机电控制技术课件.ppt

1、一、教学要求的基本层次一、教学要求的基本层次教学要求分为三个层次，即：掌握、理解和了解。1.1.掌握掌握 本课程的重点内容要求达到全面、深入地掌握程度。并能够举一反三举一反三，熟练解决相关问题，这是学位考的重点考核内容。2.2.理解理解 本课程的一般内容要求能够理解，并能够进行分析和判断。3.3.了解了解 本课程的一些基本概念要求能够了解。同时一些涉及数学、电子的内容不要求进一步深入和扩展的要求。二、考题类型二、考题类型一、选择题一、选择题（包括单、多选择）（包括单、多选择）二、简答题二、简答题三、程序分析题三、程序分析题（包括（包括PLCPLC、单片机）、单片机）四、控制系统设计四、控制系统

2、设计（包括低压电器、（包括低压电器、PLCPLC、单片机、单片机 的硬、软件）的硬、软件）五、分析、判断题五、分析、判断题 三、复习范围和具体要求三、复习范围和具体要求第一章第一章 概述概述复习内容：复习内容：第三节：机电控制系统的基本要素和功能第三节：机电控制系统的基本要素和功能第四节：控制系统的基本概念第四节：控制系统的基本概念 具体要求：具体要求：1 1、机电一体化系统的五大构成要素、五大功能及它们的对应、机电一体化系统的五大构成要素、五大功能及它们的对应关系。关系。2 2、控制系统基本类型、控制系统基本类型3 3、闭环控制系统的基本组成。、闭环控制系统的基本组成。4 4、控制系统的基本

3、要求。、控制系统的基本要求。 以上内容要求掌握。以上内容要求掌握。重要内容的回顾重要内容的回顾 （教材（教材P3 P3 1212）1.1.机电一体化系统的构成机电一体化系统的构成数控机床伺服系统组成数控机床伺服系统组成机电一体化系统的各部分的作用：机电一体化系统的各部分的作用：电气控制单元电气控制单元: :控制功能。控制功能。（运转功能）（运转功能）: :执行机构执行机构: :驱动功能和能量转换功能驱动功能和能量转换功能（结构功能）：（结构功能）：由机械零件组成，能够传递运动并完成某由机械零件组成，能够传递运动并完成某些有效工作的装置。些有效工作的装置。5.5.检测传感装置检测传感装置: :检

4、测产品内部状态和外部环境，实现检测产品内部状态和外部环境，实现计测功能计测功能机电一体化的形人结构机电一体化的形人结构2 2、控制系统的基本类型、控制系统的基本类型按输入量特征分类按传递信号分类按系统构成分类按系统中元件特性按信号传递方向恒值控制连续控制开环控制线性控制前馈控制程序控制离散（数字）控制闭环控制非线性控制反馈控制随动控制半闭环控制条件（连锁）控制：条件（连锁）控制：若设定的条件成立若设定的条件成立时，时， 使机器运行。使机器运行。某台机器某台机器的操作经过规定的时的操作经过规定的时间后，使下一个机器间后，使下一个机器运行。运行。连续控制系统：连续控制系统：离散（数字）控制系统：离

5、散（数字）控制系统：无反馈无反馈缺点缺点 优点优点缺点缺点 (a) 按输入量补偿的复合控制按输入量补偿的复合控制(b) 按扰动量补偿的复合控制按扰动量补偿的复合控制 复合控制系统结构图复合控制系统结构图3 3、闭环控制系统的组成、闭环控制系统的组成4 4、自动控制系统的基本要求、自动控制系统的基本要求系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。稳定性稳定性是控制系统正常工作的首要条件是控制系统正常工作的首要条件稳定的摆不稳定的摆(c)稳定(d)不稳定注意：注意：控制系统稳定性由系统结构所决定，与外界因素无关(a)输入信号(b)控制系统控制精度，以系统稳态误差稳态误差来衡量。稳态误差是指输入量

6、作用系统后，系统的调整（过渡）过程结束而趋于稳定状态时，系统输出量的实际值实际值与给定量给定量之间的差值差值。系统输出量和输入量产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。快速性表征系统的动态性能。 不同性质的控制系统，对稳定性、精确性和快速性要求各有侧重。 系统的稳定性、精确性、快速性相互制约。如提高系统响应的快速性，可能会引起振荡，稳定性变差；改善系统的稳定性，控制过程可能过于迟缓，甚至控制精度降低。因此，应根据实际需求合理选择。第二章 机电控制系统的数学模型此部分内容只需一般了解第三章传感器技术 此章内容省略 第四章第四章 继电接触控制系统设计继电接触控制系统设计 复习内容复习内容4.1 常

7、用低压电器4.2 电气原理图的画法规则4.3 基本控制电路4.4 三相异步电机控制系统设计 具体要求：具体要求：1、掌握掌握各种常用低压电器（空气开关、中间继电器、空气开关熔断器、接触器、热继电器）的功能及应用场合；常用低压电器3、掌握掌握基本控制电路（包括三相异步电机启动、停止控制（包括三相异步电机启动、停止控制系统）系统）4 4、能够根据工艺要求，设计相应的低压电器控制系统。、能够根据工艺要求，设计相应的低压电器控制系统。重要内容回顾重要内容回顾1 1、常用低压电器、常用低压电器 （见教材（见教材P7580)P7580)断路器断路器(又称空气开关）作用作用： 不频繁地接通或断开负载电路 具

8、有过载、短路、失压保护功能结构结构：自动开关从结构由三部分组成：主触点及灭弧系统（执行部分）接通/分断主电路；各种脱扣器（感测元件）接收电路的故障信号；操作机构（机械传递部件）由脱扣器接收信号后由它实现自动/手动跳闸的任务。断路器文字与图形符号断路器文字与图形符号继电器继电器作用：作用：根据某种输入信号的变化，接通/断开控制电路，实现控制目的。种类：种类： 电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器、速度继电器及压力继电器等；中间继电器中间继电器特点特点：中间继电器（KA）实质上是电压继电器的一种，但它的触点数多，触点的容量大（额定电流510A）。 作用作用：信号传递、放大、分路、反相。

9、图形、文字符号图形、文字符号： 时间继电器时间继电器u定义定义：线圈通电或断电线圈通电或断电后其触点经过一定延时后其触点经过一定延时再动作的继电器再动作的继电器 u种类种类：断电延时时间继电器、通电延时时间继电器。 u图形、文字符号图形、文字符号触点表示含义具体见教材P103 热继电器热继电器作用：作用：利用热效应原理，对电机或电气设备过载起保护作用。长期过载、频繁启动、欠电压、长期过载、频繁启动、欠电压、断相运行均会引起过电流。断相运行均会引起过电流。接触器接触器u作用：作用：接触器是一种用来频繁地接通或断开有负载的主电路的自动控制器。u与继电器的区别：与继电器的区别： 主、辅触点之分 按主

10、触点通过的电流是直流还是交流，接触器分为直流/交流接触器。主触点容量大。u图形及文字符号：图形及文字符号：2 2、基本控制电路、基本控制电路（见教材（见教材P105116)P105116)（1 1）启动、自锁与停止控制电路）启动、自锁与停止控制电路生产设备在使用时，一般都必须有启动与停止按钮，用于控制设备的启动与停止。（2 2）长动与点动控制）长动与点动控制生产设备在正常情况下是连续工作，即所谓长动；而点动是指按下按钮时，设备工作，手松开按钮时，设备立即停止工作。（3 3）互锁控制）互锁控制 是指多组控制电路相互禁止，即一个动作禁止其他动作。（4 4）多点控制）多点控制多点控制电路设置多套起、

11、停按钮，分别安装在设备的多个操作位置。（5 5）顺序控制）顺序控制 用于实现机械设备依次动作的控制要求。Part1 Part1 自动启自动启/ /停控制停控制依靠接触器自身辅助触点而使依靠接触器自身辅助触点而使其线圈保持通电的现象其线圈保持通电的现象 -自锁自锁为什么加为什么加自锁？自锁？为什么用为什么用点动开关？点动开关？启动、停止优先级？启动、停止优先级？起停控制电路的保护分析起停控制电路的保护分析 过载保护：过载保护： 热继电器FR用于电动机过载时，其在控制电路的常闭触点打开，接触器KM线圈断电，使电动机M停止工作。排除过载故障后，手动使其复位，控制电路可以重新工作。 短路保护：短路保护

12、： 熔断器组FU1用于主电路的短路保护，FU2用于控制电路的短路保护。 欠压、零压保护：欠压、零压保护： 当电源电压严重下降或电路失电，接触器各触点复位断开电动机的电源，一旦电源恢复，不操作起动按钮，KM线圈不会再次自行通电，电动机不会自行起动，从而避免事故发生。即自锁电路具有欠压和失压保护自锁电路具有欠压和失压保护。a) a) 按钮操作按钮操作：SB3常闭触点用来切段自锁电路实现点动。b) b) 转换开关控制：转换开关控制：SA合上，有自锁电路，SB2为长动操作按钮；SA断开，无自锁电路，SB2为点动操作按钮。c) c) 中间继电器中间继电器KAKA控制：控制：按动SB2、KA通电自锁，KM

13、线圈通电，此状态为长动；按动SB3、KM线圈通电，但无自锁电路，为点动操作。Part2Part2 长动与点动控制长动与点动控制SB1SB5SB6SB7SB4SB3SB2KMKM 结论结论:u由N个电器都能控制甲接触器通电,则N个电器的常开触点应并联接到甲接触器的线圈电路上;u由N个电器都能控制甲接触器断电,则N个电器的常闭触点应串联接到甲接触器的线圈电路上;Part3Part3 多点控制多点控制Part4Part4 互锁正反转控制电路互锁正反转控制电路控制要求：控制要求： 正、反转；正、反转；如何实现？如何实现？缺点缺点? ?Part4Part4 互锁正反转控制电路之一互锁正反转控制电路之一u

14、主电路主电路： KM1主触点接通正相序电源M正转。 KM2主触点接通反相序电源M反转。u控制电路控制电路： SB1控制正转，SB2控制反转，SB3用于停止控制。 KM的常闭触点用于互锁控制，即使在接触器故障情况下，也可以保证不发生主电路短路现象。Part4Part4 互锁正反转控制电路之互锁正反转控制电路之二按钮联锁功能 使用和常开触点联动的常闭触点的断开对方支路线圈电流，再利用常开触点的闭合接通通电线圈电流。a）KM1的辅助常开触点起自锁和顺控的双重作用。b）单独用一个KM1的辅助常开触点作顺序控制触点。c）M1M2的顺序起动、M2M1的顺序停止控制。 Part5Part5 顺序控制顺序控制

15、结论结论基本电路的结构特点：1.自锁： 接触器常开触点与启动按钮常开触点相并联。2.互锁： 两个接触器的常闭触点串联在对方线圈的电路中。3.点动： 无自锁环节。4.多地： 启动按钮的常开触点并联、停止常闭触点串联。5.顺序： 若启动顺序为:先甲后乙,则在乙线圈电路中串联甲的常开触点;若停止顺序为:先乙后甲,则在甲停止按钮并联乙的常开触点;（6 6）三相异步电机控制电路）三相异步电机控制电路 降压启动控制电路降压启动控制电路星形三角形 制动控制电路制动控制电路电磁机械制动异步电机星异步电机星- -三角形启动三角形启动异步电机制动控制之一异步电机制动控制之一电磁机械制动电磁机械制动1、电磁机械制动

16、原理：制动原理： 抱闸的电磁线圈YB通电时，电磁力克服弹簧的作用，闸瓦松开，电动机可以运转。3 3、低压电器控制系统设计、低压电器控制系统设计（1 1）皮带运输机的电气控制线路设计皮带运输机的电气控制线路设计KT4停止1#2#3#KT2启动KT1启动KT3停止工艺要求工艺要求1.停止时顺序为：1#-2#-3#，并具有一定时间间隔，以保证停机后不残余货物；2.不论2#或3#机出现故障，1#机必须停机，以免继续进料，造成货物堆积；3.启动时顺序为：3#-2#-1#，并具有一定时间间隔，以免货物在皮带上堆积，造成后面皮带重载启动4.必要的常规保护（如失压、过载、短路等）主电路设计主电路设计 电机：三

17、相交流异步电机，因为皮带传输机属于长期工作，不需要调速、也不需要正/反转； 启动方式：直接启动。由于电网相对电机容量足够大，且三台电机又不同时启动，故不会对电网产生较大冲击； 停止方式：自由停机。皮带运输机不经常停机，且对停机时间、准确度无特殊要求； 常规保护；熔断器（短路）热继电器（过载）中间继电器（失压）；（2 2）送料小车控制系统设计送料小车控制系统设计工艺过程： 在限位开关SQ4处装料，装料时间为10秒； 在限位开关SQ3处卸料，卸料时间为15秒；卸料口装料口SQ4SQ3根据工艺确定控制系统工作过程根据工艺确定控制系统工作过程 装料条件：启动信号及左到位信号动作：启动时间继电器KT1

18、右行条件：KT110秒动作：电机正转 卸料条件：右到位信号动作：启动时间继电器KT2 左行条件：KT215秒动作：电机反转根据控制系统工作过程选择器件根据控制系统工作过程选择器件 输入器件按钮：SB0启动、SB2停止 执行器件接触器：KM1/KM2(电机的正、反转） 检测器件限位开关SQ3/SQ4、通电延时时间继电器KT1/KT2、中间继电器KA模拟试题模拟试题一、简答题一、简答题1 中间继电器和接触器有何异同？在什么条件下可以用继电器来代替接触器起动电动机？2 电动机的起动电流很大，当电动机起动时，热继电器会不会动作？为什么？3 既然在电动机的主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器？装有热

19、继电器是否可以不装熔断器？为什么？4 继电器接触器控制线路中一般应设哪些保护？各有什么作用？短路保护和过载保护有什么区别？零电压保护的目的是什么？二、设计题二、设计题1、设计一个控制线路，要求第一台电动机起动10S后，第二台电动机自行起动，运行5S后，第一台电动机停止并同时使第三台电动机自行起动，再运行15S后，电动机全部停止。 2、某机床主轴和润滑油泵各由一台电动机带动，要求主轴必须在油泵开动后才能起动。主轴能正反转并能单独停车，有短路、零压及过载保护等。试绘出电气控制原理图。 3、自动定时搅拌机如下图所示。按下启动按钮时，控制出料阀门A关闭，进料阀门B打开，开始进料。当罐内的液面上升到一定

20、的高度时，液面传感器的SL1的常开触点接通，关闭进料阀门B，同时启动搅拌电机M，开始搅拌。在搅拌3分钟后，停止搅拌，打开出料阀门A。当罐内液面下降到一定位置，液面传感器SL2常开触点断开，关闭出料阀门B，又重新打开进料阀门A，又一次进料，重复上述过程，完成自动定时搅拌。请用低压电器构成此控制系统。第六章第六章 可编程序控制器可编程序控制器 复习内容复习内容1 1 可编程控制器PLC概述2 PLC的组成3 基本工作原理4 编程语言及程序编程设计5 顺序步进指令及编程 具体要求具体要求1、掌握掌握PLC的构成以及各部分的作用；2、掌握掌握PLC循环扫描三个阶段完成什么任务；3、掌握掌握PLC各基本

21、逻辑指令的功能功能和梯形图编程规则规则，并能将梯形图、语句表、波形之间的相互关系及转换转换4 4、能根据工艺要求，编写相应的用户程序。、能根据工艺要求，编写相应的用户程序。重要内容回顾重要内容回顾1 1、PLCPLC的基本组成的基本组成( (见教材见教材P169173)P169173) 主要由中央处理单元中央处理单元CPUCPU、存储器存储器、和输入输出接口输入输出接口、编编程器程器等四部分组成.（1 1）中央处理单元）中央处理单元CPUCPU CPU是PLC系统的核心它通过输入装置输入装置读入外设的状态，由用户程序处理，并根据处理结果通过输出装置输出装置去控制外设.（2 2）存储器）存储器

22、存储器主要存放系统程序、用户程序及工作数据（3 3）输入输出接口）输入输出接口 通过IO接口可以检测被控对象或被控生产过程的各种参数，以这些现场数据作为PLC对被控对象进行控制的依据同时PLC又通过IO接口将处理结果送给被控设备或工业生产过程，以实现控制（4 4）编程器）编程器 编程器是通过电缆与CPU相连接，主要功能是：向CPU输入用户程序；在线监视CPU的运行情况；完成某些特定的功能。 2 2、PLCPLC扫描工作方式扫描工作方式（1 1）输入采样阶段）输入采样阶段 调理电路：它包括电平转换、光电隔离、滤波电路； 输入映像区：在PLC的存储器中专门存放输入数据的区域； 输入刷新：当CPU采

23、样时，输入信号由缓冲区进入输入映像区；注：只有在采样时，输入映像区的数据才与输入信号一致，其他时间范围内输入信号变化是不会影响输入映像区的数据的！(2) (2) 执行用户程序操作执行用户程序操作 （3 3）输出刷新阶段）输出刷新阶段3 3、基本逻辑指令、基本逻辑指令（见教材（见教材P180191)P180191)输入继电器输入继电器(X)l每一个输入电路单元相当于一个输入继电器。输入电路D1、T1导通相当于继电器线圈接通。内部电路通断相当于继电器常开、常闭触点的通断。l输入继电器作用：作用：接收来自外部的开关信号。l输入继电器由外部信号来驱动，而不能由程序的指令来驱动。输入继电器采用八进制编号

24、。输出继电器输出继电器(Y)(Y)l输出继电器作用：将PLC的信号传送到外部负载的器件。l输出继电器按程序执行结果而被驱动，它有一个外部输出的常开触点，有许多常开、常闭触点可以在编程中运用。l输出继电器也采用八进制编号。辅助继电器辅助继电器(M)(M)l辅助继电器作用：同继电器控制系统的中间继电器类似。l辅助继电器带有若干常开触点和常闭触点，供编程使用，辅助继电器的触点不可直接驱动外部负载，要通过输出继电器才能驱动外部负载。l辅助继电器分为:通用辅助继电器和保持辅助继电器定时器定时器Tl在PLC内定时器是根据时钟脉冲累积计时的，时钟脉冲分为1ms、10ms、100ms，定时器一旦接通，即开始作

25、加法运算，当等于设定值，定时器才有输出;l定时器分为普通定时器、累积型定时器l当定时器输入断开，定时器复位（普通定时器）；l定时器是通电延时型定时器.T450K200计数器计数器l计数器分为16位加计数器、32位双向计数器、高速计数器l计数输入从断到通，计数值加1；当设定值K，输出触点动作 ； l 每个计数器都具有掉电保护；l 当计数器的复位端接通时，计数器将终止计数，设定值并立即返回初始值。 RSTC46OUT复位输入计数输入语句表基本逻辑指令语句表基本逻辑指令 FXFX系列PLC共有27条基本逻辑指令。1、LD(常开触点）LDI (常闭触点）、Y、M、T、C逻辑开始：在梯形图中表示一个逻辑

26、行的开始；2、OUT Y、M、T、C 线圈驱动指令：不能驱动X，OUT用于T、C时必须紧跟K；3、AND ANI串联连接指令：4、OR ORI 并联连接指令5、ORB 串联电路块并联连接指令：LD X400AND X401AND X402LD X403AND X404ORBX400X401X402X403X404Y4306、ANB并联电路块串联连接指令X400X401X402X403X404Y430LD X400OR X402LDX401OR X403OR X404ANB7、PLS、 PLF ：上升沿、下降沿微分输出指令下降沿微分输出指令：其作用是将较宽的脉冲输入信号变成脉宽为一个扫描周期的脉

27、冲信号 。指令可以用于Y、M。8、 检测上升沿和下降沿的触点指令LDP、ANDP(与）和ORP（或）：检测上升沿的触点指令，触点的中间有一个向上的箭头，对应的触点仅在指定元件波形的上升沿（OFF变为ON）时接通一个扫描周期。LDF、ANDF (与）和ORF （或）：检测下降沿的触点指令，触点的中间有一个向下的箭头，对应的触点仅在指定元件波形的下降沿（ON变为OFF）时接通一个扫描周期。上升沿指令和下降沿指令可以用于X、Y、M、T、C和S。9、SET：置位指令，使操作保持ON的指令。 SET指令用于Y、M、和S； RST：复位指令，使操作保持OFF的指令。，RST指令的可以用于复位Y、M、S、T

28、、C，将对定时器、计数器、数据寄存器、变址寄存器的内容清零。 这两条指令具有记忆功能；X000X001Y00010、MC、 MCRM主控指令、主控复位指令：两条指令必须同时使用，MC用于分支处，形成新母线；分支电路执行结束后，用MCR指令返回原母线。 MC和MCR指令中包含嵌套的层数N0 N7 ，N0为最高层，最低层为 N7 MCN0M100MCRN0Y001X000X001X002X003M100Y000Y002LD X002MC N0 M100LD X000OUT Y001LD X003OUT Y000MCR N0LD X001OUT Y00211、栈存储器与多重输出指令 在PLC中有11

29、个存储器，它们用于存储运算的中间结果，称为栈寄存器。MPSMPS（PushPush）、）、MRDMRD（ReadRead）和）和MPPMPP（PopPop）指令分别是进栈进栈、读栈读栈和出栈出栈指令，它们用于多重输出电路。堆栈采用“先进后出”的数据存取方式。 MPSMPS指令用于存储电路中有分支处的逻辑运算结果，以便以后处理有线圈的支路时可以调用该运算结果。使用一次MPS指令，逻辑运算结果压入堆栈的第一层，堆栈中原来的数据依次向下一层推移。 MRDMRD指令读取存储在堆栈最上层的电路分支点处的运算结果，读数后堆栈内的数据不会上下移动。 MPPMPP指令时，堆栈中各层的数据向上移动一层，最上层的

30、数据在读出后从栈内消失。4 4、编程规则、编程规则梯形图中的继电器触点可在编制用户程序时多次引用，既可常开又可常闭梯形图中输入触点和输出线圈不是物理触点和线圈， 输出线圈中对应输出映像区的相应位，不能用该编程元素直接驱动现场执行机构梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右母线，所有的触点不能放在线圈的右边； 输出线圈不能直接与左母线相连，如需要，可以通过一个没有使用元件的常闭（动断）接点或者用特殊辅助继电器来连接。 在每一逻辑行上串联触点多的电路应放在上方 在每一逻辑行上并联触点多的电路应放在左边 如果在同一程序中，同一输出元件的线圈使用二次或二次以上，称为双线圈输出。双线圈输出容易引起误操作

31、，应该尽量避免。但不同编号的输出元件可以并行输出。 5 5、基本指令的应用、基本指令的应用优先电路：优先电路： 有二个输入按钮来控制二路输出。 先按钮者有优先权，后者无效。当X001先接通，M100（自锁）使Y001有输出，同时M100的常闭触点断开，即使X002接通，Y002没有输出。同样，X002先接通，M101动作，Y002有输出。M101的常闭触点断开，Y001没有输出。 优先电路可用在电机正反转控制。振荡电路振荡电路2 2分频电路分频电路6 6、FXFX系列系列PLC PLC 的顺序步进指令的顺序步进指令1、状态器S0S499（见教材表64）；2、步进指令STL状态器状态器S S 状

32、态器用于顺序控制类型的控制程序中的编程器件其在梯形图中的表示符为：状态器的特点： STL接点应与左母线相连，STL接点接通后，其后电路块才接通，而STL接点断开，其后电路块不再被执行； 与STL接点相连的起始触点用LD/LDI指令开头；STL 如通过Sa的STL接点将状态器Sb置位，则状态器Sa立即自动复位，即在STL指令中S状态转移后，上一状态具有自动复位功能； 只有用S/R指令，才能对STL接点后的状态器置位或复位； 使用STL指令时允许双线圈输出； 同一状态器的STL接点只能使用一次； STL状态器可作为一般辅助继电器使用，此时STL不能使用； STL接点后不能用MC/MCR指令，但可用

33、CJP/EJP指令； 在一系列的STL指令的最后，必须用RET指令返回。编程方式编程方式- -状态转移图状态转移图( (顺序功能图）顺序功能图） 状态转移图：状态转移图是用状态来描述工艺流程的图。通常，将一个动作要求作为一个状态，用一个相应的状态器来表示。一个完整的状态有三大要素组成。（驱动处理、转移条件、转移目标）X002S0驱动处理Y001转换条件转换目标S2S3X001S0S2Y001X001X002Y002S S2S S3编程举例旋转工作台编程举例旋转工作台（见教材P216）S0S20S21S22M8002X000X004T0 （5S)X003Y000正转T0暂停Y001反转S0S20

34、S21S22M8002X000X004T0 （5S)X003Y000正转T0暂停Y001反转7、系统设计、系统设计物料自动混合控制物料自动混合控制 按下启动按钮SB1，开始下列操作。（1） 电磁阀F1打开，注入物料A；（2）高度到达L2，（此时L2、L3均为ON）时，关闭阀F1，同时开启电磁阀F2，注入物料B；（3）当液体上升到L1时，关闭阀F2。停止物料B注入后，启动搅拌电动机M，使A、B两种物料混合15s。 （4）15s后停止搅拌，开启电磁阀F4，放出混合物料， （5）当液面高度降到L3后，再经10s关闭电磁阀F4。加热器H 温度传感器D4 F4 D2 L2 D3 L3 T 物料B 物料A

35、 F1 物料C F2 F3 D1 L1 液位传感器M搅拌电动机图121 物料自动混合装置物料自动混合物料自动混合 PLC I/OPLC I/O配置及接线图配置及接线图 物料自动混合控制的梯形图物料自动混合控制的梯形图 物料自动混合控制的梯形图物料自动混合控制的梯形图(续）续）注：停止操作：注：停止操作： 按下停止按钮按下停止按钮SB2SB2，在当前过程完成以后，在当前过程完成以后，才停止操作，回到初始状态。才停止操作，回到初始状态。液位下限液位下限进料阀进料阀1 1、2 2以及电机以及电机与出料阀互锁与出料阀互锁模拟试题模拟试题一、简答题一、简答题1. 构成PLC的主要部件有哪几个？各部分主要

36、作用是什么？2. 描述PLC的工作方式。输入映像寄存器、输出映像寄存器、输出寄存器在PLC中各起什么作用？二、指令编程二、指令编程见教材见教材P221P221习题习题6 66 6三、设计题三、设计题1、用两个计数器设计一个定时电路。在X402接通81000S后，将Y436接通。画出梯形图。2、试用PLC按行程原则实现对机械手的夹紧正转放松反转控制。画出梯形图。3、电动葫芦起升机构的动负荷试验，控制要求如下 （1）可手动上升、下降。 （2）自动运行时，上升6S停9S下降6S停9S，反复运行1h，然后发出声光信号，并停止运行。 试用PLC实现控制要求，并编出梯形图程序。第七章单片微型计算机原理第七

37、章单片微型计算机原理 复习内容复习内容5.1 MCS-51单片机的存储器5.2 单片机指令系统5.3 定时/计数器5.4 中断系统 具体要求具体要求1 1、掌握MCS-51单片机的存储器结构2、掌握MCS-51单片机的指令分类、寻址方式（相应寻址空间）、传输数据指令（MOV MOVX MOVC),并能进行程序分析。3、掌握MCS-51单片机的定时/计数器、中断系统的基本概念及工作原理。 重要内容的回顾重要内容的回顾1 1、存储器结构、存储器结构( (见教材见教材P229P229232232）微处理器、存储器加上I/O接口电路组成微型计算机。各部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线

38、（CB）相连。存储器在结构上分为两种：哈佛结构、普林斯顿结构MCS51单片机采用哈佛结构。在物理结构物理结构上有4 4个存储空间个存储空间： 片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。在逻辑结构逻辑结构上有3 3个存储空间个存储空间： 片内片外统一编址64K的程序存储器、256字节片内数据存储器、64K片外数据存储器。在访问访问三个不同的逻辑存储空间不同的逻辑存储空间时，采用不同指令不同指令和控控制信号制信号。特殊功能寄存器数据缓冲区位寻址区工作寄存器区00H1F20H80HFFH片内数据存器0000HFFFFH片外数据存储器片外程序存储器1000HFFFFH片内程序存储

39、器片外程序存储器0000HEA=1EA=0程序存储器程序存储器作用作用：用于存放程序和常数表格一般采用只读式存储器ROM、EPROM、EEPROM；特点特点: : 寻址范围64K，与之对应的编址为0000HFFFFH； 片内片外统一编址，先片内再片外，片内片外连续二者不重合； 有6个特殊单元：( (* *见教材见教材P230P230表表7 73 3）0000H： 程序入口地址0003H： 外部中断INT0入口地址000BH： 定时器T0/C0溢出中断入口地址0013H： 外部中断INT1入口地址： 001BH： 定时器T1/C1溢出中断入口地址： 0023H： 串行口中断入口地址；注意事项注意

40、事项系统若扩展片外存储器时，P0、P2口与16位地址线连接；对于片内有存储器的单片机，EA1；外部程序存储器读选通信号PSEN只用于外部ROM取指，对片内程序存储器无效；6个特殊单元一般存放一条无条件跳转语句；访问外部ROM时，用MOVC指令。数据存储器数据存储器作用作用：用于存放运算中间结果、数据暂存和缓存、标志位等。 一般采用读写存储器:静态和动态RAM；特点：特点： 片内、片外分别分别编址，片内RAM的地址00和FFH,片外RAM的地址为：0000HFFFFH; 外部RAM用数据指针DPTRDPTR寻址，由管脚RD/WRRD/WR控制RAM的读出/写入。 内RAM00H7FH的低1281

41、28字节空间又可分成三个三个物理空间：工作寄存器区工作寄存器区、位寻址区位寻址区和数据缓冲区数据缓冲区。2 2、 MCS-51MCS-51单片机指令系统单片机指令系统（1 1）基本特点：）基本特点：MCS51的基本指令共有111条.按功能分： 数据传送类（29条） 算术运算类（24条） 逻辑运算及移位类（24） 控制转移类（17条） 位操作类（17条） 所谓寻址方式是指指令代码中操作数地址的各种规定。MCS51单片机共有5种寻址方式： 立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址。 立即寻址立即寻址：指令中给出操作数如： MOV A，#30H MOV DPTR，#3000H 直接寻

42、址：直接寻址：指令中给出操作数的地址如： MOVA，30H MOVA，P1（2 2）寻址方式）寻址方式 寄存器寻址：寄存器寻址：对寄存器中的数据进行操作如：MOV A，R1 寄存器间接寻址：寄存器间接寻址：寄存器中给出操作数的地址如：MOVA，R1MOVXA，R1 变址寻址变址寻址（基址寄存器+变址寄存器间接寻址）： 以DPTR或PC为基址寄存器，A为变址寄存器，两者内容相加形成16位操作数的地址如：MOVCA，A+DPTRMOVCA,A+PC（3 3）寻址方式）寻址方式 与寻址空间与寻址空间寻址方式利用的寄存器寻址空间立即寻址程序存储器直接寻址片内RAM低128字节、SFR、位地址空间寄存器

43、寻址R0R7、A、B、CY、DPTR、寄存器间接寻址R0、R1、DPTR片内RAM、片外RAM变址寻址A+PC、A+DPTR程序存储器位寻址片内RAM20H2FH字节地址和部分SFR3 3、定时器、定时器/ /计数器计数器（见教材（见教材P232234)P232234)（1 1）作用）作用：定时、计数、波特率发生器；（2 2）主要特性）主要特性：具有两个可编程的定时/计数器T0/C0 T1/C1;每个定时器/计数器都有4种工作方式；任一定时器/计数器在定时/计数到后可由程序安排产生中断。（3 3）结构）结构：加法计数器TL（低8位）、TH（高8位）寄存器；TMOD方式寄存器TCON控制寄存器加

44、法计数器加法计数器TLTL、THTH( (* *见表见表7 77 7、表、表7 79 9） 作为作为定时器定时器时，加法器对时，加法器对内部机器周期脉冲内部机器周期脉冲计数；作为计数；作为计数计数器器时，加法器对芯片引脚时，加法器对芯片引脚P3.4/P3.5P3.4/P3.5输入的外部脉冲输入的外部脉冲计数（下计数（下降沿）；加法器的初始值可由程序设定，设置不同值，则定降沿）；加法器的初始值可由程序设定，设置不同值，则定时时/ /计数范围不同，并且加法器的内容可通过程序读到计数范围不同，并且加法器的内容可通过程序读到CPUCPU中。中。 方式寄存器方式寄存器TMOD(89H)TMOD(89H)

45、作用：用来选择定时器作用：用来选择定时器/ /计数器的工作方式；计数器的工作方式；格式格式: :0 0方式：方式：1313位定时位定时/ /计数计数1 1方式：方式：1616位定时计数位定时计数2 2方式：方式：8 8位自动转载位自动转载计数定时计数定时3 3方式：方式：T0T0分为两个分为两个8 8位的定时计数位的定时计数GATEC0/T0M1M0门控位功能选择工作方式选择GATEGATEGATEGATEGATE控制寄存器控制寄存器(88H)(88H)作用：控制作用：控制T0/C0T0/C0、T1/C1T1/C1的运行；的运行；格式：格式：( (高高4 4位，低位，低4 4位用于中断）位用于

46、中断）TR0TF0TR1TF1中断标志位可由硬件自动清零，也可由程序清零中断标志位可由硬件自动清零，也可由程序清零0 0工作方式：工作方式：（1）由TL的低5位与TH8位构成13位T/C； 可用程序将08191的某一数据送入TL、TH作为初始值，加法器溢出后，必须重新对TL/TH赋初始值。（2）作为计数器时，外部计数脉冲的频率小于1/24fosc并且高、低电平的宽度大于一个机器周期（CPU在每一个机器周期的S5P2期间采样P3.4或P3.5）；（3）定时时间由T=(8192-X)Tcy决定，计数值由C（4 4）T/CT/C工作方式工作方式=(8192-X)决定；定时定时/ /计数器的应用举例计

47、数器的应用举例定时器工作方式的选择定时器工作方式的选择 当fosc为6MHz时，Tcy2us则各工作方式的最大的定时时间为： 8位2的8次方2512us； 13位 T=16.384ms 16位 T=131.074ms 采用复合方式。即T0设成定时时间为100毫秒，当定时时间到后将P1.0取反，再加到T1作为计数脉冲。一个脉冲周期为100ms+100ms故计数5个脉冲即为1秒，此时将P1.7取反一次。01100001TMOD计数定时方式1定时定时/ /计数初始值的计算与装入计数初始值的计算与装入 T0、T1的初始值按补码计算；对于T0的初始值X1的公式 (2的16次方X1)*2us=100msX

48、1=15536=3CB0H TL=B0 TH=3C对于C1的初始值X2的公式（2的8次方X2)=5X2=251=FBH TL1=TH1=FB4 4、 中断系统中断系统( (见教材见教材P238251)P238251)（1 1） 什么叫中断？什么叫中断？ CPUCPU暂时中止其正在执行的程序，转去执行请求中暂时中止其正在执行的程序，转去执行请求中断的那个外设或事件的服务程序，等处理完毕后再返断的那个外设或事件的服务程序，等处理完毕后再返回执行原来中止的程序回执行原来中止的程序, , 叫做中断。叫做中断。 （2） 为什么要设置中断？为什么要设置中断？ 提高提高CPUCPU工作效率工作效率 具有实时

49、处理功能具有实时处理功能 具有故障处理功能具有故障处理功能 实现分时操作实现分时操作（3 3）特点：）特点： 5个中断源它们分别是：INT0、INT1、C0/T0、C1/T1、串行口中断； 具有优先级管理功能即可分为2个优先级，其中每个中断源的优先级可由程序指定； 每个中断源都有各自的中断标志位。(4)(4)中断结构中断结构中断源和中断控制寄存器中断源和中断控制寄存器Part1 中断源中断源 中断源是指能发出中断请求，引起中断的装置或事件。 80C51单片机的中断源共有5个，其中2个为外部中断源，3个为内部中断源：INT0: 外部中断0，中断请求信号由P3.2输入。INT1: 外部中断1，中断

50、请求信号由P3.3输入。 T0: 定时/计数器0溢出中断，对外部脉冲计数由 P3.4输入。 T1: 定时/计数器1溢出中断，对外部脉冲计数由 P3.5输入。 串行中断: 包括串行接收中断RI和串行发送中断TI。外部中断外部中断（P3.2/P3.3)P3.2/P3.3)（1 1）激活方式激活方式： 电平触发（低电平有效）、边沿触发(下降沿有效）；激活方式由特殊寄存器TCON的低4位决定：中断标志IT0=0电平触发IT0=1边沿触发IE1IT1IE0IT0（2 2）两种触发方式的区别）两种触发方式的区别 边沿触发方式的最大的优点是中断请求信号不会丢失（中断请求信号的宽度大于一个机器周期），CPU将