第4章 微机控制系统选择与设计(1)(3)

机电一体化技术

4.3 可编程逻辑控制器 可编程逻辑控制器(PLC) 构

成及应用举例(1)PLC的基本工作原理与构成 ) 的基本工作原理与构成 工作原理：使用可编程存储器存储用户设计 工作原理 使用可编程存储器存储用户设计 的应用程序指令，由指令实现逻辑运算、 的应用程序指令，由指令实现逻辑运算、顺序 操作、定时、计数、算术运算和I/O接口通讯 操作、定时、计数、算术运算和 接口通讯 来控制机电一体化系统(产品)。 来控制机电一体化系统(产品)。 基本构成：主要由微处理器(CPU)、存储 基本构成：主要由微处理器( )、存储 )、 )、I/O接口 器(RAM、ROM、EPROM)、 接口(数 、 、 )、 接口( 模拟)、编程接口、编程器(含显示) )、编程接口 字、模拟)、编程接口、编程器(含显示)等 组成。 组成。程器 编 控 编 微 理 处 器显 器 示程 接 口

( CPU ) 存 器 储 (RAM ROM)

I/O 接 口

制 对 象

机电一体化技术

(2)PLC的编程特点 ) 的编程特点PLC可编程逻辑控 可编程逻辑控 制器的设计者向用户 提供简明、易学、 提供简明、易学、易 记的汇编语言， 记的汇编语言，也可 借助于逻辑梯形图作 为编程的首选编程语 将一组含义明确、 言，将一组含义明确、 功能性强、 功能性强、为数不多 的指令用指令助记符 表示的一种直观易懂 的编程方法。 的编程方法。

END

机电一体化技术

(3)PLC的应用举例 ) 的应用举例启 动 上 到 工 序 结 束 为 本 工 序 启 动 信 号 夹 紧 控 制 继 电 器 K1吸 合 夹 紧 控 制 接 触 器 KM1吸 合 夹 紧 装 置 动 作

延 时 10s

定 时 器 T1延 时 10S后 动 作

冷 却 油 控 制 阀 动 作

吸 油 控 制 继 电 器 K2吸 合 喷 油 驱 动 电 磁 阀 YV吸 合

钻 头 快 进

快 进 控 制 接 触 器 KM2吸 合

N

S1动 作 否 ？ Y 钻 头 慢 进

判 断： 钻 头 是 否 快 接 近 到 工 件 工 进 开 始 工 进 控 制 继 电 器 K3吸 合 工 进 控 制 接 触 器 KM3吸 合 判 断： 孔 深 达 到 否 ？ 钻 削 完 毕 ： 快 退 控 制 继 电 器 K4吸 合 快 退 控 制 接 触 器 KM4吸 合 判 断： 钻 头 退 到 原 位 否 ？

N

S2动 作 否 ？ Y 钻 头 快 退

N

S3动 作 否 ？ Y 结 束

本 工 序 结 束

机电一体化技术

4.4 微机控制系统输入/输出的可靠性设计 微机控制系统输入/微机控制系统以及各主要功能元件(部件) 微机控制系统以及各主要功能元件(部件)的输入 /输出信号控制功能主要由硬件和软件设计来保证。 输出信号控制功能主要由硬件和软件设计来保证。 输出信号控制功能主要由硬件和软件设计来保证 在硬件设计中，如何提高控制系统的工作可靠性， 在硬件设计中，如何提高控制系统的工作可靠性， 是微机控制系统设计的重要环节之一。主要包括： 是微机控制系统设计的重要

环节之一。主要包括： 1)能可靠地传递各类控制信息 ) 有效保证输入/输出控制信号转换的运动状态。 有效保证输入/输出控制信号转换的运动状态。 2)能够进行有效的信息转换 ) 满足微机对输入/输出信息类型的转换要求。 满足微机对输入/输出信息类型的转换要求。如： A/D、D/A转换；平行数字信号与串行数字信号的转 转换； 、 转换 换；电平信号的转换与匹配；电量与非电量的转换； 电平信号的转换与匹配；电量与非电量的转换； 强电与弱点转换。 强电与弱点转换。 3)具有阻断干扰信号进入微机控制系统的能力 ) 主要采用滤波技术、光电隔离技术、屏蔽技术等。 主要采用滤波技术、光电隔离技术、屏蔽技术等。

机电一体化技术

本节重点学习微机控制系统的输入/输出电 本节重点学习微机控制系统的输入 输出电 路和信息接口设计的可靠性方法， 路和信息接口设计的可靠性方法，即光电隔 离电路设计、信息转换电路设计。 离电路设计、信息转换电路设计。

4.7.1 光电隔离电路设计(1)光电隔离电路的基本工作原理与组成Vc+5v R1 74LS04 G输入信号 (来自微机) 输出信号 (去执行系统)

Vc+12v R2

Vc+5v R2去微机

R1 G来自机械系统

a)

b)

机电一体化技术

(2)光电隔离电路的特点 ) 光电隔离电路通过光敏转换实现信号的单向 传递，可有效地阻断各类干扰信号， 传递，可有效地阻断各类干扰信号，实现信号 的电平转换(功率放大)和电平极性转换(+/ (+/的电平转换(功率放大)和电平极性转换(+/-)。

光电隔离时域检测电路 时域响应特性

输出阻抗/ 输出阻抗 时间响应特性

机电一体化技术

光电隔离频域 检测电路 时域响应特性

输出阻抗/ 输出阻抗 频率响应特性

机电一体化技术

(3)光电隔离电路的作用 )1)可将输入/输出两部分的供电电源和电路 )可将输入/ 的地线分离。光电耦合输入、 的地线分离。光电耦合输入、输出端之间绝缘 电阻很大( ),寄生的电容很小 电阻很大(1011~1013 ),寄生的电容很小 ),因而干扰信号很难从输入端反 (0.5~2pF),因而干扰信号很难从输入端反 ), 馈到输出端。 馈到输出端。 2)可进行电平转换，实现要求的电平输出， )可进行电平转换，实现要求的电平输出， 从而具有初级功率放大作用。 从而具有初级功率放大作用。 3)提高对负载的驱动能力。可直接驱动光控 )提高对负载的驱动能力。 晶闸管工作。 晶闸管工作。 如果光电隔离电路与滤波电路、 如果光电隔离电路与滤波电路、屏蔽电路有 效的结合起来， 效的结合起来，将会进一步提高微机控制系统 的抗干扰能力。 的抗干扰能力。

机电一体化技术

(4)光电耦合隔离电路的应用 )光电隔离电路在

机电控制系统中的基本配置其 他 I/O 接 口 多通 道地 址选 择 光 电 耦 合 光 电 耦 合

地址 选择

A/D

光 电 耦 合

前 向 接 口

CPU

后 向 接 口

光 电 耦 合

D/A或 执行 机构

机电一体化技术

请同学们注意： 请同学们注意： 在微机控制系统中， 在微机控制系统中，由于可采用的高功能集 成元件端口(输入/输出接口) 成元件端口(输入/输出接口)的性质常有所 不同， 不同，因而所采用或设计的光电隔离电路也有 所不同。在系统设计中，应依据实际情况而定。 所不同。在系统设计中，应依据实际情况而定。 1)8031芯片匹配的输入输出光电隔离接口电路 ) 芯片匹配的输入输出光电隔离接口电路特点：P3口作为准 特点： 口作为准 双向接口， 双向接口，当P3输入 输入 口被拉成低电平时， 口被拉成低电平时， 可直接由TTL或MOS 可直接由 或 电路驱动； 电路驱动；当外部信 号为低电平时， 可 号为低电平时，P3可 被拉成高电平直接与 光电耦合器连接。 光电耦合器连接。Vc+5v R1 P3 8031 R2 G来自机械系统

搜索“diyifanwen.net”或“第一范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，第一范文网，提供最新小学教育第4章 微机控制系统选择与设计(1)(3)全文阅读和word下载服务。