控制器原理及应用SYMC原理及应用
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3
EPEC2023
BOSCH RC6-9
SANY SYMC
SAUER S1X-26
4
1.1 微控制器的结构及原理
5
（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。
21
● 数字量输入技术要求：
项目 “1”信号 “0”信号 输入连续电压最大值 输入电压浪涌值 标准输入的延迟时间 高速计数器
指
标
15－35V,2.5-4mA
0－5V，<1mA
30V DC
35V/0.5S
0.2－12.8ms（可调整）
I0.0~I0.5，30kHz
22
（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。
（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
12
➢ 按键时的抖动现象
13
➢ 应用RS触发器的消抖电路
14
➢ 应用施密特触发器 的整形电路
15
※应用举例 泵车底盘测速信号接口电路分析
16
※应用举例
软件消抖处理方法在压路机控制程序中的应用
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
6
（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。
25
（三）串行通信与CAN总线基础
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。
9
（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。
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
5.6k
0.0
是两个反并联的， 1M 点可以是负
1k
内 部
极，也可以是正极。
电 路
1M
CPU提供的集成I/O具有固定的I/ຫໍສະໝຸດ Baidu地址，I/O点的编号采用八进制， 逢八进一，其中首字母I代表输入点，Q代表输出点
23
（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）
（b）
24
（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。
习
2、掌握SYMC故障排除方法。
目
3、掌握一定的程序设计基础。
标
4、掌握一定的故障检测技巧。
2
二、任务实施
（一）微控制器
微控制器是工程机械电控单元ECU的核心，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。
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）。
19
同相输入
Uo R2 •Ui R1
反相输入
Uo (1 R2 )Ui R1
20
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
任务四 控制器原理及应用
4-1 SYMC原理及应用
湖南三一工业职业技术学院
项目一 SYMC原理及应用
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。
1
学
1、了解PLC工作原理。
10
（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/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
11
（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。
17
（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
18
（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，首先需要进行放大处理，将小的电信号变成“标准” 的电信号（如0~5V、0~10V、4~20mA等）。
7
（四）输入/输出接口（I/O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。
8
（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器电路和时钟发生器等部分组成。
EPEC2023
BOSCH RC6-9
SANY SYMC
SAUER S1X-26
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1.1 微控制器的结构及原理
5
（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。
21
● 数字量输入技术要求：
项目 “1”信号 “0”信号 输入连续电压最大值 输入电压浪涌值 标准输入的延迟时间 高速计数器
指
标
15－35V,2.5-4mA
0－5V，<1mA
30V DC
35V/0.5S
0.2－12.8ms（可调整）
I0.0~I0.5，30kHz
22
（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。
（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
12
➢ 按键时的抖动现象
13
➢ 应用RS触发器的消抖电路
14
➢ 应用施密特触发器 的整形电路
15
※应用举例 泵车底盘测速信号接口电路分析
16
※应用举例
软件消抖处理方法在压路机控制程序中的应用
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
6
（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。
25
（三）串行通信与CAN总线基础
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。
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（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。
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
5.6k
0.0
是两个反并联的， 1M 点可以是负
1k
内 部
极，也可以是正极。
电 路
1M
CPU提供的集成I/O具有固定的I/ຫໍສະໝຸດ Baidu地址，I/O点的编号采用八进制， 逢八进一，其中首字母I代表输入点，Q代表输出点
23
（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）
（b）
24
（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。
习
2、掌握SYMC故障排除方法。
目
3、掌握一定的程序设计基础。
标
4、掌握一定的故障检测技巧。
2
二、任务实施
（一）微控制器
微控制器是工程机械电控单元ECU的核心，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。
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）。
19
同相输入
Uo R2 •Ui R1
反相输入
Uo (1 R2 )Ui R1
20
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
任务四 控制器原理及应用
4-1 SYMC原理及应用
湖南三一工业职业技术学院
项目一 SYMC原理及应用
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。
1
学
1、了解PLC工作原理。
10
（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/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
11
（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。
17
（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
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（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，首先需要进行放大处理，将小的电信号变成“标准” 的电信号（如0~5V、0~10V、4~20mA等）。
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（四）输入/输出接口（I/O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。
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（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器电路和时钟发生器等部分组成。