图3-38STM的工作原理及仪器结构根据STM记录数据的不同，可将STM的工作模式分为恒流扫描和恒高扫描。图3-39STM的两种工作模式恒流模式恒高模式两种工作模式各有优缺点，恒流模式具有更好的垂直分辨率，但其扫描速度较慢；而恒高模式的扫描速度较快，可用于样品的某些动力学过程的研究，但其垂直分辨率较低。选择STM的工作模式时主要考虑样品表面的平整度，当样品表面粗糙时，通常采用恒流扫描；而样品表面很光滑时，可采取恒高模式。......
2023-06-20
触摸屏操作指导及工作原理解析
【摘要】：①按下外部启动按钮SB1，将X0置ON状态，观察Y0、Y1、Y2、T1的动作情况；②按下外部停止按钮SB2，将X1置ON状态，观察Y0、Y1、Y2、T1的动作情况。图8-32触摸屏的应用二、触摸屏工作原理为了操作方便，人们用触摸屏代替了鼠标、键盘、控制屏上的开关、按钮。
1.控制要求
小车运动轨迹如图11-3所示，其控制要求如下。
（1）闭合断路器QF后，小车在原位压下卸料处限位开关（右限位开关）SQ2，按下起动按钮SB1，小车左行。
（2）当小车到达装料处后，触发装料处限位开关（左限位开关）SQ1，小车停留8s，装料。
（3）定时时间到达后，小车起动右行。
（4）当小车到达卸料处后，触发行程开关SQ2，小车停留6s，卸料。
（5）定时时间到达后，小车再次左行，依次循环。
（6）按下停止按钮SB2，小车停止运行。
电动机取三相异步电动机（额定电压380V，额定功率5.5kW、额定转速1378r/min，额定频率50Hz），请用PLC实现小车在两地间自动运行控制。
图11-3 小车运动轨迹
2.I/O地址分配
（1）主电路设计。运料小车两地运行的主电路如图11-4（a）所示，主电路采用了4个电器元件，分别为断路器QF、热继电器KH和交流接触器KM1和KM2。其中KM1、KM2线圈与PLC的输出端连接，KH的辅助触点与PLC的输入端连接，可以确定主电路需要1个输入点与2个输出点。
（2）I/O总点数确定。运料小车两地运行控制电路中需要起动按钮SB1和停止按钮SB2进行启停控制，小车到达两地是通过行程开关SQ1、SQ2实现。需要热继电器KH进行过载保护，而控制电动机的正转和反转只需要控制交流接触器KM1和KM2的断开和吸合。因此结合主电路和控制电路的分析，PLC控制系统的输入总点数为5个，输出总点数为2个。其I/O地址分配如表11-3所示。
表11-3 运料小车两地运行控制I/O地址分配表
3.控制电路分析
运料小车两地运行的主电路及PLC控制原理图，如图11-4所示。
图11-4 运料小车两地运行的主电路及PLC控制原理图
（a）主电路 （b）PLC控制电路
4.程序设计
本任务中使用顺序功能图SFC语言来描述顺序流程结构的状态编程，并灵活地将SFC转换成步进梯形图，小车两地运行状态转移图如图11-5所示。
图11-5 运料小车两地运行功能图
根据顺序功能图，编写步进梯形图如图11-6所示，指令表如图11-7所示。
图11-6 运料小车两地运行控制梯形图程序
图11-7 小车两地运行控制指令语句表程序
5.程序说明
（1）按下起动按钮SB1，输入继电器X1闭合，输出继电器Y1线圈得电，交流接触器KM1的线圈得电，电动机正转运行，小车左行。
（2）小车到达装料处，行程开关SQ1动作，输出继电器Y1线圈失电，交流接触器KM1的线圈失电，小车停止运行，定时器T1开始计时。定时8秒后，输出继电器Y2线圈得电，交流接触器KM2的线圈得电，电动机反转运行，小车自动右行。
（3）小车到达卸料处，行程开关SQ2动作，输出继电器Y2线圈失电，交流接触器KM2的线圈失电，小车停止运行，定时器T2开始计时。定时6秒后，输出继电器Y1线圈得电，交流接触器KM1的线圈得电，电动机正转运行，小车自动左行。
（4）小车在装料和卸料工位两地之间往返运动。
（5）按下停止按钮SB2，输入继电器X2断开，使输出继电器Y1或Y2线圈失电，电动机停止运行。
（6）电动机发生过载时，KH动作，输入继电器X5断开，使输出继电器Y1或Y2线圈失电，电动机停止运行。
6.运行调试
根据原理图连接PLC线路，检查无误后。将程序下载到PLC中，运行程序，观察控制过程。
（1）按下外部起动按钮SB1，将X1置ON状态，观察Y1的动作情况。
（2）行程开关SQ1得电，观察定时器T1和继电器Y1、Y2的动作情况。
（3）定时时间到观察定时器T1和继电器Y1、Y2的动作情况。
（4）行程开关SQ2得电，观察定时器T2和继电器Y1、Y2的动作情况。
（5）定时时间到观察定时器T2和继电器Y1、Y2的动作情况。
（6）按下外部停止按钮SB2，将X2置ON状态，观察Y1、Y2动作情况。
（7）将X5置ON状态，观察Y1、Y2的动作情况。
课外阅读
随着当今社会科学技术的发展，各类物料输送的生产线对自动化程度的要求越来越高，原有的生产送装料设备已经远远的不能满足当前高度自动化的需要。由于控制系统的不断发展和革新，使得生产线的运输控制得到不断的改善，生产效率也不断提高。
（1）送料装车的控制经历了以下几个阶段。
①手动控制。在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC来实现送料装车的控制，但是限于当时的技术还不够成熟，只能采用手动的控制方式来控制机器设备，而且早期送料装车控制系统多为继电器和接触器所组成的复杂控制系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须要有专人负责操作。
②自动控制。在20世纪80年代，由于计算机的价格普遍下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在送料装车控制系统中自动控制方面的应用。
③全自动控制。现阶段，由于PLC技术向高性能、高速度、大容量发展，大型PLC大多数采用多CPU结构，性能更高，速度更快，容量更大。将PLC运用到送料装车控制系统中，可实现送料装车的全自动控制，降低了系统的运行费用。PLC控制的送料装车自动控制系统具有连线简单、控制速度快、精度高、可靠性和可维护性好、维修和改造方便等优点。
（2）自动送料装车在国内外的发展现状。
在国内，大多数还是人工管理，智能控制急需普及，国外工程机械产品以电子、信息技术为先导，开发出与各种工程机械相匹配的软、硬件系统，使工程机械向信息化、智能化前进。
国外大多数PLC品牌都有与之相应的开发平台和组态软件，软件和硬件的相互结合使系统的性能大幅度的提高，人机界面更加的友好。通信技术的发展、现场总线的发展及以太网的发展使通讯能力大大加强。
在国外的送料装车控制系统中已经广泛地应用PLC控制系统，而采用可靠性比较高的FX2N系列PLC软件来控制该系统，实现送料装车系统的自动控制过程，满足了系统可靠性、稳定性和实时性的要求。
（3）自动送料装车控制系统设计的目的和意义。
送料装车控制系统的工作环境通常比较恶劣，设备周围所处的环境一般粉尘比较大、空气湿度相对高且操作分散，所以对送料装车控制系统工作的安全性、可靠性、维护简便性要求比较高。
在早期的送料装车控制中通常都采用继电器逻辑控制，继电器控制系统中大多数采用分立的继电器、接触器等电器元件作为控制元件，其控制系统复杂、操作难度大，并且安装接线时存在工作量大、修改控制策略难、维护量大等问题，严重影响了正常的工业生产。
PLC所控制的系统可以方便地通过改变用户程序，以实现各种控制功能，从根本上解决了电器控制系统控制电路难以改变的问题。同时，PLC控制的系统不仅能够实现逻辑运算，还具有数值运算及过程控制等复杂的控制功能。
对于复杂的控制系统，使用PLC后，可以减少大量的中间继电器和时间继电器，小型PLC的体积相当于几个继电器大小，因此可将开关柜的体积缩小到原来的1/2～1/10。
PLC的配线比继电器控制系统的配线要少得多，从而可以节省下大量的配线和附件，减少了大量的安装接线工作，同时也可以减少大量费用。
PLC不仅用于开关量控制，还可用于模拟量及数字量的控制，可采集与存储数据，还可对控制系统进行监控；还可联网、通讯，实现大范围、跨地域的控制与管理。PLC已日益成为工业控制装置家族中一个重要的角色。
1.多项选择题
（1）PLC的基本结构由几部分组成（ ）。
（2）下列梯形图11-8中，能实现自锁功能的有（ ）。
图11-8 梯形图
（3）STL指令后面只能跟哪些指令（ ）。
A.LD B.LDI C.AND D.ANI
（4）属于初始化状态器的有（ ）。
A.S0 B.S9 C.S29 D.S39
（5）下列选项中属于断电保持计数器的是（ ）。
A.C10 B.C109 C.C209 D.C229
（6）下列选项中属32位计数器的是（ ）。
A.C10 B.C109 C.C209 D.C229
（7）下列是PLC优点的是（ ）。
A.可靠性高 B.抗干扰能力强
C.体积小 D.设计施工周期短
（8）PLC输出接口电路有（ ）。
A.直接输出型 B.继电器输出型
（9）PLC按结构形式分为几类（ ）。
A.整体式PLC B.模块式PLC
C.大型PLC D.小型PLC
（10）扩展模块是为专门增加PLC的控制功能而设计的，一般扩展模块内没有（ ）。
A.CPU B.输出接口电路
C.输入接口电路 D.电源
（11）在PLC运行过程中，一直接通的特殊辅助继电器是（ ）。
A.M8002 B.M8000 C.M8034 D.M8040
（12）在PLC运行过程中，仅接通一个扫描周期的特殊辅助继电器是（ ）。
A.M8002 B.M8000 C.M8034 D.M8040
（13）一条选择性分支或并行分支的回路数不能超过（ ）。
A.5条 B.8条 C.10条 D.16条
2.功能图与梯形图、指令表的转换
根据图11-9所示的功能图，将其转换成对应的步进梯形图，并写出指令表。
图11-9 SFC功能图
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