電工（技師、高級(jí)技師）項(xiàng)目1應(yīng)用電子電路調(diào)試維修項(xiàng)目2交直流傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)試維修項(xiàng)目3可編程控制系統(tǒng)調(diào)試維修項(xiàng)目4單片機(jī)控制的電氣裝置裝調(diào)維修項(xiàng)目5復(fù)雜機(jī)械設(shè)備電氣控制電路的測(cè)繪和檢修工藝項(xiàng)目6電氣設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)試維修項(xiàng)目7工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目8新能源發(fā)電系統(tǒng)電路應(yīng)用項(xiàng)目9論文答辯與培訓(xùn)指導(dǎo)項(xiàng)目6電氣設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)調(diào)試維修6.1.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)（1）輸入/輸出裝置輸入/輸出裝置是數(shù)控裝置與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)或信息交換的裝置。（2）數(shù)控裝置（CNC）數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的核心，由硬件和軟件兩部分組成。（3）可編程序控制器（PLC）可編程序控制器是機(jī)床各項(xiàng)功能的邏輯控制中心，一般數(shù)控裝置都內(nèi)置PLC（例如GSK980TD系統(tǒng)的PLC就是內(nèi)置的）。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修（4）主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由主軸電動(dòng)機(jī)和主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接收來(lái)自數(shù)控裝置的驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)過(guò)速度與轉(zhuǎn)矩（功率）調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接收速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)控制。（5）進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)和進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成。（6）位置檢測(cè)裝置位置檢測(cè)裝置是將數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的實(shí)際位移量、速度等參數(shù)檢測(cè)出來(lái)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置，通過(guò)將反饋回來(lái)的實(shí)際位移量與設(shè)定值進(jìn)行比較，并由數(shù)控裝置6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修發(fā)出相比較的差值去控制驅(qū)動(dòng)裝置，使各坐標(biāo)軸按照指令值移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的精確控制。（7）強(qiáng)電控制電路隨著PLC功能的不斷強(qiáng)大，機(jī)床中傳統(tǒng)的繼電器邏輯電路已經(jīng)很少存在。（8）機(jī)床本體數(shù)控機(jī)床的機(jī)床本體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由機(jī)床床身、主軸傳動(dòng)裝置、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、冷卻與潤(rùn)滑裝置、交換工作臺(tái)及排屑裝置等組成。6.1.2數(shù)控機(jī)床主軸電氣系統(tǒng)1.數(shù)控機(jī)床對(duì)主軸傳動(dòng)的要求（1）調(diào)速范圍要寬并能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速保證加工時(shí)選用合適的切削用量，以獲得最佳的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，特別對(duì)具有自動(dòng)換刀功能的數(shù)控加工中心，對(duì)主軸的調(diào)速范圍要求更高，要求主軸能在較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令自動(dòng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，并減少中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化主軸結(jié)構(gòu)。（2）恒功率范圍要寬為了滿足生產(chǎn)率要求，數(shù)控機(jī)床要求主軸在整個(gè)速度范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，并盡可能在全速范圍內(nèi)提供主軸電動(dòng)機(jī)的最大功率。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修（3）具有四象限驅(qū)動(dòng)能力要求主軸在正、反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)均可進(jìn)行自動(dòng)加、減速控制，并且加、減速時(shí)間要短，調(diào)速運(yùn)行要平穩(wěn)。（4）具有螺紋切削功能和定位準(zhǔn)停功能1）螺紋切削功能。2）定位準(zhǔn)停功能。2.主軸系統(tǒng)的分類及特點(diǎn)（1）籠型異步電動(dòng)機(jī)配齒輪變速箱這種主軸配置方式最經(jīng)濟(jì)，但只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，由于電動(dòng)機(jī)始終工作在額定轉(zhuǎn)速下，經(jīng)齒輪減速后，主軸在低速下輸出轉(zhuǎn)矩大，重切削能力強(qiáng)，非常適合粗加工和半精加工的要求。（2）通用籠型異步電動(dòng)機(jī)配通用變頻器現(xiàn)在通用變頻器，除了具有U/??曲線調(diào)節(jié)，一般還具有無(wú)反饋矢量控制功能，會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)的低速特性有所改善，再配合兩級(jí)齒輪變速，基本上可以滿足車床低速（100~200r/min）、小加工余量的加工，但同樣受最高電動(dòng)機(jī)速度的限制。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修（3）專用變頻電動(dòng)機(jī)配通用變頻器中檔數(shù)控機(jī)床主要采用這種配置，主軸傳動(dòng)兩擋變速甚至僅一擋即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速在低速時(shí)的重力切削。（4）伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有響應(yīng)快、速度高、過(guò)載能力強(qiáng)的特點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)定向和進(jìn)給功能，但其價(jià)格較高，通常是同功率變頻器主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的2~3倍。（5）電主軸電主軸是主軸電動(dòng)機(jī)的一種結(jié)構(gòu)形式，驅(qū)動(dòng)器可以是變頻器或主軸伺服，也可以不要驅(qū)動(dòng)器。3.主軸驅(qū)動(dòng)電氣系統(tǒng)分析（1）主軸正反轉(zhuǎn)控制系統(tǒng)啟動(dòng)后，通過(guò)程序M03、M04指令，或者在手動(dòng)方式下通過(guò)按下機(jī)床面板上的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)按鈕發(fā)出主軸正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)信號(hào)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)PMC將正反轉(zhuǎn)控制信號(hào)輸出信號(hào)來(lái)控制KA1（主軸正轉(zhuǎn)繼電器）、KA2（主軸反轉(zhuǎn)繼電器）的通斷，向變頻器發(fā)出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)，此時(shí)的主軸速度是有系統(tǒng)存儲(chǔ)的S值與機(jī)床主軸倍率開關(guān)決定的。（2）主軸電動(dòng)機(jī)速度控制信號(hào)系統(tǒng)把程序中的S指令值與主軸倍率的乘積轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修電壓（0~10V），通過(guò)系統(tǒng)接口JA40的7腳和5腳，輸送到變頻器的模擬量電壓頻率給定端子2與5兩端，從而實(shí)現(xiàn)主軸電動(dòng)機(jī)的速度控制。（3）變頻器故障輸出信號(hào)當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障時(shí)，變頻器的故障輸出端子B與C發(fā)出主軸故障信號(hào)給PMC。（4）主軸頻率到達(dá)輸出信號(hào)數(shù)控機(jī)床自動(dòng)加工時(shí)，若系統(tǒng)的功能參數(shù)設(shè)定有效，系統(tǒng)執(zhí)行進(jìn)給切削指令（如G01、G02、G03等）前要進(jìn)行主軸速度到達(dá)信號(hào)的檢測(cè)，即通過(guò)變頻器輸出端反饋給PMC，PMC檢測(cè)到該信號(hào)后，切削才開始，否則系統(tǒng)進(jìn)給指令一直處于待機(jī)狀態(tài)。本設(shè)備速度到達(dá)信號(hào)的檢測(cè)沒(méi)有應(yīng)用。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修6.1.3數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)1.進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的組成2.進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的基本控制方式（1）開環(huán)控制系統(tǒng)圖6-6所示為典型的開環(huán)控制系統(tǒng)框圖，控制系統(tǒng)中沒(méi)有檢測(cè)反饋裝置。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修1）由于數(shù)控機(jī)床的開環(huán)控制系統(tǒng)不帶位置檢測(cè)反饋裝置，不檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的實(shí)際位置，因此系統(tǒng)的精度比較低。2）驅(qū)動(dòng)元件一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，改變進(jìn)給脈沖的數(shù)目和頻率，可改變步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)速，從而改變工作臺(tái)的位移量和速度。3）開環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，容易維修，成本較低，但因其加工精度較低，目前應(yīng)用已不多。（2）全閉環(huán)控制系統(tǒng)圖6-7所示全閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖，通過(guò)安裝在工作臺(tái)上的位置檢測(cè)元件將工作臺(tái)實(shí)際位移量反饋到計(jì)算機(jī)中，與所給定的位置指令進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn)行控制，直到差值消除為止。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修1）數(shù)控機(jī)床的閉環(huán)控制系統(tǒng)，一般在工作臺(tái)上安裝位置檢測(cè)反饋裝置，其控制精度很高。2）驅(qū)動(dòng)元件一般采用直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)；速度檢測(cè)元件一般常用測(cè)速發(fā)電動(dòng)機(jī)。3）閉環(huán)控制系統(tǒng)調(diào)試和維修比較復(fù)雜，成本也較高。（3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)圖6-8所示半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖，位置檢測(cè)元件不是直接檢測(cè)工作臺(tái)的位移量，而是采用轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件，測(cè)出伺服電動(dòng)機(jī)或絲杠的轉(zhuǎn)角，推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，反饋到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行位置比較，用比較的差值進(jìn)行控制。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修1）數(shù)控機(jī)床的半閉環(huán)控制系統(tǒng)是在電動(dòng)機(jī)的端頭或絲杠的端頭安裝位置檢測(cè)元件。2）驅(qū)動(dòng)元件一般采用直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)。3）控制精度較閉環(huán)控制差，但穩(wěn)定性好，成本也較低，調(diào)試維修也比較容易，并兼顧了開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩者的特點(diǎn)，因此應(yīng)用比較普遍。3.數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的要求（1）位置精度要高位置精度主要包括靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和靈敏度。靜態(tài)（尺寸精度）：定位精度和重復(fù)定位精度要高，即定位誤差和重復(fù)定位誤差要小。（2）響應(yīng)要快加工過(guò)程中，進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)跟蹤指令信號(hào)的速度要快，過(guò)渡時(shí)間要短，一般應(yīng)在幾十毫秒以內(nèi)，且無(wú)超調(diào)，這樣跟隨誤差才?。环駝t對(duì)機(jī)械部件不利，有害于加工質(zhì)量。（3）調(diào)速范圍要寬為保證在任何切削條件下都能得最佳的切削速度，要求進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須提供較大的調(diào)速范圍，一般調(diào)速范圍應(yīng)達(dá)到1:2000。（4）工作穩(wěn)定性要好工作穩(wěn)定性是指伺服系統(tǒng)在突變指令信號(hào)或外界干擾的作用下，能夠快速地6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修達(dá)到新平衡狀態(tài)或恢復(fù)原有平衡狀態(tài)的能力。（5）低速轉(zhuǎn)矩要大在切削加工中，粗加工一般要求低進(jìn)給速度、大切削量，此，要求進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在低速進(jìn)給時(shí)輸出足夠大的轉(zhuǎn)矩，提供良好的切削能力。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修6.1.4數(shù)控機(jī)床檢測(cè)系統(tǒng)1.數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)裝置的要求1）工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)，受溫度和濕度等環(huán)境因素的影響小。2）滿足精度和速度的要求。3）滿足測(cè)量精度、檢測(cè)速度和測(cè)量范圍的要求。4）使用和維修方便，成本低，適合機(jī)床的工作環(huán)境。2.位置檢測(cè)裝置的分類6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修3.常用位置檢測(cè)元件的原理與使用（1）脈沖編碼器脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測(cè)量元件，通常安裝在被檢測(cè)軸上，隨被測(cè)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，可將被測(cè)軸的角位移轉(zhuǎn)換成電脈沖。1）增量式光電編碼器：①增量式光電編碼器的結(jié)構(gòu)：圖6-9所示增量式光電編碼器的外形與結(jié)構(gòu)。②增量式光電編碼器的工作原理：增量式光電編碼器是以脈沖形式輸出的傳感器，能夠把回轉(zhuǎn)件的旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)速度準(zhǔn)確檢測(cè)出來(lái)。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修③增量式光電編碼器的特點(diǎn)：a.增量編碼器無(wú)法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息，只能反映兩次讀數(shù)之間轉(zhuǎn)軸角位移的增量。b.增量編碼器原理構(gòu)造簡(jiǎn)單，平均機(jī)械壽命可在幾萬(wàn)小時(shí)以上，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，適合于長(zhǎng)距離傳輸。2）絕對(duì)式光電編碼器：增量式光電編碼器的缺點(diǎn)是有可能由于噪聲或其他外界干擾產(chǎn)生計(jì)數(shù)錯(cuò)誤。①絕對(duì)式光電編碼器的結(jié)構(gòu)：絕對(duì)式光電編碼器主要由光源、柱面鏡、碼盤、掃描刻線板和光電池等組成，如圖6-12所示。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修②絕對(duì)式光電編碼器的工作原理：絕對(duì)式光電編碼器是直接輸出數(shù)字信號(hào)的傳感器，在它的圓形碼盤上沿徑向有若干同心碼盤，碼道上刻有按一定規(guī)律分布的透明區(qū)和不透明區(qū)；掃描刻線板上有一條徑向狹縫，光電池的排列與掃描刻線板上的狹縫平行對(duì)齊且與碼道一一對(duì)應(yīng)。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修a.二進(jìn)制編碼器的特點(diǎn)：碼盤上有許多同心圓環(huán)，稱為碼道，整個(gè)圓盤又分為若干個(gè)等分的扇形區(qū)段，每一相同的扇形區(qū)段的碼道組成一個(gè)數(shù)碼，著色的碼道“1”，未著色的碼道為“0”，內(nèi)環(huán)碼道為數(shù)碼的高位的規(guī)律組成二進(jìn)制編碼如圖6-13a所示。b.二進(jìn)制循環(huán)碼編碼器的特點(diǎn)是：n位循環(huán)碼盤，有2n個(gè)不同的編碼，分辨率頭360°/2n；當(dāng)碼盤轉(zhuǎn)到相鄰的區(qū)域時(shí)，任意相鄰的兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)之間只有一位是不同的，最末一個(gè)數(shù)與第一個(gè)數(shù)也是如此循環(huán)，如圖6-13b所示。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修③絕對(duì)式光電編碼器的特點(diǎn)：絕對(duì)式光電編碼器沒(méi)有累積誤差；電源切除后位置信息不會(huì)丟失，可以直接讀取角度坐標(biāo)的絕對(duì)值，不必“尋零”。3）光電編碼器在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用：①編碼器是數(shù)控車床加工螺紋時(shí)必不可少的檢測(cè)元件。②在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服控制系統(tǒng)中，大多采用光電式增量脈沖編碼器，安裝形式有兩種：4）編碼器的使用注意事項(xiàng)：①旋轉(zhuǎn)編碼器由精密器件構(gòu)成，故當(dāng)受到較大的沖擊時(shí)，可能會(huì)損壞內(nèi)部功能，因此，安裝時(shí)不要給軸施加直接的沖擊。②編碼器軸與機(jī)器的連接不要采用硬連接，應(yīng)使用柔性連接器。③不要將旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行拆解，這樣做將會(huì)有損防油和防滴性能。④配線應(yīng)在電源OFF狀態(tài)下進(jìn)行，注意電源的極性，不要把輸出線與電源線短路，否則會(huì)損壞輸出回路。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修⑤配線時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離高壓線、動(dòng)力線并盡量采用最短距離配線，避免各種感應(yīng)信號(hào)造成誤動(dòng)作或損壞編碼器。⑥避免因?qū)w電阻及線間電容的影響產(chǎn)生信號(hào)間的干擾，應(yīng)采用電阻小、線間電容低的雙絞線或屏蔽線。（2）光柵光柵是根據(jù)莫爾條紋原理制成的一種脈沖輸出數(shù)字式傳感器，它廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床等閉環(huán)系統(tǒng)的線位移和角位移的自動(dòng)檢測(cè)以及精密測(cè)量，測(cè)量精度可達(dá)幾微水。1）光柵的種類：數(shù)控機(jī)床上常采用計(jì)量光柵。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修2）光柵的結(jié)構(gòu)：數(shù)控機(jī)床上主要采用透射式直線光柵，它主要由光源、透鏡、標(biāo)尺光柵（主光柵）、指示光柵和光電接收元件組成，如圖6-15所示。3）光柵的工作原理：如果把兩塊具有相等柵距W的標(biāo)尺光柵和指示光柵平行安裝，且讓它們的刻線在一個(gè)平面內(nèi)有一個(gè)很小的夾角??，這樣兩塊光柵的刻線相交，當(dāng)平行光線垂直照射標(biāo)尺光柵時(shí)，則在相交區(qū)域出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗大條紋，稱為莫爾條紋，如圖6-16所示。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修4）光柵的測(cè)量電路：光柵測(cè)量位移是通過(guò)光柵讀數(shù)頭將莫爾條紋的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，其信號(hào)的變換過(guò)程如圖6-17所示。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修5）光柵的特點(diǎn)：①光柵具有很高的分辨率，其中直線光柵的分辦率可達(dá)0.1??m。②響應(yīng)速度快，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量，易實(shí)現(xiàn)檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修③使用環(huán)境要求高，油污及振動(dòng)對(duì)其精度影響很大。④制造成本高。6）光柵的使用注意事項(xiàng)：①光柵傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行。②盡可能外加保護(hù)罩，防止異物進(jìn)入光柵傳感器殼體內(nèi)部。③定期檢查各安裝連接螺釘是否松動(dòng)。④光柵傳感器嚴(yán)禁劇烈振動(dòng)及摔打，以免破壞光柵尺，如光柵尺斷裂，光柵傳感器即失效了。⑤光柵傳感器應(yīng)盡量避免在有嚴(yán)重腐蝕作用的環(huán)境中工作，以免腐蝕光柵鉻層及光柵尺表面，破壞光柵尺質(zhì)量。6.1數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障診斷與維修6.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能（1）數(shù)據(jù)通信即數(shù)據(jù)傳送，這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最基本功能之一。（2）資源共享包括硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源的共享，它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最有吸引力的功能。（3）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性和可用性的提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性的提高主要表現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中每臺(tái)計(jì)算機(jī)都可以依賴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互為后備機(jī)，一旦某臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，其他的計(jì)算機(jī)可以馬上承擔(dān)起原先由該故障機(jī)所擔(dān)負(fù)的任務(wù)，避免了系統(tǒng)癱瘓，使得計(jì)算機(jī)的可靠性得到了大大的提高。（4）易于進(jìn)行分布處理在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)用戶可根據(jù)情況合理選擇計(jì)算機(jī)網(wǎng)內(nèi)的資源，以就近的原則快速進(jìn)行處理。3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按地域來(lái)分，分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。2）按建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的屬性來(lái)分，分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。3）按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)分，分為星形、總線形、環(huán)形、樹形、全互聯(lián)形和不規(guī)則形。4）按信息的交換方式來(lái)分，分為電路交換、報(bào)文交換和報(bào)文分組交換。4.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的模式（1）對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模式在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模式中，相連的機(jī)器之間彼此處于同等地位，沒(méi)有主從之分，故又稱為對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（PeertoPeernetwork）。（2）客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)這是一種基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)，與對(duì)等網(wǎng)絡(luò)相比，基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)提供了更好的運(yùn)行性能并且可靠性也有所提高。5.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)（1）數(shù)據(jù)通信的基本概念1）數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)是定義為有意義的實(shí)體，是表征事物的形式，例如文字、聲音和圖像等。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修2）信號(hào)：信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼。3）信道：信道是用來(lái)表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。（2）模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸形式1）模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸。2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸。3）模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸。4）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸。（3）多路復(fù)用1）頻分多路復(fù)用（FDM）。2）時(shí)分多路復(fù)用（TDM）。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修6.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)（1）OSI的參考模型這一參考模型如圖6-19所示。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修1）物理層。2）數(shù)據(jù)鏈路層。3）網(wǎng)絡(luò)層。4）傳輸層。5）會(huì)話層。6）表示層。7）應(yīng)用層。（2）TCP/IP參考模型TCP/IP體系共分成4個(gè)層次：網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，如圖6-20所示。1）網(wǎng)絡(luò)接口層。2）網(wǎng)絡(luò)層。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修3）傳輸層。4）應(yīng)用層。7.數(shù)據(jù)的傳輸媒體（1）雙絞線組建局域網(wǎng)絡(luò)所用的雙續(xù)線是由4對(duì)線（即8根線）組成的，其中每根線的材質(zhì)有銅線和銅包的鋼線兩類。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（2）同軸電纜如圖6-21所示，同軸電纜中央是銅質(zhì)的芯線（單股的實(shí)心線或多股絞合線），銅質(zhì)的芯線外包著一層絕緣層，絕緣層外是一層網(wǎng)狀編織的金屬絲做外導(dǎo)體屏蔽層，屏蔽層把電線很好地包起來(lái)，再往外就是外包皮的保護(hù)塑料外層了。（3）光纖光纖是一種細(xì)小、柔韌并能傳輸光信號(hào)的介質(zhì)，一根光纜中包含有多條光纖。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修8.網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（1）星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6-22所示，星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由中心節(jié)點(diǎn)和通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路連接到中心節(jié)點(diǎn)的各站點(diǎn)組成。1）由于每個(gè)設(shè)備都用一根線路和中心節(jié)點(diǎn)相連，如果這根線路損壞，或與之相連的工作站出現(xiàn)故障時(shí)，在星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，不會(huì)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)造成大的影響，而僅會(huì)影響該工作站。2）網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展容易。3）控制和診斷方便。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修4）訪問(wèn)協(xié)議簡(jiǎn)單。（2）總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6-23所示，總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，所有的站點(diǎn)（包括工作站和文件服務(wù)器）均通過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸介質(zhì)或總線上，各工作站地位平等，無(wú)中心節(jié)點(diǎn)控制。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修1）從硬件觀點(diǎn)來(lái)看總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可靠性高。2）易于擴(kuò)充，增加新的站點(diǎn)容易。3）使用電纜較少，且安裝容易。4）使用的設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單，可靠性高。（3）環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6-24所，環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由網(wǎng)絡(luò)中若干中繼器通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路首尾相連形成一個(gè)閉合的環(huán)。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修1）路由選擇控制簡(jiǎn)單。2）電纜長(zhǎng)度短。3）適用于光纖。1）節(jié)點(diǎn)故障引起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。2）診斷故障困難。（4）樹形拓?fù)淙鐖D6-25所示，樹形拓?fù)涫菑目偩€型拓?fù)溲葑冞^(guò)來(lái)的，形狀像一棵倒置的樹，頂端有一個(gè)帶有分支的根，每個(gè)分支還可延伸出子分支。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修1）易于擴(kuò)展。2）故障隔離容易。（5）混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合方式比較常見(jiàn)的有星形/總線型拓?fù)浜托切苇h(huán)拓?fù)洹?.網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)互聯(lián)設(shè)備（1）中繼器（Repeater）如圖6-26所示，中繼器是連接網(wǎng)絡(luò)線路的一種裝置，常用于兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間物理信號(hào)的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作。（2）集線器（HUB）集線器是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理的最小單元，像樹的主干一樣，它是各分支的匯集點(diǎn)。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（3）網(wǎng)橋（Bridge）如圖6-27所示，網(wǎng)橋是一個(gè)局域網(wǎng)與另一個(gè)局域網(wǎng)之間建立連接的橋梁。（4）路日器（Router）如圖6-28所示，路日器是工作在IS0/0SI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)備。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（5）網(wǎng)關(guān)（Gateway）在一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)連接不同類型而協(xié)議差別又比較大的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，則要選用網(wǎng)關(guān)設(shè)備。（6）交換機(jī)交換機(jī)是一個(gè)具有簡(jiǎn)化、低價(jià)、高性能和高端口密集特點(diǎn)的交換產(chǎn)品，體現(xiàn)了橋接技術(shù)中復(fù)雜的交換技術(shù)在OSI參考模型的第二層操作。10.構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)的組件（1）服務(wù)器服務(wù)器是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心，它力網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)并管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在其上運(yùn)行的操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。（2）客戶機(jī)客戶機(jī)又稱工作站。（3）網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備1）網(wǎng)絡(luò)適配器。2）集線器。（4）通信協(xié)議為了完成兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換而必須遵守的一系列規(guī)則和約定稱通信6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修協(xié)議。11.網(wǎng)絡(luò)IP地址（1）網(wǎng)絡(luò)IP地址網(wǎng)絡(luò)IP地址的兩部分是網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。1）網(wǎng)絡(luò)ID，又稱為網(wǎng)絡(luò)地址，用來(lái)標(biāo)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)中的某個(gè)網(wǎng)段。2）主機(jī)ID，也就是主機(jī)地址，用來(lái)標(biāo)識(shí)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的TCP/IP節(jié)點(diǎn)（如工作站、服務(wù)器、路由器或者其他TCP/IP設(shè)備）。（2）IP地址的表示方法一般采用點(diǎn)分十進(jìn)制（dotteddecimalnotation）來(lái)表示：網(wǎng)絡(luò)ID部分前兩個(gè)數(shù)字部分（131.107），主機(jī)ID部分為后兩個(gè)數(shù)字部分（16.200）。（3）IP地址分類Intenet協(xié)會(huì)定義了五類IP地址，其中A、B和C類用于分配給TCP/IP節(jié)點(diǎn)。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（4）子網(wǎng)掩碼一個(gè)網(wǎng)絡(luò)IP地址包含了兩部分：網(wǎng)絡(luò)IID和主機(jī)ID。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修12.Windows下的TCP/IP配置1）單擊開始菜單，找到“控制面板”下的“網(wǎng)絡(luò)連接”，如圖6-29所示。2）雙擊“網(wǎng)絡(luò)連接”，出現(xiàn)“本地連接”圖標(biāo)如圖6-30所示。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修3）在默認(rèn)狀態(tài)下，應(yīng)該存在本地連接的圖標(biāo)，右鍵單擊該圖標(biāo)，選擇“屬性”，出現(xiàn)“本地連接屬性”對(duì)話框，如圖6-31所示。4）選擇“Internet協(xié)議（TCP/IP）”，并單擊“屬性”按鈕，出現(xiàn)“Internet協(xié)議（TCP/IP）屬性”対活框如6-32所示。5）選擇使用下面的IP地址，并輸入相應(yīng)的IP地址、子網(wǎng)掩碼和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)以及DNS服務(wù)器，如圖6-33所不。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修6.2.2現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修1.典型現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)介（1）基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線，即FoudationFieldbus（FF），這是在過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。（2）LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線LonWorks是又一具有強(qiáng)勁實(shí)力的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，它采用了ISO/0SI模型的全部7層通信協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化參數(shù)設(shè)置，其通信速率從300bit/s~15Mbit/s不等，直接通信距離可達(dá)到2700m（78kbit/s，雙絞線），支持雙絞線、同軸電纜、光纖、射頻、紅外線、電源線等多種通信介質(zhì)。（3）Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus是作德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)DIN19245和歐洲標(biāo)準(zhǔn)prEN50170的現(xiàn)場(chǎng)總線。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（4）CAN現(xiàn)場(chǎng)總線CAN是控制網(wǎng)絡(luò)ControlAreaNetwork的簡(jiǎn)稱，最早由德國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。（5）HART現(xiàn)場(chǎng)總線HART是HighwayAddressableRemoteTransduer的縮寫。（6）RS-485盡管RS-485不能稱現(xiàn)場(chǎng)總線，但是作為現(xiàn)場(chǎng)總線的鼻祖，還有許多設(shè)備繼續(xù)沿用這種通信協(xié)議。2.現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS（1）PROFIBUS概述1）PROFIBUS是一種國(guó)際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通、電力等領(lǐng)域自動(dòng)化。2）PROFIBUS由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（DecentralizedPeriphery）、PROFIBUS-PA(ProcessAutomation),PROFIBUS-EMS(FieldbusMessageSpecification)。①PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修②PROFIBUS-PA：專次過(guò)程自動(dòng)化設(shè)計(jì)，可使傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。③PROFIBUS-FMS：用于車間級(jí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個(gè)令牌結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)多主網(wǎng)絡(luò)。（2）PRFIBUS的基本特性1）PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修①PROFIBUS-DP：定義了第1、2層和用戶接口，第3~7層未加描述。②PROFIBUS-FMS：定義了第1、2、7層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FieldbusMes-sageSpecification-FMS）和低層接口（LowerLayerInterface-LLI）。③PROFIBUS-PA:PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS-DP協(xié)議。2）PROFIBUS傳輸技術(shù)。①用于DP/FMS的RS485傳輸技術(shù)。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修②用于PA的IEC1158-2傳輸技術(shù)。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修③光纖傳輸技術(shù)。3）PROFIBUS總線存取協(xié)議：①三種PROFIBUS（DP、FMS、PA）均使用一致的總線存取協(xié)議。②在PROFIBUS中，第2層稱為現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（FieldbusDataLink-FDL）。③PROFIBUS協(xié)議的設(shè)計(jì)要滿足介質(zhì)存取控制的兩個(gè)基本要求：在復(fù)雜的自動(dòng)化系統(tǒng)（主站）間的通信，必須保證在確切限定的時(shí)間間隔中，任何一個(gè)站點(diǎn)要有足夠的時(shí)間來(lái)完成通信任務(wù)；在復(fù)雜的程序控制器和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（從站）間通信，應(yīng)盡可能快速又簡(jiǎn)單地完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。④令牌傳遞程序保證每個(gè)主站在一個(gè)確切規(guī)定的時(shí)間內(nèi)得到總線存取權(quán)（令牌）。⑤主站得到總線存取令牌時(shí)可與從站通信。⑥在總線系統(tǒng)初建時(shí)，主站介質(zhì)存取控制MAC的任務(wù)是制定總線上的站點(diǎn)分配并建立邏輯環(huán)。⑦第2層的另一重要工作任務(wù)是保證數(shù)據(jù)的可靠性。⑧PROFIBUS第2層按照非連接的模式操作，除提供點(diǎn)對(duì)點(diǎn)邏輯數(shù)據(jù)傳輸外，還提供多點(diǎn)通信，6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修其中包括廣播及有選擇廣播功能。3.PROFIBUS-DP（1）PROFIBUS-DP的基本功能PROFIBUS-DP的基本功能見(jiàn)表6-7。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（2）PROFIBUS-DP的基本特征PROFIBUS-DP的基本特征見(jiàn)表6-8。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（3）PROFIBUS-DP系統(tǒng)配置PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。1）一級(jí)DP主站（DPM1）：一級(jí)DP主站是中央控制器，它在預(yù)定的信息周期內(nèi)與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPMI如PLC或PC。2）二級(jí)DP主站（DPM2）：二級(jí)DP主站是編程器、組態(tài)設(shè)備或操作面板，在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時(shí)使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。3）DP從站：DP從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備（I/O設(shè)備、驅(qū)動(dòng)器、HMI、閥門等）。4）單主站系統(tǒng)：在總線系統(tǒng)的運(yùn)行階段，只有一個(gè)活動(dòng)主站。5）多主站系統(tǒng)：總線上連有多個(gè)主站。（4）PROFIBUS-DP行規(guī)PROFIBUS-DP協(xié)議明確規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)怎樣在總線各站之間傳遞，但用戶數(shù)據(jù)的含義是在PROFIBUS行規(guī)中具體說(shuō)明的。4.PROFIBUS-PA（1）PROFIBUS-PA具有如下特性1）適合過(guò)程自動(dòng)化應(yīng)用的行規(guī)使不同廠家生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有互換性。2）增加和去除總線站點(diǎn)，即使在本征安全地區(qū)也不會(huì)影響到其他站。3）在過(guò)程自動(dòng)化的PROFIBUS-PA段與制造業(yè)自動(dòng)化的PROFIBUS-DP總線段之間通過(guò)耦合器連接，并可實(shí)現(xiàn)兩段間的透明通信。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修4）使用與IEC1158-2技術(shù)相同的雙絞線完成遠(yuǎn)程供電和數(shù)據(jù)傳送。5）在潛在的爆炸危險(xiǎn)區(qū)可使用防爆型“本征安全”或“非本征安全”。（2）PROFIBUS-PA傳輸協(xié)議PROFIBUS-PA采用PROFIBUS-DP的基本功能來(lái)傳送測(cè)量值和狀態(tài)。（3）PROFIBUS-PA設(shè)備行規(guī)PROFIBUS-PA行規(guī)保證了不同廠商所生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的互換性和互操作性，它是PROFIBUS-PA的一個(gè)組成部分。5.PROFIBUS-FMS（1）PROFIBUS-FMS應(yīng)用層應(yīng)用層提供了供用戶使用的通信服務(wù)。1）現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（FieldbusMessageSpecification-FMS）：描述了通信對(duì)象和應(yīng)用服務(wù)。2）低層接口（LowerLayerInterface-LLI）：FMS服務(wù)到第二層的接口。（2）PROFIBUS-FMS通信模型PROFIBUS-FMS利用通信關(guān)系將分散的應(yīng)用過(guò)程統(tǒng)一到一個(gè)共用的過(guò)程中。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（3）通信對(duì)象與通信字典（OD）1）FMS面向?qū)ο笸ㄐ?，它確認(rèn)5種靜態(tài)通信對(duì)象：簡(jiǎn)單變量、數(shù)組、記錄、域和事件，還確認(rèn)2種動(dòng)態(tài)通信對(duì)象：程序調(diào)用和變量表。2）每個(gè)FMS設(shè)備的所有通信對(duì)象都填入對(duì)象字典（OD）。（4）PROFIBUS-FMS服務(wù)FMS服務(wù)項(xiàng)目是ISO9506制造信息規(guī)范MMS（ManufacturingMessageSpecification）服務(wù)項(xiàng)目的子集。（5）低層接口（LLI）第7層到第2層服務(wù)的映射由LLI來(lái)解決，其主要任務(wù)包括數(shù)據(jù)流控制和鏈接監(jiān)視。（6）網(wǎng)絡(luò)管理FMS還提供網(wǎng)絡(luò)管理功能，有由現(xiàn)場(chǎng)總線管理層第七層來(lái)實(shí)現(xiàn)。（7）PROFIBUS-FMS行規(guī)FMS提供了范圍廣泛的功能來(lái)保證它的普遍應(yīng)用。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修6.2.3工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用1.以太網(wǎng)來(lái)源及分類1）10Base-T以太網(wǎng)：傳輸速率力10Mbits，傳輸介質(zhì)是雙絞線。2）100Base以太網(wǎng)：也稱為快速以太網(wǎng)，傳輸速率為100Mbit/s，采用光纜或雙絞線作力傳輸介質(zhì)，兼容10Base-T以太網(wǎng)。3）Gigabit以太網(wǎng)：擴(kuò)展的以太網(wǎng)協(xié)議，傳輸速率為IGbit/s，采用光纜或雙絞線作為傳輸介質(zhì)，基于當(dāng)前的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，兼容10Mbits以太網(wǎng)和100Mbit/s以太網(wǎng)。4）10Gigabit以太網(wǎng)：是種速度更快的以太網(wǎng)技術(shù)，傳輸速率達(dá)到百億比特每秒，采用光纜作為傳輸介質(zhì)。主要用于局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN）以及城域網(wǎng)（MAN）之間的相互連接。2.以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)（1）價(jià)格優(yōu)勢(shì)信息網(wǎng)絡(luò)的存在和以太網(wǎng)的大量使用，使其具有價(jià)格明顯低于控制網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)款硬件6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修的特點(diǎn)，如通過(guò)普通網(wǎng)卡就可將計(jì)算機(jī)連接到工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)中。（2）技術(shù)優(yōu)勢(shì)技術(shù)成熟，易于得到，已為許多人掌握，有利于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的信息集成，便于上層網(wǎng)絡(luò)的連接。3.以太網(wǎng)應(yīng)用與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題（1）通信的實(shí)時(shí)性以太網(wǎng)采用CSMA/CD的總線訪問(wèn)機(jī)制，遇到碰撞時(shí)無(wú)法保證信息及時(shí)發(fā)送出去，這種平等競(jìng)爭(zhēng)的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式不能滿足工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)νㄐ诺膶?shí)時(shí)性要求，因此需要有針對(duì)這一問(wèn)題的切實(shí)可行的解決方案。（2）對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性與可靠性以太網(wǎng)是按辦公環(huán)境設(shè)計(jì)的，將它用于工業(yè)控制環(huán)境，其環(huán)境適應(yīng)能力、抗干擾能力等是許多從事自動(dòng)化的專業(yè)認(rèn)識(shí)所關(guān)注的問(wèn)題，像RJ45一類的連接器，在工業(yè)應(yīng)用中非常容易損壞，應(yīng)該采用帶鎖緊機(jī)構(gòu)的連接件，使設(shè)備具有更好的抗振動(dòng)、抗疲勞能力；在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要考慮各種環(huán)境因素，使得參數(shù)能滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求。（3）總線供電在控制網(wǎng)絡(luò)中，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的位置分散性使得它們對(duì)總線有提供工作電源的要求。6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修（4）本質(zhì)安全工業(yè)以太網(wǎng)如果要用在一些易燃易爆炸的危險(xiǎn)工作場(chǎng)所，就必須考慮本安防爆問(wèn)題，這是總線供電解決后要進(jìn)一步解決的問(wèn)題。4.幾種主要的工業(yè)以太網(wǎng)（1）Ethernet/IP由ODVA、CI和IEA這3個(gè)國(guó)際組織于2000年聯(lián)合推出，Rockwell公司是它的主要支持者?；谝蕴W(wǎng)技術(shù)、TCP/IP技術(shù)以及以太網(wǎng)和通用工業(yè)協(xié)議（Controland

InformationProtocol,CIP）技術(shù)，因此它兼具工業(yè)以太網(wǎng)和CIP網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)。（2）高速以太網(wǎng)（HSE）現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（FF）于2000年發(fā)布了HSE的技術(shù)規(guī)范，定位于實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與Internet的集成，由HSE鏈接設(shè)備將H1網(wǎng)段信息傳送到以太網(wǎng)的主干上，并進(jìn)一步送到企業(yè)的ERP和管理系統(tǒng)。（3）Pofinet德國(guó)西門子公司于2001年發(fā)布。（4）Modbus/TCPSchneider公司于1999年公布，以一種非常簡(jiǎn)單的方式將Modbus框架潛入到TCP/IP結(jié)構(gòu)中，基本上沒(méi)有對(duì)Modbus協(xié)議本身修改，只是為了滿足控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性的需要，6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修改變了數(shù)據(jù)的傳輸方法和通信速率。（5）EtherCAT由德國(guó)倍福（Beckhoff）公司開發(fā)，并由EtherCAT技術(shù)組（EtherCA

TechnologyGroup,ETG）支持。

6.2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)調(diào)試與維修6.3.1干擾的基本知識(shí)1.干擾的來(lái)源（1）外部干擾來(lái)自系統(tǒng)的外部，如電網(wǎng)的波動(dòng)、大型用電設(shè)備的啟停、電磁輻射等。（2）內(nèi)部干擾來(lái)自系統(tǒng)的內(nèi)部，如系統(tǒng)的軟件干擾、分布電容、多點(diǎn)接地等。2.干擾的作用途徑（1）傳導(dǎo)耦合干擾從導(dǎo)線進(jìn)入電路。（2）靜電耦合干擾信號(hào)通過(guò)分布電容進(jìn)行傳遞。（3）電磁耦合在空間磁場(chǎng)中電路之間的互感耦合。（4）公共阻抗耦合多個(gè)電路的電流流經(jīng)同一公共阻抗時(shí)所產(chǎn)生的相互影響。3.干擾的作用形式（1）共模干擾在電路輸入端相對(duì)公共接地點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)的干擾。6.3電氣抗干擾技術(shù)（2）串模干擾串聯(lián)疊加在工作信號(hào)上的干擾。4.電磁干擾的種類（1）靜電干擾大量物體表面都存在有靜電電荷，特別是電氣控制設(shè)備。（2）磁場(chǎng)耦合干擾磁場(chǎng)耦合干擾是指大電流周圍磁場(chǎng)對(duì)電氣設(shè)備回路耦合形成的干擾。（3）漏電耦合干擾漏電耦合干擾是因絕緣電阻降低而由漏電流引起的干擾，多發(fā)生于工作條件比較惡劣的環(huán)境或器件性能退化、器件本身老化的情況下。（4）共阻抗干擾共阻抗干擾是指電路各部分公共導(dǎo)線阻抗、地阻抗和電源內(nèi)阻壓降相互耦合形成的干擾。（5）電磁輻射干擾由各種大功率高頻、中頻發(fā)生裝置，各種電火花以及電臺(tái)、電視臺(tái)等產(chǎn)生的高頻電磁波向周圍空間輻射，形成電磁輻射干擾。6.3電氣抗干擾技術(shù)6.3.2抑制干擾的措施1.合理選擇接地2.合理選擇電源3.合理布局6.3.3消除干擾的方法1.屏蔽（1）電場(chǎng)屏蔽電場(chǎng)屏蔽是抑制噪聲源和敏感設(shè)備之間由于存在電場(chǎng)耦合而產(chǎn)生的干擾。（2）磁場(chǎng)屏蔽磁場(chǎng)屏蔽是為了消除或抑制由于磁場(chǎng)耦合引起的干擾。（3）電磁場(chǎng)屏蔽電磁場(chǎng)屏蔽用于抑制噪聲源和敏感設(shè)備距離較遠(yuǎn)時(shí)通過(guò)電磁場(chǎng)耦合產(chǎn)生的干擾。。2.隔離6.3電氣抗干擾技術(shù)（1）光電隔離光電隔離是以光作為媒介在隔離的兩端之間進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)?，所用的器件是光電耦合器。?）變壓器隔離隔離變壓器的類型有：簡(jiǎn)單的隔離變壓器、帶屏蔽層的隔離變壓器、超級(jí)隔離變壓器。（3）繼電器隔離繼電器線圈和觸點(diǎn)僅有機(jī)械上的聯(lián)系，而沒(méi)有直接的電的聯(lián)系，因此可利用繼電器線圈接收電信號(hào)，而利用其觸點(diǎn)控制和傳輸電信號(hào)，從而可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)電和弱電的隔離。3.濾波（1）電源干擾抑制1）采用電源濾波器抑制電源線傳輸電磁干擾。2）采用吸收型濾波器抑制電源線中的快速瞬變脈沖串干擾。（2）感性負(fù)載加吸收電路抑制瞬態(tài)噪聲系統(tǒng)中的感性負(fù)載如繼電器、接觸器、電磁閥、電動(dòng)機(jī)等在關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的脈沖噪聲，影響其他電路的正常工作，必須在感性負(fù)載處加吸收電路6.3電氣抗干擾技術(shù)抑制瞬態(tài)噪聲，其吸收電路的接線法：直流繼電器線圈并聯(lián)二極管；交流繼電器、接觸器、電磁閥等線圈并聯(lián)R-C（滅弧器）。4.接地（1）安全接地為了保護(hù)人身和設(shè)備的安全，免遭雷擊、漏電、靜電等危害，把電氣設(shè)備的機(jī)殼、機(jī)座等與大地相接，當(dāng)設(shè)備中漏電時(shí)，不致影響人身安全，這種接地稱為安全接地。（2）工作接地為了保證設(shè)備的正常工作，如直流電源常需要有一極接地，作力參考零電位，其他極與之比較，例如±15V、±5V、±24V等。5.軟件濾波（1）軟件“陷阱”從軟件的運(yùn)行來(lái)看，瞬時(shí)電磁干擾可能會(huì)使CPU偏離預(yù)定的程序指針，進(jìn)入未使用的RAM區(qū)和ROM區(qū)，引起一些莫名其妙的現(xiàn)象，其中死循環(huán)和程序“飛掉”是常見(jiàn)的。（2）軟件“看門狗”“看門狗”（WATCHDOG）就是用硬件（或軟件）的辦法使用監(jiān)控定時(shí)器定時(shí)檢查某段程序或接口，當(dāng)超過(guò)一定時(shí)間系統(tǒng)沒(méi)有檢查這段程序或接口時(shí)，可以認(rèn)定系統(tǒng)運(yùn)行6.3電氣抗干擾技術(shù)出錯(cuò)（干擾發(fā)生），可通過(guò)軟件進(jìn)行系統(tǒng)復(fù)位或按事先預(yù)定的方式運(yùn)行。6.3電氣抗干擾技術(shù)技能訓(xùn)練1數(shù)控機(jī)床主軸電氣控制電路故障排除1.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的基本步驟1）確認(rèn)報(bào)警號(hào)。2）根據(jù)CNC所顯示的報(bào)警號(hào)，大致確定故障部位。3）分析發(fā)生故障可能的原因。4）進(jìn)行相應(yīng)的維修處理。2.CNC報(bào)警的分類6.4綜合技能訓(xùn)練3.變頻主軸系統(tǒng)的故障診斷與維修1）接地保護(hù)。2）過(guò)載保護(hù)。3）速度偏差過(guò)大報(bào)警。4）瞬時(shí)過(guò)電流報(bào)警。5）速度檢測(cè)回路斷線或短路報(bào)警。6）速度超過(guò)報(bào)警。7）勵(lì)磁監(jiān)控。8）短路保護(hù)。9）相序報(bào)警。6.4綜合技能訓(xùn)練4.通用變頻器常見(jiàn)故障及處理5.通用變頻器故障維修實(shí)例1）故障現(xiàn)象：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，主軸驅(qū)動(dòng)采用三菱公司的E540變頻器，在加工過(guò)程中，變頻器出現(xiàn)過(guò)壓報(bào)警。6.4綜合技能訓(xùn)練6.4綜合技能訓(xùn)練2）分析與處理過(guò)程：仔細(xì)觀察機(jī)床故障產(chǎn)生的過(guò)程，發(fā)現(xiàn)故障總是在主軸起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)發(fā)生，因此，可以初步確定故障的產(chǎn)生與變頻器的加變減速時(shí)間設(shè)定有關(guān)。3）處理措施：修改變頻器參數(shù)，適當(dāng)增加加變減速時(shí)間后，故障消除。技能訓(xùn)練2工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的參數(shù)配置1.S7—300PLC與S7—200PLC之間的PROFIBUSDP現(xiàn)場(chǎng)總線通信（1）制作通信電纜并安裝打開PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)連接器（見(jiàn)圖6-38b），按進(jìn)線箭頭標(biāo)識(shí)，將芯線按照相應(yīng)的顏色（綠色接A1接線端子，紅色接B1接線端子）標(biāo)記插入，擰緊螺釘，壓緊導(dǎo)線，如圖6-39所示。6.4綜合技能訓(xùn)練6.4綜合技能訓(xùn)練6.4綜合技能訓(xùn)練6.4綜合技能訓(xùn)練（2）終端電阻開關(guān)、PLC地址設(shè)置1）終端電阻開關(guān)，將兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接器的終端開關(guān)撥至On位置，如圖6-40所示。6.4綜合技能訓(xùn)練2）PLC地址設(shè)置。S7—300PLC的網(wǎng)絡(luò)地址通過(guò)軟件來(lái)設(shè)置，S7—200PLC的網(wǎng)絡(luò)地址通過(guò)通信模塊EM277設(shè)置，地址設(shè)為3，如圖6-41所示。（3）硬件組態(tài)1）打開STEP7V5.4編程軟件主界面，如圖6-42所示。2）新建一個(gè)文件，如圖6-43所示。3）輸入新建文件名稱并選擇存儲(chǔ)的位置，如圖6-44所示。6.4綜合技能訓(xùn)練6.4綜合技能訓(xùn)練4）進(jìn)入新建的文件即300-200DP界面，如圖6-45所示。5）右鍵單擊該項(xiàng)目，插入一個(gè)SIMATIC300站點(diǎn)，如圖6-46所示。6.4綜合技能訓(xùn)練6）雙擊右側(cè)界面生成的“硬件”，進(jìn)入HWconfiguration中進(jìn)行硬件組態(tài)，在“視圖”菜單欄中選擇“目錄”打開硬件目錄，按照訂貨號(hào)和硬件安裝次序依次插入機(jī)架和CPU模塊，如6-47所示。6.4綜合技能訓(xùn)練7）配置DP網(wǎng)絡(luò)，雙擊2號(hào)槽的“DP”，彈出“屬性”對(duì)話框（見(jiàn)圖6-48），并設(shè)置DP。6.4綜合技能訓(xùn)練8）修改I/O起始地址，雙擊2號(hào)槽的“DI24/DO16”，設(shè)置并修改起始地址，如圖6-49所示。9）配置從站，在PROFIBUS-DP主站系統(tǒng)上添加EM277PROFIBUS-DP模塊，如圖6-50所示。6.4綜合技能訓(xùn)練10）分配從站通信數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。6.4綜合技能訓(xùn)練6.4綜合技能訓(xùn)練11）雙擊PROFIBUS-DP主站系統(tǒng)上的EM277模塊，在彈出的屬性窗口中選擇參數(shù)賦值，將設(shè)備專用參數(shù)I0Offsetin