1. 前言

控制系統采用人工手段改變系統的行為。控制問題的類型通常決定了可以使用的控制系統類型。每個控制器都將被設計以滿足特定的目標。主要的控制類型如圖1.1所示。? 連續型 - 要控制的數值平滑變化，例如汽車的速度。? 邏輯型 - 要控制的數值容易描述為開關狀態，例如汽車發動機的開關。注意：所有系統都是連續的，但為了簡化起見，它們可以被視為邏輯型。例如，“當我這樣做時，那總是發生！”例如，當電源打開時，壓力機關閉！? 線性型 - 可以用簡單的微分方程描述。這是簡化的shouxuan起點，也是處理現實世界問題的常見近似。例如，汽車可以在賽道上行駛，并以恒定速度經過相同的點。但是，汽車行駛的時間越長，質量減少，速度增加，但需要的燃料更少等?；旧?，數學變得更加復雜，問題變得非線性。例如，我們駕駛一輛完美的汽車，沒有摩擦，沒有阻力，并且可以預測它將如何完美運作。? 非線性型 - 非線性。這是世界運作的方式，數學變得更加復雜。例如，當火箭接近太陽時，重力增加，因此控制必須改變。? 時序型 - 一個邏輯控制器，將跟蹤時間和先前事件。這些控制系統之間的差異可以通過考慮一個簡單的電梯來強調。電梯是一輛在樓層之間移動的設備，在jingque的高度停下。為了安全和方便使用，有一些邏輯約束條件。以下是強調電梯中不同類型控制問題的要點。  邏輯型：

1. 電梯在按下按鈕時必須移向某個樓層。
2. 電梯在達到某個樓層時必須打開門。
3. 在移動之前，必須關閉門。

1.   等等。

  線性型：

1. 如果期望位置更改為新值，則迅速加速到新位置。
2. 當電梯接近正確位置時，減速。

  非線性型：

1. 緩慢加速啟動。
2. 當接近Zui終位置時減速。
3. 在移動時允許更快的運動。
4. 補償電纜伸展和彈簧常數變化等。

邏輯和時序控制在系統設計中更為理想。這些系統更為穩定，通常成本較低。大多數連續系統可以通過邏輯方式進行控制。但是，有時我們會遇到必須連續控制的系統。在這種情況下，控制系統設計變得更為苛刻。如果連續系統受到不當控制，可能會變得不穩定并變得危險。當系統表現良好時，我們說它是自調節的。這些系統無需密切監控，我們使用開環控制。開環控制器會為系統設置期望位置，但不使用傳感器驗證位置。當必須不斷監控系統并調整控制輸出時，我們說它是閉環的。汽車上的巡航控制是一個很好的例子。它會監測汽車的實際速度，并調整速度以達到設定的目標速度。有許多控制技術可供選擇。早期的控制系統依賴機械和電子設備進行控制。而大多數現代控制器則利用計算機來實現控制。其中Zui靈活的控制器之一是PLC（可編程邏輯控制器）。

1. 可編程邏輯控制器

2.1 簡介控制工程隨著時間的推移而不斷發展。在過去，人類是控制系統的主要方法。近年來，電力已被用于控制，早期的電氣控制基于繼電器。這些繼電器允許在沒有機械開關的情況下切換電源。通常使用繼電器進行簡單的邏輯控制決策。低成本計算機的發展帶來了Zui近的一次革命，即可編程邏輯控制器（PLC）。PLC的出現始于1970年代，并已成為制造控制的Zui常見選擇。PLC在工廠生產線上越來越受歡迎，而且在可預見的將來可能仍將占主導地位。這主要是因為它們提供了諸多優勢。

對于控制復雜系統而言具有經濟效益。

靈活，能夠迅速輕松地重新應用于控制其他系統。

計算能力使其能夠進行更復雜的控制。

故障排除輔助功能使編程更容易，減少停機時間。

可靠的組件使其有望在故障發生之前運行多年。

2.1.1 梯形圖邏輯梯形圖邏輯是PLC主要的編程方法。如前所述，梯形圖邏輯是為了模仿繼電器邏輯而開發的。選擇梯形圖邏輯作為主要編程方法是一個戰略性的決策。通過選擇梯形圖邏輯，工程師和技術人員所需的再培訓量大大減少?，F代控制系統仍然包括繼電器，但這些繼電器很少用于邏輯控制。繼電器是一種利用磁場來控制開關的簡單設備，如圖2.1所示。當電壓施加到輸入線圈時，產生的電流產生一個磁場。磁場將一個金屬開關（或簧片）拉向它，并使觸點接觸，關閉開關。在輸入線圈通電時關閉的觸點稱為常開觸點。當輸入線圈未通電時，通常閉合觸點接觸。繼電器通常以示意圖的形式繪制，其中用一個圓圈代表輸入線圈。輸出觸點用兩條平行線表示。常開觸點顯示為兩條線，并在輸入未通電時為開啟狀態（不導電）。常閉觸點用兩條帶有對角線的線表示。當輸入線圈未通電時，常閉觸點將關閉（導電）。繼電器是用于讓一個電源關閉另一個（通常是高電流）電源的開關，同時使它們隔離。圖2.2中展示了繼電器在簡單控制應用中的一個示例。在這個系統中，Zui左邊的第一個繼電器被用作常閉觸點，允許電流流動，直到在輸入A上施加電壓。第二個繼電器通常是開啟的，只有在輸入B上施加電壓時才允許電流流動。如果電流通過前兩個繼電器，則電流將通過第三個繼電器中的線圈流動，并關閉輸出C的開關。這個電路通常會以梯形圖邏輯的形式繪制。從邏輯上講，可以理解為當A處于關閉狀態且B處于開啟狀態時，C將處于開啟狀態。圖2.2中的示例并未顯示整個控制系統，僅展示了邏輯部分。在考慮PLC時，涉及到輸入、輸出和邏輯。圖2.3展示了PLC更完整的表示。這里有兩個來自按鈕的輸入。我們可以將這些輸入想象成激活PLC中的24V DC繼電器線圈。這反過來驅動一個輸出繼電器，切換115V交流電，從而點亮一個燈。請注意，在實際的PLC中，輸入從不是繼電器，但輸出往往是繼電器。PLC中的梯形圖邏輯實際上是用戶可以輸入和更改的計算機程序。請注意，兩個輸入按鈕都是常開的，但PLC內部的梯形圖邏輯有一個常開觸點和一個常閉觸點。不要認為PLC中的梯形圖邏輯需要與輸入或輸出相匹配。許多初學者會陷入試圖使梯形圖邏輯與輸入類型相匹配的困境中。