常用控制器：单片机、PLC、DSP、工控机、现场总线等。
单片机
PLC
DSP
5. 控制单元发展方向
（1） 20世纪40~50年代形成了经典控制理论。 （2） 20世纪60~ 70年代形成了现代控制理论。 （3） 20世纪80年代以来形成了智能控制。
2.4.2 常用控制器
1. 单片机
将微处理器、存储器、I/O接口电路集成在一片电路
PLC 接口
PLC输入端子接线示意图
PLC 输入端子实物接线图
PLC 接口
PLC输出端子接线示意图
PLC输出端子实物接线图
思考题
单片机与PLC的应用范围有何不同 ？
单片机：应用于数字采集和工业控制 PLC：应用于工业现场的自动化控制
3. DSP
DSP是数字信号处理器的简称，是一种专门用于
输出部件、电源和编程器等组成。
PLC软件部分包括系统软件和应用软件两部分。 目前PLC的标准编程语言有顺序功能图、梯形图、 功能块图、指令表和结构文本5种。现在应用最多的是 梯形图语言，形象直观、逻辑关系明显。
三相异步电动机的自锁控制梯形图。X0、X1为输入继电器， Y0为输出继电器。
PLC梯形图
芯片上，就构成了单芯片微型计算机，简称单片机。
单片机基本结构
单片机内部结构由中央处理器（CPU）、存储器、 时钟电路、I/O口和基本功能单元等组成。
单片机引脚封装 封装形式有两种： 双列直插式封装（DIP）和方形封装。
AT89C51的双列直插式封装 有40个引脚，与其他51系列单 片机引脚是兼容的。40个引脚 可分为I/O端口线、电源线、控 制线、外接晶体线四部分。
2. PLC PLC是可编程序控制器的简称，是在继电器接触
器控制和计算机控制的基础上发展起来的，是以微处理 器为控制核心，融合自动控制技术、半导体集成技术、 计算机技术和通信技术等为一体的新型通用的工业自动 控制装置。
西门子S7-200 PLC
松下FP1-C24 PLC
PLC系统组成 PLC系统由硬件部分和软件部分构成。 PLC硬件部分主要由中央处理器、存储器、输入/
单片机接口 单片机常用的外设：
键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
液晶屏 单片机
数码管 打印机
键盘 A/D转换器 D/A转换器
单片机应用实例
以仓储多点温度采集系统为例介绍。 系统以AT89C51微处理器为控制核心，通过3个温度传感 器监测粮仓内不同点处温度，并借用液晶显示屏实时显示采集
指令表
PLC的编程手段有两种：
手持编程器
利用计算机的编程软件
PLC主要控制功能及特点
PLC主要控制功能包括定时/计数控制功能，数据处理功
能，步进控制功能，运动控制功能，过程控制功能，数/模转换 功能，监控功能，扩展功能，远程输入/输出功能，通信联网功 能。
PLC工作特点可靠性高、可操作性强、设计周期短、体积
FP1 与上位机PLC的通信
FP1 与外围设备之间的通信
PLC应用领域与实例
以警报系统为例，系统的控制要求为： 过程一：当控制系统发生故障时，能及时报警，即警灯闪烁，警
铃响； 过程二：当操作人员发现报警时，按响应开关以示响应。这时
警灯变为常亮，警铃停响； 过程三：故障排除，报警信号撤消，警灯灭；
过程四：按下检查开关，警灯亮，否则指示灯坏，应更换。
采用FP1-C14型PLC进行分析。
I/O 地址分配
I/O地址分配 X0 X1 X2
连接的外部设备 报警信号SB1 响应开关SB2 检查开关SB3
I/O地址分配 连接的外部设备
Y0
警灯
Y1
警铃
根据输入、输出信号画出控制系统的时序图
编写梯形图程序
小、能耗低。
PLC工作方式
PLC采用循环扫描的工作方式。 为了理解方便，PLC一个工作过程近似的分为三个 阶段：输入刷新阶段、程序执行阶段和输出刷新阶段。 完成三个阶段的时间称为一个扫描周期。
PLC通信与网络
以松下FP1系列PLC为例，PLC的通信方式大 体分为三种：
FP1 与计算机PC之间的通信
机电一体化概论
第2章 机电一体化的系统组成
2.4 控制单元
2.4 控制单元
2.4.1 控制单元基础 2.4.2 常用控制器 2.4.3 控制原理与策略
2.4.1 控制单元基础
1. 控制单元作用
当机电一体化系统要想实现某种控制，需要将 一些功能块集中在一起，这就形成了控制单元。其 作用是将输入信号与输出信号之间建立起一定的对 应控制关系 。
2. 控制单元分类
交通灯
汽车倒车雷达 居民楼恒压供水
A8随动转向大灯 全自动洗衣机 巡航导弹
磁悬浮列车
烟草生产线
工业锅炉除氧器
混合动力电动汽车
船舶自动驾驶
3. 控制单元基本性能要求
（1） 稳定性 （2） 快速性 （3） 准确性
4. 控制单元组成
人“穿针引线”的控制过程。
针和线是输入信号，针孔和线相对位置是输出信号。通 过人的眼睛检测针孔和线的实际位置，将信息反馈给大脑进行 处理，大脑发出指令传递给肌肉控制单元 。
到的温度值。若温度检测值超过预设值，发出声光警示。
思考题
通常情况下，51系列单片机都包括 哪些种类 ？
典型的51系列单片机： 美国Intel公司的MCS—48系列、MCS—51系列、MCS—96系列单片机； 美国Atmel公司的AT89系列单片机； 美国Motorola公司的6801、6802、6803、6805和68HC11系列单片机； 美国Zilog公司的Z8、Super8系列单片机； 美国Fairchild公司的F8和3870系列单片机； 美国TI公司的TMS7000系列单片机； 美国NS公司的NS8070系列单片机； 日本NEC公司的μPD7800系列单片机； 日本Hitachi公司的HD6301、HD6305系列单片机
单片机特点 性能价格比高； 系统结构简单，使用方便； 芯片集成度高，实现模块化； 可靠性高，可达到106小时无故障； 体积小，价格低，应用灵活。
单片机应用领域
高精度数控恒流源
无线对讲机
呼吸机
航天测控系统
婴儿看护器
汽车DPS导航
单片机编程语言 单片机常用的编程语言有4种：
汇编语言、C语言、PL/M 和 BASIC语言。