《材料成型设备控制基础》第五章1 材料成型设备计算机控制系统设计
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材料成型设备计算机控制系统硬件抗干扰技术 5.3.1 接地技术 1.接地的概念 所谓“地”,有两种含义,即实际地和虚地。
实际地是指大地,电子仪器往往是以地球的电位为基准,即以大地作为零电位;虚地是以电路系统中某一点电位为基准,即设该点为相对零电位,如电子电路中往往以设备的金属底座、机架、外壳和公共导线作为零电位,即“地”电位,这种“地”不一定与大地等电位。
接地是指让电子、电器设备的基准电位点与大地保持同电位。
2.计算机控制系统中地线的形式屏蔽地:又称为安全地或机壳地,包括机架、外壳、屏蔽罩等模拟地:作为A/D转换器、前置放大器等模拟部分的零电位数字地:即逻辑地,作为逻辑开关网络的零电位功率地:作为大电流网络部件的零电位信号地:是传感器本身的零信号电位基准公共线,传感器可看做是测量装置的信号源系统地:是上述几种地线的最终回流点,它将最终与大地相连。
而以大地电位作为基准零电位直流地:直流电源的接地线交流地:一般指50Hz交流电源接地线 3.电磁兼容接地 是指由于电磁兼容设计而要求的接地,一般有两种分类法:四类法和三类法。
四类法是将所有电路按信号特性分成四类,分别接地,形成4个独立的接地系统,每个“地”系统可以采用不同的接地方式。
四类法的第一类是敏感信号和小信号“地”系统,包括低电平电路、弱信号检测电路、传感器输入电路、前级放大电路、混频器等第二类是不敏感信号和大信号电路的的线系统,包括高电平电路、末级放大器、大功率电路等第三类是干扰源设备地系统,包括电动机、继电器、接触器等。
由于这类元件在工作时产生火花或冲击电流等第四类是金属构件地,包括机壳、底板、机门、面板等 由于“四类法”中四种电路的地都分别设置,因此可以较完善地达到接地的设计要求。
“三类法”与“四类法”的分类原则相同,只是将上述第一类和第二类的地线分别集中连接到机壳,并略去第四类,成为三类地系统。
4.系统抑制干扰的接地方式一点接地准则 一般高频(10MHz以上)电路应采用多点接地,低频(1MHz以下)应采用一点接地。
材料成型设备与控制(微计算机控制基本原理)【建筑工程类独家文档首发】4.1.1 单片机内部结构及应用系统单片机内部含有微处理器CPU、存储器、输入/输出接口等多个功能部件,其内部结构如图4-1所示。
图4-1 单片机内部结构图动画讲解图片说明为了满足一些应用系统的特殊要求,如在一些工业控制系统中,有时要进行一些系统的扩展设计以弥补单片机内部资源的不足。
单片机的扩展系统通过并行I/O接口或串行I/O接口做总线,在外部扩展程序存储器、数据存储器或输入/输出接口及其他功能部件以满足一些控制系统的特殊要求。
单片机的扩展系统结构如图4-2所示。
单片机内结构如图4-3所示。
图4-2 单片机扩展系统结构图动画讲解图片说明图4-3 单片机片内结构图动画讲解图片说明4.1.2 8031微处理器 8031采用40条引脚双列直插式器件,引脚除5V( 40脚)和电源地( 20脚)外,其功能分为时钟电路、控制信号、输入/输出三大部分,逻辑框图及引脚配置如图4-4所示。
图4-4 逻辑框图及引脚配置图8031单片机引脚说明如下所述。
1.时钟电路XTAL1(19脚)——芯片内部振荡电路(单级反相放大器)输入端。
XTAL2(18脚)——芯片内部振荡电路(单级反相放大器)输出端。
2.控制信号 RST (9脚)复位信号:时钟电路工作后,在此引脚上将出现两个机器周期的高电平,芯片内部进行初始复位,P0口~P3口输出高电平,将初值07H写入堆栈指针。
ALE(30脚)地址锁存信号:当访问外部存储器时,P0口输出的低8位地址由ALE输出的控制信号锁存到片外地址锁存器,P0口输出地址低8位后,又能与片外存储器之间传送信息。
ALE可驱动4个TTL门。
(29脚)片外程序存储器读选通:低电平有效,作为程序存储器读信号,输出负脉冲,将相应的存储单元的指令读出并送到P0口,可驱动8个TTL门。
(30脚)内部和外部程序存储器选择信号:当为高电平且PC值小于0FFFH(4K)时,CPU执行内部程序存储器程序;当为低电平时,CPU仅执行外部程序存储器程序。
材料成型设备控制基础教学设计概述材料成型是工业制造中必不可少的环节,而成型设备的控制是保证合格成品的前提之一。
本教学设计旨在介绍材料成型设备的控制基础。
目标通过本教学设计的学习,学生应该能够:1.理解材料成型设备的基本组成和工作原理;2.掌握单片机对材料成型设备进行控制的基本方法;3.熟悉用C语言编写材料成型设备控制程序的方法。
教学内容1. 材料成型设备的基本组成和工作原理1.讲述材料成型设备的基本组成和工作原理;2.展示材料成型设备在实际生产中的应用;3.分析材料成型设备的控制需求和难点。
2. 单片机控制材料成型设备的基本方法1.简介单片机的基本概念;2.介绍单片机控制设备的基本流程;3.分析单片机控制材料成型设备的难点;4.初步理解单片机控制材料成型设备的设计思路。
3. C语言编写材料成型设备控制程序的方法1.介绍C语言的基本语法;2.介绍C语言的编译和调试过程;3.分析如何编写材料成型设备控制程序;4.用C语言编写材料成型设备控制程序的案例分析。
教学步骤1.介绍教学设计的目标和内容;2.讲述材料成型设备的基本组成和工作原理;3.介绍单片机控制设备的基本原理;4.简单介绍C语言编程语言的基本概念和使用方法;5.分析如何用C语言编写材料成型设备控制程序;6.对照案例分析如何实际编写材料成型设备控制程序;7.总结本教学设计的内容和重点。
教学工具和材料1.讲义和教学课件;2.材料成型设备实物或示意图;3.单片机控制开发板和编程器;4.案例设计的材料和程序。
教学评估1.考试:命题考试;2.实验:设计一个简单的材料成型设备控制程序;3.课堂测试:答题和讨论。
结论本教学设计综合介绍了材料成型设备的基本组成和工作原理、单片机控制设备的基本原理、C语言编程的基本概念和应用方法等内容,对学生理解材料成型设备的控制基础起到了重要的帮助和指导作用。
材料成型设备课后答案第⼆章2-1、曲柄压⼒机由那⼏部分组成?各部分的功能如何?答:曲柄压⼒机由以下⼏部分组成:1、⼯作机构。
由曲柄、连杆、滑块组成,将旋转运动转换成往复直线运动。
2、传动系统。
由带传动和齿轮传动组成,将电动机的能量传输⾄⼯作机构。
3、操作机构。
主要由离合器、制动器和相应电器系统组成,控制⼯作机构的运⾏状态,使其能够间歇或连续⼯作。
4、能源部分。
由电动机和飞轮组成,电动机提供能源,飞轮储存和释放能量。
5、⽀撑部分。
由机⾝、⼯作台和紧固件等组成。
它把压⼒机所有零部件连成⼀个整体。
6、辅助系统。
包括⽓路系统、润滑系统、过载保护装置、⽓垫、快换模、打料装置、监控装置等。
提⾼压⼒机的安全性和操作⽅便性。
2-2、曲柄压⼒机滑块位移、速度、加速度变化规律是怎样的?它们与冲压⼯艺的联系如何?答:速度的变化规律为正弦曲线,加速度的变化规律为余弦曲线,位移的变化规律为2-3、分析曲柄滑块机构的受⼒,说明压⼒机许⽤负荷图的准确含义答:曲柄压⼒机⼯作时,曲柄滑块机构要承受全部的⼯艺⼒,是主要的受⼒机构之⼀理想状态下滑块上受到的作⽤⼒有:⼯件成形⼯艺⼒F、连杆对滑块的作⽤⼒FAB、导轨对滑块的反作⽤⼒FQ,实际上,曲柄滑块机构各运动副之间是有摩擦存在的,考察摩擦的影响以后,各环节的受⼒⽅向及⼤⼩发⽣了变化,加⼤了曲轴上的扭矩。
曲柄压⼒机曲轴所受的扭矩Mq除与滑块所承受的⼯艺⼒F成正⽐外,还与曲柄转⾓a有关,在较⼤的曲柄转⾓下⼯作时,曲轴上所受扭矩较⼤。
通过对曲柄滑块的受⼒分析,结合实际情况得出的许⽤负荷图⽤以⽅便⽤户正确选择设备。
2-5装模⾼度的调节⽅式有哪些?各有何特点?P19三种调节⽅法有:1、调节连杆长度。
该⽅法结构紧凑,可降低压⼒机的⾼度,但连杆与滑块的铰接处为球头,且球头和⽀撑座加⼯⽐较困难,需专⽤设备。
螺杆的抗弯性能亦不强。
2、调节滑块⾼度。
柱销式连杆采⽤此种结构,与球头式连杆相⽐,柱销式连杆的抗弯强度提⾼了,铰接柱销的加⼯也更为⽅便,较⼤型压⼒机采⽤柱⾯连接结构以改善圆柱销的受⼒。
1.单片机、PLC与继电器的区别答:单片机是利用半导体集成技术,将中央处置单元和必然的数据存储器、程序存储器、按时/计数器、并行输入/输出接口和串行通信接口等多个功能部件集中在一块芯片上,是一台具有完整计算功能的大规模集成电路。
PLC具有如下特点:①靠得住性高②丰硕的I/O接口模块③采纳模块化结构④编程简单易学⑤安装简单,维修方便⑥体积小,质量小,能耗低。
而继电器却是体积大,耗电多,靠得住性差。
2.开环、闭环的特点答:开环系统的特点:因为不必对被控量进行检测和反馈,系统结构和操纵进程均较简单。
在某些被控量无法检测时,开环操纵系统也有其优越性。
同时,开环操纵系统尚未稳固性问题。
闭环操纵系统的特点:①有两种传输信号的通道,由给定值至被控量的通道称为前向通道;由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。
二者组成了一个闭合回路②由于系统的操纵作用是通过给定值与反馈量的差值进行的,故这种操纵常被称为按误差操纵,又称为反馈操纵。
反馈操纵的作用是使误差减小③作用在反馈环内前向通道上的扰动所引发的被控量的误差值,都会取得减小或排除,使得系统的被控量大体不受该扰动的阻碍④闭环操纵系统存在稳固性问题3.最多见的操纵电路有哪些答:①自锁②互锁③联锁④多地⑤制动操纵⑥顺序操纵4.抗干扰的方式,干扰产生的缘故答:硬件方式:接地技术、屏蔽技术、硬件“看门狗”技术、虑波技术和隔离技术软件方式:软件冗余技术、软件陷阱技术、软件“看门狗”技术产生缘故1.来自电网的干扰高频串扰电压跌落浪涌及波形畸变2.来自微机操纵系统外的空间的干扰3.系统自身内部的干扰4.从信号传输线传入的干扰其他类型的干扰5.RS23二、RS48五、USB的特点答:RS232:RS232标准接口线有25根线,4根数据线,11根操纵线,3根按时线,7根备用和未概念线,9根经常使用线。
其传送距离最大约为15m,最高传送速度为20kbit/s,因此适合本地设备之间的通信。