控制器原理及應用SYMC原理及應用演示文稿

控制器原理及應用SYMC原理及應用演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有37頁\編輯于星期四項目一SYMC原理及應用一、任務分析

PLC是電氣自動控制的核心，是實現(xiàn)自動的前提條件，關(guān)系到整個自動控制的穩(wěn)定性。

掌握SYMC的工作原理及故障的檢修，對于整個控制系統(tǒng)的維護有著非常重要的作用?，F(xiàn)在是2頁\一共有37頁\編輯于星期四學習目標1、了解PLC工作原理。2、掌握SYMC故障排除方法。3、掌握一定的程序設計基礎。4、掌握一定的故障檢測技巧?，F(xiàn)在是3頁\一共有37頁\編輯于星期四

微控制器是工程機械電控單元ECU的核心，相當于集成到芯片的計算機，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算機，相當于我們所說的單片機，一般由CPU、存儲器、總線、定時器及I/O等必要功能。為了適應現(xiàn)代控制要求，不再強調(diào)微控制器的“單片”性。（一）微控制器二、任務實施現(xiàn)在是4頁\一共有37頁\編輯于星期四EPEC2023BOSCHRC6-9SANYSYMCSAUERS1X-26現(xiàn)在是5頁\一共有37頁\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\一共有37頁\編輯于星期四

（二）中央處理器（CPU）

與一般計算機一樣，CPU是PLC的核心部件，整個PLC的工作過程都是在CPU統(tǒng)一指揮和協(xié)調(diào)下進行的。它解釋并執(zhí)行用戶及系統(tǒng)程序，通過運行用戶及系統(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求

2.運算器的功能：實現(xiàn)算術(shù)運算和邏輯運算現(xiàn)在是7頁\一共有37頁\編輯于星期四（三）存儲器 1.系統(tǒng)存儲器: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設計者規(guī)定的各項工作。

2.用戶存儲器：包括程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)，程序存儲區(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\一共有37頁\編輯于星期四（四）輸入/輸出接口（I/O口）I/O口是微控制器對外信息交換的通道，通常要根據(jù)輸入信息狀態(tài)實施輸出控制作用。一般來說，計算機對外的信息傳輸?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I/O口的電路都集成了輸入數(shù)據(jù)緩沖、輸出驅(qū)動及鎖存等功能的電路?，F(xiàn)在是9頁\一共有37頁\編輯于星期四（五）時鐘電路

微控制器的各個部件，都是在統(tǒng)一的時鐘信號的指揮下進行協(xié)調(diào)工作的。時鐘電路主要由振蕩器電路和時鐘發(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)運行速度就越快。

2.時鐘發(fā)生器：主要是一個2分頻的觸發(fā)器，它輸出兩個不同相位的時鐘信號。

現(xiàn)在是10頁\一共有37頁\編輯于星期四（六）復位電路“復位”是微控制器的初始化操作，復位后，CPU和其他功能部件都處于一種初始狀態(tài)。現(xiàn)在是11頁\一共有37頁\編輯于星期四

（七）微控制器的主要特點

1）可靠性高專為惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用而設計的，具有很強的抗干擾能力；

2）控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，通用性強

3）編程簡單、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）設計、施工、調(diào)試的周期短

6）體積小，維護操作方便現(xiàn)在是12頁\一共有37頁\編輯于星期四（八）輸入接口電路

在實際工作場合，輸入到微控制器的信號是不規(guī)范的，如電壓不夠準確、波形不是矩形、前后沿不夠陡峭或含有雜波等。這時就需要對輸入信號進行整形或電壓轉(zhuǎn)換。

（一）開關(guān)信號的輸入與整形

1.開關(guān)信號的抖動與消抖電路

2.軟件消抖處理方法

3.不規(guī)則周期信號的整形現(xiàn)在是13頁\一共有37頁\編輯于星期四按鍵時的抖動現(xiàn)象

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

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

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

（九）輸入開關(guān)量的電平變換由于實際應用電路或傳感器輸出的開關(guān)信號電平有可能與微控制器的輸入接口不一致，因此進行彼此連接時，需要將非標準電平轉(zhuǎn)換為標準電平。(a)利用晶體管(b)利用光耦合電路現(xiàn)在是19頁\一共有37頁\編輯于星期四（十）模擬量輸入與放大

工程機械的很多種傳感器（溫度、壓力、轉(zhuǎn)速）所輸出的電信號很多是電壓或電流之類的模擬信號，往往幅度很?。╩V、mA級）。在進入微控制器前，首先需要進行放大處理，將小的電信號變成“標準”的電信號（如0~5V、0~10V、4~20mA等）。 實際應用中，一般采用集成運算放大器作為放大元件（如LM2904、MC1458、LM324等）?，F(xiàn)在是20頁\一共有37頁\編輯于星期四同相輸入反相輸入現(xiàn)在是21頁\一共有37頁\編輯于星期四

如圖所示，1M是同一輸入組內(nèi)各輸入信號的公共點，當外接觸點接通時，光耦合器中兩個反并聯(lián)的發(fā)光二極管亮，光敏三極管飽和導通；外部觸點斷開時，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止。信號經(jīng)內(nèi)部電路傳送給CPU模塊。顯然，輸入用的發(fā)光二極管是兩個反并聯(lián)的，1M點可以是負極，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點的編號采用八進制，逢八進一，其中首字母I代表輸入點，Q代表輸出點5.6k內(nèi)部電路0.01M1k現(xiàn)在是22頁\一共有37頁\編輯于星期四●數(shù)字量輸入技術(shù)要求：項目指標“1”信號15－35V,2.5-4mA“0”信號0－5V，<1mA輸入連續(xù)電壓最大值30VDC輸入電壓浪涌值35V/0.5S標準輸入的延遲時間0.2－12.8ms（可調(diào)整）高速計數(shù)器I0.0~I0.5，30kHz現(xiàn)在是23頁\一共有37頁\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，最終控制相應的執(zhí)行器的操作，如發(fā)動機起動和調(diào)速、行駛換檔及制動等。這些執(zhí)行器有模擬量如直流電動機，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，顯然微控制器不能直接驅(qū)動它們，通常需要功率驅(qū)動器件進行放大其控制信號。

現(xiàn)在是24頁\一共有37頁\編輯于星期四

（一）采用集成電路芯片的驅(qū)動電路 ●驅(qū)動交流負載和直流負載的小型繼電器輸出形式。 ●晶體管輸出：驅(qū)動直流負載的大功率晶體管或場效應管，驅(qū)動交流負載雙向晶閘管。

（a）（b）現(xiàn)在是25頁\一共有37頁\編輯于星期四（二）采用光耦合器的驅(qū)動電路在工程機械電子控制系統(tǒng)中常常使用繼電器、電磁閥和電機等作為控制對象。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)常會使用光耦合器進行電氣隔離。

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

串行通信是指外設和計算機間使用一根數(shù)據(jù)信號線,數(shù)據(jù)在一根數(shù)據(jù)信號線上按位進行傳輸，每一位數(shù)據(jù)都占據(jù)一個固定的時間長度。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠距離通信中可以節(jié)約通信成本，當然，其傳輸速度比并行傳輸慢。現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡。目前總線技術(shù)應用比較成熟和影響力的主要有：CAN現(xiàn)場總線、PROFIBUS現(xiàn)場總線、MODBUS現(xiàn)場總線等。它適應了工業(yè)控制系統(tǒng)向分散化、網(wǎng)絡化和智能化發(fā)展趨勢?，F(xiàn)在是27頁\一共有37頁\編輯于星期四（一）技術(shù)上主要特點：

系統(tǒng)開放性好；具有互可操作性與互用性；使現(xiàn)場設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；對環(huán)境的強適應性；系統(tǒng)成本低、性能高?，F(xiàn)在是28頁\一共有37頁\編輯于星期四

（二）CAN總線與CANopen簡介

CAN(ControllerAreaNetwork)即控制器局域網(wǎng)絡最初是由德國的BOSCH公司為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設計的。CAN總線就是用來實現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。由于CAN總線本身的特點，其應用范圍已不再局限于汽車行業(yè)，而向紡織機械、機器人、數(shù)控機床、醫(yī)療機械、工程機械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展，CAN已被公認為最有前途的現(xiàn)場總線之一。

CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡，CAN信號傳輸介質(zhì)為雙絞線，通信速率最高可達1Mbps/40m，直接傳輸距離最遠可達10km/5kbps,可掛接設備數(shù)最多可達110個。

現(xiàn)在是29頁\一共有37頁\編輯于星期四現(xiàn)在是30頁\一共有37頁\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)動電流：2.6A（開關(guān)量），

2.3A（PWM,<220Hz）防護等級：IP65通訊：2×CAN，1RS232（十二）工程機械專用微控制器現(xiàn)在是31頁\一共有37頁\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（已批量應用）

Epec2024通用模塊，I/O總數(shù)52Epec2038經(jīng)濟型模塊，I/O總數(shù)20工作電壓：10~30VDC工作溫度：-40~70℃驅(qū)動電流：1.0A（開關(guān)量），

3.0A（PWM,<220Hz）防護等級：IP67通訊：2×CAN現(xiàn)在是32頁\一共有37頁\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（已批量應用）支持輸入模擬量和數(shù)字量的復用最低有效高電平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)動電流：3.0A（PWM,<220Hz）防護等級：IP65通訊：2×CAN現(xiàn)在是33頁\一共有37頁\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載的浪涌電壓過高檢查負載，修復輸出點沒有滿足輸出條件檢查所有輸入信號程序錯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\一共有37頁\編輯于星期四問題故障原因解決方法輸入方面無1M信號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間短檢查回路或修改程序表2.現(xiàn)在是35頁\一共有37頁\編輯于星期四