控制器原理及應(yīng)用SYMC原理及應(yīng)用演示文稿

控制器原理及應(yīng)用SYMC原理及應(yīng)用演示文稿現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四項(xiàng)目一SYMC原理及應(yīng)用一、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?，F(xiàn)在是2頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解PLC工作原理。2、掌握SYMC故障排除方法。3、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。現(xiàn)在是3頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四

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?gòu)?qiáng)調(diào)微控制器的“單片”性。（一）微控制器二、任務(wù)實(shí)施現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四EPEC2023BOSCHRC6-9SANYSYMCSAUERS1X-26現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四1.1微控制器的結(jié)構(gòu)及原理現(xiàn)在是6頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四

（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)算現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（三）存儲(chǔ)器 1.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)用來存放用戶編寫的程序，數(shù)據(jù)區(qū)用來存放與控制用戶程序中使用的相關(guān)數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（四）輸入/輸出接口（I/O口）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。一般來說，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。現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（五）時(shí)鐘電路

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)。

現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（六）復(fù)位電路“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)?，F(xiàn)在是11頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四

（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)操作方便現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（八）輸入接口電路

在實(shí)際工作場(chǎng)合，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)的整形現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四按鍵時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象

現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四應(yīng)用RS觸發(fā)器的消抖電路

現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四應(yīng)用施密特觸發(fā)器的整形電路

現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四※應(yīng)用舉例泵車底盤測(cè)速信號(hào)接口電路分析現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四※應(yīng)用舉例軟件消抖處理方法在壓路機(jī)控制程序中的應(yīng)用現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四

（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)利用光耦合電路現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（十）模擬量輸入與放大

工程機(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0~5V、0~10V、4~20mA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）。現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四同相輸入反相輸入現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四

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現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四●數(shù)字量輸入技術(shù)要求：項(xiàng)目指標(biāo)“1”信號(hào)15－35V,2.5-4mA“0”信號(hào)0－5V，<1mA輸入連續(xù)電壓最大值30VDC輸入電壓浪涌值35V/0.5S標(biāo)準(zhǔn)輸入的延遲時(shí)間0.2－12.8ms（可調(diào)整）高速計(jì)數(shù)器I0.0~I0.5，30kHz現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（十一）輸出接口電路

經(jīng)過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)。

現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四

（一）采用集成電路芯片的驅(qū)動(dòng)電路 ●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。

（a）（b）現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（二）采用光耦合器的驅(qū)動(dòng)電路在工程機(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。

現(xiàn)在是26頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（三）串行通信與CAN總線基礎(chǔ)

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慢?，F(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)?，F(xiàn)在是27頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（一）技術(shù)上主要特點(diǎn)：

系統(tǒng)開放性好；具有互可操作性與互用性；使現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有智能化與功能自治性；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性；對(duì)環(huán)境的強(qiáng)適應(yīng)性；系統(tǒng)成本低、性能高?，F(xiàn)在是28頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四

（二）CAN總線與CANopen簡(jiǎn)介

CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域網(wǎng)絡(luò)最初是由德國(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)。

現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（一）力士樂RC系列主模塊：RC2-2，4AI/，12DI/10DORC4-4，7AI/1AO，21DI/20DORC6-9，12AI/1AO，29DI/36DO工作電壓：8~32VDC工作溫度：-40~85℃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：2×CAN，1RS232（十二）工程機(jī)械專用微控制器現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（二）EPEC系列R（Ω）T（℃）H（%）R（Ω）主模塊：Epec2023控制模塊，I/O總數(shù)52（已批量應(yīng)用）

Epec2024通用模塊，I/O總數(shù)52Epec2038經(jīng)濟(jì)型模塊，I/O總數(shù)20工作電壓：10~30VDC工作溫度：-40~70℃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：2×CAN現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（三）SYMC系列R（Ω）T（℃）H（%）R（Ω）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0~5V、0~20mA；工作電壓：9~40VDC工作溫度：-40~85℃驅(qū)動(dòng)電流：3.0A（PWM,<220Hz）防護(hù)等級(jí)：IP65通訊：2×CAN現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四（四）故障檢查和處理方法問題故障原因解決方法輸出不工作電流過大或感性負(fù)載的浪涌電壓過高檢查負(fù)載，修復(fù)輸出點(diǎn)沒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電源或低檢查輸出用電源表1.現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四問題故障原因解決方法輸入方面無1M信號(hào)檢查電源輸入電壓過低或過高檢查電壓輸入電流過小或過大檢查電流輸入接通時(shí)間短檢查回路或修改程序表2.現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有37頁(yè)\編輯于星期四