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1、任务四 控制器原理及应用湖南三一工业职业技术学院湖南三一工业职业技术学院4-1 SYMC原理及应用1 1项目一项目一 SYMC原理及应用原理及应用一、任务分析一、任务分析 PLC是电气自动控制的核心，是实现自动的前提条件，关系到整个自动控制的稳定性。 掌握SYMC的工作原理及故障的检修，对于整个控制系统的维护有着非常重要的作用。2 2学学 习习 目目 标标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、掌握一定的程序设计基础。、掌握一定的程序设计基础。4、掌握一定的故障检测技巧。、掌握一定的故障检测技巧。3 3 微控制器是工程机械电控单元ECU的核
2、心，相当于集成到芯片的计算机，而ECU则包括微控制器和相关外围接口器件的电路板总成。 微控制器是集成在一块芯片上微型计算机，相当于我们所说的单片机，一般由CPU、存储器、总线、定时器及I/O等必要功能。为了适应现代控制要求，不再 强调微控制器的“单片”性。 （一）微控制器（一）微控制器二、任务实施二、任务实施4 4EPEC2023EPEC2023BOSCH RC6-9BOSCH RC6-9SANY SYMCSANY SYMCSAUER S1X-26SAUER S1X-265 51.1 1.1 1.1 1.1 微控制器的结构及原理微控制器的结构及原理微控制器的结构及原理微控制器的结构及原理6 6
3、 （二）中央处理器（二）中央处理器（CPU） 与一般计算机一样，CPU是PLC的核心部件，整个PLC的工作过程都是在CPU统一指挥和协调下进行的。它解释并执行用户及系统程序，通过运行用户及系统程序完成所有控制、处理、通讯以及所赋予的其他功能。1.控制器的功能：取指令、分析指令、执行 指令、总线管理、处理异常情况和特殊请求2.运算器的功能：实现算术运算和逻辑运算7 7（三）存储器（三）存储器（三）存储器（三）存储器1. 系统存储器: 存放PLC生产厂家编写的系统程序，并固化在ROM内，用户不能直接更改，它使PLC具有基本智能，能够完成PLC设计者规定的各项工作。2. 用户存储器：包括程序区和数据
4、区，程序存储区用来存放用户编写的程序，数据区用来存放与控制用户程序中使用的相关数据。8 8（四）输入（四）输入（四）输入（四）输入/ / / /输出接口（输出接口（输出接口（输出接口（I/OI/OI/OI/O口）口）口）口） I/O口是微控制器对外信息交换的通道，通常要根据输入信息状态实施输出控制作用。一般来说，计算机对外的信息传输的方式分为并行传输和串行传输两种。 从内部结构上看，每个I/O口的电路都集成了输入数据缓冲、输出驱动及锁存等功能的电路。9 9（五）时钟电路（五）时钟电路（五）时钟电路（五）时钟电路 微控制器的各个部件，都是在统一的时钟信号的指挥下进行协调工作的。时钟电路主要由振荡
5、器电路和时钟发生器等部分组成。 1. 振荡器电路：由芯片内高增益反相放大电路和外接石英晶体振荡器以及微调电容组成。芯片的振荡频率越高，系统运行速度就越快。 2. 时钟发生器：主要是一个2分频的触发器，它输出两个不同相位的时钟信号。 1010（六）复位电路（六）复位电路（六）复位电路（六）复位电路 “复位”是微控制器的初始化操作，复位后，CPU和其他功能部件都处于一种初始状态。1111 （七）微控制器的主要特点（七）微控制器的主要特点 1）可靠性高 专为恶劣的工业环境中使用而设计的，具有很强的抗干扰能力； 2）控制系统结构简单，通用性强 3）编程简单、操作方便、改变程序灵活 4）功能完善 输入/
6、输出功能完善，性能可靠 5）设计、施工、调试的周期短 6）体积小，维护操作方便1212（八）输入接口电路（八）输入接口电路（八）输入接口电路（八）输入接口电路 在实际工作场合，输入到微控制器的信号是不规范的，如电压不够准确、波形不是矩形、前后沿不够陡峭或含有杂波等。这时就需要对输入信号进行整形或电压转换。 （一）开关信号的输入与整形 1. 开关信号的抖动与消抖电路 2. 软件消抖处理方法 3. 不规则周期信号的整形1313 按键时的抖动现象按键时的抖动现象 1414 应用应用RS触发器的消抖电路触发器的消抖电路 1515 应用应用施密特触发器施密特触发器 的整形电路的整形电路的整形电路的整形电
7、路 1616应用举例应用举例泵车底盘测速信号接口电路分析泵车底盘测速信号接口电路分析1717应用举例应用举例软件消抖处理方法在压路机控制程序中的应用1818 （九）输入开关量的电平变换 由于实际应用电路或传感器输出的开关信号电平有可能与微控制器的输入接口不一致，因此进行彼此连接时，需要将非标准电平转换为标准电平。(a) 利用晶体管 (b)利用光耦合电路1919（十）模拟量输入与放大（十）模拟量输入与放大（十）模拟量输入与放大（十）模拟量输入与放大 工程机械的很多种传感器（温度、压力、转速）所输出的电信号很多是电压或电流之类的模拟信号，往往幅度很小（mV、mA级）。在进入微控制器前，首先需要进行
8、放大处理，将小的电信号变成“标准”的电信号（如05V、010V、420mA等）。 实际应用中，一般采用集成运算放大器作为放大元件（如LM2904、MC1458、LM324等）。2020同相输入同相输入反相输入反相输入2121 如图所示，1M是同一输入组内各输入信号的公共点，当外接触点接通时，光耦合器中两个反并联的发光二极管亮，光敏三极管饱和导通；外部触点断开时，光耦合器中的发光二极管熄灭，光敏三极管截止。信号经内部电路传送给 CPU 模块。显然，输入用的发光二极管是两个反并联的， 1M 点可以是负极，也可以是正极。 CPU提供的集成I/O具有固定的I/O地址，I/O点的编号采用八进制，逢八进一
9、，其中首字母I代表输入点，Q代表输出点5.6k内部电路0.01M1k2222 数字量输入技术要求：数字量输入技术要求：数字量输入技术要求：数字量输入技术要求：项项 目目指指 标标“1”信号1535V,2.5-4mA“0”信号05V，1mA输入连续电压最大值30V DC输入电压浪涌值35V/0.5S标准输入的延迟时间0.212.8ms（可调整）高速计数器I0.0I0.5，30kHz2323（十一）输出接口电路（十一）输出接口电路（十一）输出接口电路（十一）输出接口电路 经过微控制器分析处理后输出各种控制信号，最终控制相应的执行器的操作，如发动机起动和调速、行驶换档及制动等。这些执行器有模拟量如直
10、流电动机，也有开关量如开关电磁阀，这些电器通常要有较高电压和较大电流驱动，显然微控制器不能直接驱动它们，通常需要功率驱动器件进行放大其控制信号。 2424 （一）采用集成电路芯片的驱动电路（一）采用集成电路芯片的驱动电路（一）采用集成电路芯片的驱动电路（一）采用集成电路芯片的驱动电路 驱动交流负载和直流负载的小型继电器输出形式。 晶体管输出：驱动直流负载的大功率晶体管或场效应管，驱动交流负载双向晶闸管。 （a a） （b b）2525（二）采用光耦合器的驱动电路（二）采用光耦合器的驱动电路（二）采用光耦合器的驱动电路（二）采用光耦合器的驱动电路 在工程机械电子控制系统中常常使用继电器、电磁阀和
11、电机等作为控制对象。为了避免这类电器产生的电磁干扰，提高控制系统的抗干扰能力，在输出通道经常会使用光耦合器进行电气隔离。 2626（三）串行通信与（三）串行通信与（三）串行通信与（三）串行通信与CANCANCANCAN总线基础总线基础总线基础总线基础串行通信是指外设和计算机间使用一根数据信号线,数据在一根数据信号线上按位进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。 这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通讯网络。目前总线技术应用比较成熟和影响力的主要有：CAN现场总线、
12、PROFIBUS现场总线、MODBUS现场总线等。它适应了工业控制系统向分散化、网络化和智能化发展趋势。2727（一）技术上主要特点：（一）技术上主要特点： 1.系统开放性好；2.具有互可操作性与互用性；3.使现场设备具有智能化与功能自治性；4.系统结构的高度分散性；5.对环境的强适应性；6.系统成本低、性能高。2828（二）（二） CANCAN总线与总线与CANopenCANopen简介简介CAN(Controller Area Network)即控制器局域网络最初是由德国的BOSCH公司为汽车监测、控制系统而设计的。CAN总线就是用来实现汽车内部控制系统与各检测和执行机构间的数据通信。由于
13、CAN总线本身的特点，其应用范围已不再局限于汽车行业，而向纺织机械、机器人、数控机床、医疗机械、工程机械及传感器等领域发展，CAN已被公认为最有前途的现场总线之一。CAN属于总线式串行通信网络，CAN信号传输介质为双绞线，通信速率最高可达1Mbps/40m，直接传输距离最远可达10km/5kbps,可挂接设备数最多可达110个。29293030（一）（一） 力士乐力士乐RC系列系列主模块：RC2-2，4AI/，12DI/10DO RC4-4，7AI/1AO，21DI/20DO RC6-9，12AI/1AO，29DI/36DO工作电压：832VDC工作温度：-4085驱动电流：2.6A（开关量）
14、， 2.3A（PWM,220Hz）防护等级：IP65通讯：2CAN，1RS232（十二）工程机械专用微控制器（十二）工程机械专用微控制器3131（二）（二） EPEC系列系列R（）T（）H（%）R（）主模块：Epec 2023控制模块，I/O总数52（已批量应用） Epec 2024通用模块，I/O总数52 Epec 2038经济型模块，I/O总数20工作电压：1030VDC工作温度：-4070驱动电流：1.0A（开关量）， 3.0A（PWM,220Hz）防护等级：IP67通讯：2CAN3232（三）（三）SYMC系列系列R（）T（）H（%）R（）主模块：SYMC模块，I46/O46总数92（
15、已批量应用） 支持输入模拟量和数字量的复用 最低有效高电平3V，最高有效低电平2V； 模拟量输入范围05V、020mA；工作电压：940VDC工作温度：-4085驱动电流： 3.0A（PWM,220Hz）防护等级：IP65通讯：2CAN3333（四）故障检查和处理方法（四）故障检查和处理方法问题问题故障原因故障原因解决方法解决方法输出不工作电流过大或感性负载的浪涌电压过高检查负载，修复输出点没有满足输出条件检查所有输入信号程序错误重新罐程序输出部分无电源或低检查输出用电源表表表表 1. 1. 3434问题问题故障原因故障原因解决方法解决方法输入方面无1M信号检查电源输入电压过低或过高检查电压输
16、入电流过小或过大检查电流输入接通时间短检查回路或修改程序表表表表 2. 2. 3535三、项目实施三、项目实施操作一操作一操作一操作一 PLC三大模块的拆卸，输入输出检测。操作二操作二操作二操作二 SYMC输入输出接线，性能测试。3636四、课程的性质、任务和学习方法四、课程的性质、任务和学习方法 “工程机械电气控制工程机械电气控制”是机械类专业的一门重要是机械类专业的一门重要的专业课，其主要任务是讲解机械产品所用各种电气设的专业课，其主要任务是讲解机械产品所用各种电气设备的构造、基本工作原理、使用与检修、故障判断与排备的构造、基本工作原理、使用与检修、故障判断与排除等方面的内容。除等方面的内容。 在课程的学习中应本着理论与实践并重的原则，在课程的学习中应本着理论与实践并重的原则，加强实践环节，尽可能多地参加动手操作，在实际操加强实践环节，尽可能多地参加动手操作，在实际操作中还要加强操作技能的训练，掌握正确的操作方法。作中还要加强操作技能的训练，掌握正确的操作方法。3737放映结束 感谢各位的批评指导！ 谢谢 谢！谢！让我们共同进步382021/3/9
