控制器原理及應(yīng)用SYMC原理及應(yīng)用

1、湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院項(xiàng)目一項(xiàng)目一 原理及應(yīng)用原理及應(yīng)用一、任務(wù)分析一、任務(wù)分析 PLC是電氣自動(dòng)控制的核心，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的前提條件，關(guān)系到整個(gè)自動(dòng)控制的穩(wěn)定性。 掌握SYMC的工作原理及故障的檢修，對(duì)于整個(gè)控制系統(tǒng)的維護(hù)有著非常重要的作用。學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 目目 標(biāo)標(biāo)1、了解、了解PLC工作原理。工作原理。2、掌握、掌握SYMC故障排除方法。故障排除方法。3、掌握一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。、掌握一定的程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。4、掌握一定的故障檢測(cè)技巧。、掌握一定的故障檢測(cè)技巧。 微控制器是工程機(jī)械電控單元ECU的核心，相當(dāng)于集成到芯片的計(jì)算機(jī)，而ECU則包括微控制器和相關(guān)外圍接口器件的電路

2、板總成。 微控制器是集成在一塊芯片上微型計(jì)算機(jī)，相當(dāng)于我們所說(shuō)的單片機(jī)，一般由CPU、存儲(chǔ)器、總線、定時(shí)器及I/O等必要功能。為了適應(yīng)現(xiàn)代控制要求，不再 強(qiáng)調(diào)微控制器的“單片”性。 （一）微控制器（一）微控制器二、任務(wù)實(shí)施二、任務(wù)實(shí)施 （二）中央處理器（二）中央處理器（CPU） 與一般計(jì)算機(jī)一樣，CPU是PLC的核心部件，整個(gè)PLC的工作過(guò)程都是在CPU統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進(jìn)行的。它解釋并執(zhí)行用戶及系統(tǒng)程序，通過(guò)運(yùn)行用戶及系統(tǒng)程序完成所有控制、處理、通訊以及所賦予的其他功能。1.控制器的功能：取指令、分析指令、執(zhí)行 指令、總線管理、處理異常情況和特殊請(qǐng)求2.運(yùn)算器的功能：實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算1.

3、 系統(tǒng)存儲(chǔ)器: 存放PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改，它使PLC具有基本智能，能夠完成PLC設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。2. 用戶存儲(chǔ)器：包括程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，程序存儲(chǔ)區(qū)用來(lái)存放用戶編寫的程序，數(shù)據(jù)區(qū)用來(lái)存放與控制用戶程序中使用的相關(guān)數(shù)據(jù)。 I/O口是微控制器對(duì)外信息交換的通道，通常要根據(jù)輸入信息狀態(tài)實(shí)施輸出控制作用。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)對(duì)外的信息傳輸?shù)姆绞椒譃椴⑿袀鬏敽痛袀鬏攦煞N。 從內(nèi)部結(jié)構(gòu)上看，每個(gè)I/O口的電路都集成了輸入數(shù)據(jù)緩沖、輸出驅(qū)動(dòng)及鎖存等功能的電路。 微控制器的各個(gè)部件，都是在統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)的指揮下進(jìn)行協(xié)調(diào)工作的。時(shí)鐘電路主要由振蕩器電路和時(shí)鐘發(fā)生器等部

4、分組成。 1. 振蕩器電路：由芯片內(nèi)高增益反相放大電路和外接石英晶體振蕩器以及微調(diào)電容組成。芯片的振蕩頻率越高，系統(tǒng)運(yùn)行速度就越快。 2. 時(shí)鐘發(fā)生器：主要是一個(gè)2分頻的觸發(fā)器，它輸出兩個(gè)不同相位的時(shí)鐘信號(hào)。 “復(fù)位”是微控制器的初始化操作，復(fù)位后，CPU和其他功能部件都處于一種初始狀態(tài)。 （七）微控制器的主要特點(diǎn)（七）微控制器的主要特點(diǎn) 1）可靠性高 專為惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用而設(shè)計(jì)的，具有很強(qiáng)的抗干擾能力； 2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性強(qiáng) 3）編程簡(jiǎn)單、操作方便、改變程序靈活 4）功能完善 輸入/輸出功能完善，性能可靠 5）設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短 6）體積小，維護(hù)操作方便 在實(shí)際工作場(chǎng)合，

5、輸入到微控制器的信號(hào)是不規(guī)范的，如電壓不夠準(zhǔn)確、波形不是矩形、前后沿不夠陡峭或含有雜波等。這時(shí)就需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整形或電壓轉(zhuǎn)換。 （一）開關(guān)信號(hào)的輸入與整形 1. 開關(guān)信號(hào)的抖動(dòng)與消抖電路 2. 軟件消抖處理方法 3. 不規(guī)則周期信號(hào)的整形 按鍵時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象按鍵時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象 應(yīng)用應(yīng)用RS觸發(fā)器的消抖電路觸發(fā)器的消抖電路 應(yīng)用應(yīng)用施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器軟件消抖處理方法在壓路機(jī)控制程序中的應(yīng)用 （九）輸入開關(guān)量的電平變換 由于實(shí)際應(yīng)用電路或傳感器輸出的開關(guān)信號(hào)電平有可能與微控制器的輸入接口不一致，因此進(jìn)行彼此連接時(shí)，需要將非標(biāo)準(zhǔn)電平轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電平。(a) 利用晶體管 (b)利用光耦合電路 工程

6、機(jī)械的很多種傳感器（溫度、壓力、轉(zhuǎn)速）所輸出的電信號(hào)很多是電壓或電流之類的模擬信號(hào)，往往幅度很小（mV、mA級(jí)）。在進(jìn)入微控制器前，首先需要進(jìn)行放大處理，將小的電信號(hào)變成“標(biāo)準(zhǔn)”的電信號(hào)（如05V、010V、420mA等）。 實(shí)際應(yīng)用中，一般采用集成運(yùn)算放大器作為放大元件（如LM2904、MC1458、LM324等）。ioURRU)1 (1212RURUio 如圖所示，1M是同一輸入組內(nèi)各輸入信號(hào)的公共點(diǎn)，當(dāng)外接觸點(diǎn)接通時(shí)，光耦合器中兩個(gè)反并聯(lián)的發(fā)光二極管亮，光敏三極管飽和導(dǎo)通；外部觸點(diǎn)斷開時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止。信號(hào)經(jīng)內(nèi)部電路傳送給 CPU 模塊。顯然，輸入用的發(fā)光二

7、極管是兩個(gè)反并聯(lián)的， 1M 點(diǎn)可以是負(fù)極，也可以是正極。 CPU提供的集成I/O具有固定的I/O地址，I/O點(diǎn)的編號(hào)采用八進(jìn)制，逢八進(jìn)一，其中首字母I代表輸入點(diǎn)，Q代表輸出點(diǎn)5.6k內(nèi)部電路0.01M1k項(xiàng)項(xiàng) 目目指指 標(biāo)標(biāo)“1”信號(hào)1535V,2.5-4mA“0”信號(hào)05V，1mA輸入連續(xù)電壓最大值30V DC輸入電壓浪涌值35V/0.5S標(biāo)準(zhǔn)輸入的延遲時(shí)間0.212.8ms（可調(diào)整）高速計(jì)數(shù)器I0.0I0.5，30kHz 經(jīng)過(guò)微控制器分析處理后輸出各種控制信號(hào)，最終控制相應(yīng)的執(zhí)行器的操作，如發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和調(diào)速、行駛換檔及制動(dòng)等。這些執(zhí)行器有模擬量如直流電動(dòng)機(jī)，也有開關(guān)量如開關(guān)電磁閥，這些電器

8、通常要有較高電壓和較大電流驅(qū)動(dòng)，顯然微控制器不能直接驅(qū)動(dòng)它們，通常需要功率驅(qū)動(dòng)器件進(jìn)行放大其控制信號(hào)。 驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載和直流負(fù)載的小型繼電器輸出形式。 晶體管輸出：驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的大功率晶體管或場(chǎng)效應(yīng)管，驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載雙向晶閘管。 在工程機(jī)械電子控制系統(tǒng)中常常使用繼電器、電磁閥和電機(jī)等作為控制對(duì)象。為了避免這類電器產(chǎn)生的電磁干擾，提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，在輸出通道經(jīng)常會(huì)使用光耦合器進(jìn)行電氣隔離。串行通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間使用一根數(shù)據(jù)信號(hào)線,數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號(hào)線上按位進(jìn)行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。 這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本，當(dāng)然，其傳輸速度比并行傳輸

9、慢。 現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)。目前總線技術(shù)應(yīng)用比較成熟和影響力的主要有：CAN現(xiàn)場(chǎng)總線、PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線、MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線等。它適應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展趨勢(shì)。（一）技術(shù)上主要特點(diǎn)：（一）技術(shù)上主要特點(diǎn)： 1.系統(tǒng)開放性好；2.具有互可操作性與互用性；3.使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有智能化與功能自治性；4.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性；5.對(duì)環(huán)境的強(qiáng)適應(yīng)性；6.系統(tǒng)成本低、性能高。（二）（二） CANCAN總線與總線與CANopenCANopen簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介CAN(Controller Area Network)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)最初

10、是由德國(guó)的BOSCH公司為汽車監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。CAN總線就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測(cè)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。由于CAN總線本身的特點(diǎn)，其應(yīng)用范圍已不再局限于汽車行業(yè)，而向紡織機(jī)械、機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床、醫(yī)療機(jī)械、工程機(jī)械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展，CAN已被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，CAN信號(hào)傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/5kbps,可掛接設(shè)備數(shù)最多可達(dá)110個(gè)。（一）（一） 力士樂(lè)力士樂(lè)RC系列系列主模塊：RC2-2，4AI/，12DI/10DO RC4-4，7AI/1AO，21DI/20DO RC6

11、-9，12AI/1AO，29DI/36DO工作電壓：832VDC工作溫度：-4085驅(qū)動(dòng)電流：2.6A（開關(guān)量）， 2.3A（PWM,220Hz）防護(hù)等級(jí)：IP65通訊：2CAN，1RS232（十二）工程機(jī)械專用微控制器（十二）工程機(jī)械專用微控制器（二）（二） EPEC系列系列R（）T（）H（%）R（）主模塊：Epec 2023控制模塊，I/O總數(shù)52（已批量應(yīng)用） Epec 2024通用模塊，I/O總數(shù)52 Epec 2038經(jīng)濟(jì)型模塊，I/O總數(shù)20工作電壓：1030VDC工作溫度：-4070驅(qū)動(dòng)電流：1.0A（開關(guān)量）， 3.0A（PWM,220Hz）防護(hù)等級(jí)：IP67通訊：2CAN（三

12、）（三）SYMC系列系列R（）T（）H（%）R（）主模塊：SYMC模塊，I46/O46總數(shù)92（已批量應(yīng)用） 支持輸入模擬量和數(shù)字量的復(fù)用 最低有效高電平3V，最高有效低電平2V； 模擬量輸入范圍05V、020mA；工作電壓：940VDC工作溫度：-4085驅(qū)動(dòng)電流： 3.0A（PWM,220Hz）防護(hù)等級(jí)：IP65通訊：2CAN（四）故障檢查和處理方法（四）故障檢查和處理方法問(wèn)題問(wèn)題故障原因故障原因解決方法解決方法輸出不工作電流過(guò)大或感性負(fù)載的浪涌電壓過(guò)高檢查負(fù)載，修復(fù)輸出點(diǎn)沒(méi)有滿足輸出條件檢查所有輸入信號(hào)程序錯(cuò)誤重新罐程序輸出部分無(wú)電源或低檢查輸出用電源問(wèn)題問(wèn)題故障原因故障原因解決方法解決方法輸入方面無(wú)1M信號(hào)檢查電源輸入電壓過(guò)低或過(guò)高檢查電壓輸入電流過(guò)小或過(guò)大檢查電流輸入接通時(shí)間短檢查回路或修改程序三、項(xiàng)目實(shí)施三、項(xiàng)目實(shí)施PLC三大模塊的拆卸，輸入輸出檢測(cè)。SYMC輸入輸出接線，性能測(cè)試。四、課程的性質(zhì)、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法四、課程的性質(zhì)、任務(wù)和學(xué)習(xí)方法 “工程機(jī)械電氣控制工程機(jī)械電氣控制”是機(jī)械類專業(yè)的一門重要是機(jī)械類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，其主要任務(wù)是講解機(jī)械產(chǎn)品所用各種電氣設(shè)的專業(yè)課，其主要任務(wù)是講解機(jī)械產(chǎn)品所用各種電氣設(shè)