯在按下按钮时必须移向某个楼层。电梯在达到某个楼层时必须打开门。在移动之前，必须关闭门。  等等。  线性型：如果期望位置更改为新值，则迅速加速到新位置。当电梯接近正确位置时，减速。  非线性型：缓慢加速启动。当接近终位置时减速。在移动时允许更快的运动。补偿电缆伸展和弹簧常数变化等。逻辑和时序控制在系统设计中更为理想。这些系统更为稳定，通常成本较低。大多数连续系统可以通过逻辑方式进行控制。但是，有时我们会遇到必须连续控制的系统。在这种情况下，控制系统设计变得更为苛刻。如果连续系统受到不当控制，可能会变得不稳定并变得危险。当系统表现良好时，我们说它是自调节的。这些系统无需密切监控，我们使用开环控制。开环控制器会为系统设置期望位置，但不使用传感器验证位置。当必须不断监控系统并调整控制输出时，我们说它是闭环的。汽车上的巡航控制是一个很好的例子。它会监测汽车的实际速度，并调整速度以达到设定的目标速度。有许多控制技术可供选择。早期的控制系统依赖机械和电子设备进行控制。而大多数现代控制器则利用计算机来实现控制。其中灵活的控制器之一是plc（可编程逻辑控制器）。

可编程逻辑控制器

2.1 简介

控制工程随着时间的推移而不断发展。在过去，人类是控制系统的主要方法。近年来，电力已被用于控制，早期的电气控制基于继电器。这些继电器允许在没有机械开关的情况下切换电源。通常使用继电器进行简单的逻辑控制决策。低成本计算机的发展带来了近的一次革命，即可编程逻辑控制器（plc）。plc的出现始于1970年代，并已成为制造控制的常见选择。plc在工厂生产线上越来越受欢迎，而且在可预见的将来可能仍将占主导地位。这主要是因为它们提供了诸多优势。对于控制复杂系统而言具有经济效益。灵活，能够迅速轻松地重新应用于控制其他系统。计算能力使其能够进行更复杂的控制。故障排除辅助功能使编程更容易，减少停机时间。可靠的组件使其有望在故障发生之前运行多年。

2.1.1 梯形图逻辑

梯形图逻辑是plc主要的编程方法。如前所述，梯形图逻辑是为了模仿继电器逻辑而开发的。选择梯形图逻辑作为主要编程方法是一个战略性的决策。通过选择梯形图逻辑，工程师和技术人员所需的再培训量大大减少。现代控制系统仍然包括继电器，但这些继电器很少用于逻辑控制。继电器是一种利用磁场来控制开关的简单设备，如图2.1所示。当电压施加到输入线圈时，产生的电流产生一个磁场。磁场将一个金属开关（或簧片）拉向它，并使触点接触，关闭开关。在输入线圈通电时关闭的触点称为常开触点。当输入线圈未通电时，通常闭合触点接触。继电器通常以示意图的形式绘制，其中用一个圆圈代表输入线圈。输出触点用两条平行线表示。常开触点显示为两条线，并在输入未通电时为开启状态（不导电）。常闭触点用两条带有对角线的线表示。当输入线圈未通电时，常闭触点将关闭（导电）。继电器是用于让一个电源关闭另一个（通常是高电流）电源的开关，同时使它们隔离。图2.2中展示了继电器在简单控制应用中的一个示例。在这个系统中，左边的第一个继电器被用作常闭触点，允许电流流动，直到在输入a上施加电压。第二个继电器通常是开启的，只有在输入b上施加电压时才允许电流流动。如果电流通过前两个继电器，则电流将通过第三个继电器中的线圈流动，并关闭输出c的开关。这个电路通常会以梯形图逻辑的形式绘制。从逻辑上讲，可以理解为当a处于关闭状态且b处于开启状态时，c将处于开启状态。图2.2中的示例并未显示整个控制系统，仅展示了逻辑部分。在考虑plc时，涉及到输入、输出和逻辑。图2.3展示了plc更完整的表示。这里有两个来自按钮的输入。我们可以将这些输入想象成激活plc中的24vdc继电器线圈。这反过来驱动一个输出继电器，切换115v交流电，从而点亮一个灯。请注意，在实际的plc中，输入从不是继电器，但输出往往是继电器。plc中的梯形图逻辑实际上是用户可以输入和更改的计算机程序。请注意，两个输入按钮都是常开的，但plc内部的梯形图逻辑有一个常开触点和一个常闭触点。不要认为plc中的梯形图逻辑需要与输入或输出相匹配。许多初学者会陷入试图使梯形图逻辑与输入类型相匹配的困境中。