應(yīng)用于電氣系統(tǒng)的可編程序控制器【中文4300字】【中英文WORD】,中文4300字,中英文WORD,應(yīng)用于,電氣,系統(tǒng),程序,控制器,中文,4300,中英文,WORD 【中文4300字】 應(yīng)用于電氣系統(tǒng)的可編程序控制器 摘要 此項目主要是研究電氣系統(tǒng)以及簡單有效的控制氣流發(fā)動機(jī)的程序和氣流系統(tǒng)的狀態(tài)。它的實踐基礎(chǔ)包括基于氣流的專有控制器、自動化設(shè)計、氣流系統(tǒng)的控制程序和基于微控制器的電子設(shè)計。 1.簡介 使用電氣技術(shù)的自動化系統(tǒng)主要由三個組成部分：發(fā)動機(jī)或馬達(dá)，感應(yīng)器或按鈕，狀如花瓣的控制零部件?，F(xiàn)在，大部分的系統(tǒng)邏輯操作的控制器都被程序邏輯控制器（PLC）所取代。PLC的感應(yīng)器和開關(guān)是輸入端，而發(fā)動機(jī)的直接控制閥是輸出端，其中有一個內(nèi)部程序操控所有運行必需的邏輯，模擬其他的裝置如計算器、定時器等，對整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行控制。 因為可以根據(jù)需要無數(shù)次創(chuàng)建和模擬這樣的系統(tǒng)，所以藉由PLC的使用，此項目有靈活的優(yōu)點。因此，可以節(jié)省時間，減少失誤的危險，同時在使用相同材料的情況下，它可以更加精密。 市場上的許多家公司都使用了常規(guī)的PLC，它不僅可以用氣流系統(tǒng)來控制，還可以用各種電氣設(shè)備。PLC 的用途廣泛，可以應(yīng)用于許多工業(yè)生產(chǎn)中，甚至用于建筑物的安全和自動化系統(tǒng)中。 由于以上的各種特性，在一些實際應(yīng)用中PLC提供了很多的資源，甚至包括不控制系統(tǒng)的資源，電氣系統(tǒng)就是一種這樣的應(yīng)用。對于自動化的工程，PLC的使用是比較昂貴的，尤其是對那些小型的系統(tǒng)。 針對這種情況可行的一種辦法是創(chuàng)建一個可提供特定尺寸和功能的控制器[3,4]。這種控制器可以根據(jù)微控制器來制作。 這種基于微控制器的控制器的適用范圍比較小，只能用于一個類型的機(jī)器或者可以用做一個像普通PLC一樣可以被編程的控制器，那樣它就可以通過可變化的邏輯程序來進(jìn)行各種作業(yè)。所有的這些特性根據(jù)具體需要的不同而不同，具體的設(shè)計者的經(jīng)驗的不同而不同。但是這種設(shè)計的主要優(yōu)點在于設(shè)計人員非常了解自己的控制器，可以自由掌握控制器的大小尺寸，改變它的功能。這就意味著此項目有更多的獨特性，但同時系統(tǒng)的控制也由它的設(shè)計者所控制。 2.電氣系統(tǒng) 人們可以從一個自動化系統(tǒng)中找到三個上文中提到的基本部件，外加一個控制系統(tǒng)的邏輯線路。只有成熟先進(jìn)的技術(shù)能做出特定的邏輯線路和執(zhí)行正確操作所需要的部件升級。 對于一個簡單的運動，系統(tǒng)自動程序[1,5]可以完成，但是對于間接或更加復(fù)雜的運動，系統(tǒng)的程序就會產(chǎn)生復(fù)雜的線路和錯誤的信號。這是就需要另一種方法可以節(jié)省時間，產(chǎn)生清晰線路，能夠防止偶然的信號交疊和線路堵塞。 這種方計的不同標(biāo)準(zhǔn)的線路基法叫循序漸進(jìn)式或規(guī)則系統(tǒng)[1,5]，它對氣流和電氣系統(tǒng)非常有效，而且也是此項目的一個基礎(chǔ)。它包括根據(jù)發(fā)動機(jī)狀態(tài)各個不同變化所設(shè)基礎(chǔ)上的系統(tǒng)。 圖一 氣壓系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)回路 圖二 電控氣壓系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)回路 第一步是為每個步驟設(shè)計那些種標(biāo)準(zhǔn)的線路。第二步是聯(lián)編標(biāo)準(zhǔn)的線路，最后一步是連接接收來自感應(yīng)器，開關(guān)和先前的運動信號，同時把空氣或電傳送給每個步驟的補給線。如圖中所示， 1 和 2 標(biāo)準(zhǔn)線路是為氣流的和電氣系統(tǒng)[8]服務(wù).我們能夠很清楚的看到每一步驟和下一個步驟之間的聯(lián)系。 3.控制器內(nèi)部的應(yīng)用原理 上述方法可以使發(fā)動機(jī)的每一個運動都被很好地用步驟來定義。這也就是說發(fā)動機(jī)的每一次運動變化都是系統(tǒng)的一個新的狀態(tài)，而兩個不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變叫做步驟。 先前提到的標(biāo)準(zhǔn)線路可以幫助設(shè)計人員定義系統(tǒng)的不同狀態(tài)和不同步驟的變化所帶來的不同環(huán)境。在設(shè)計的最后階段，系統(tǒng)中會有一個從來不變化的序列和明確的輸入和輸出端。我們把一個序列從輸入端輸入，經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，由輸出端輸出。 這些步驟的所有過程都是在微控制器內(nèi)部進(jìn)行的，并且以同樣的方式在運行著。部件的序列在控制器里被 5個位元組規(guī)劃; 每個部分都有程序的一個步驟結(jié)構(gòu)。輸入端有二個位元組,輸出端有一個，其他結(jié)構(gòu)部分和附加功能步驟有兩個。 在編程之后，部件序列被內(nèi)部微控制器的記憶所儲藏，因此，他們是可讀的而且可以運行。 不同于傳統(tǒng)的PLC，這種控制器的工作目的是成為特定領(lǐng)域設(shè)計的多用控制器。傳統(tǒng)的 PLC 的系統(tǒng)運行程序是一個循環(huán)的線路：輸入一個圖像,運行所有的內(nèi)部程序, 然后升級輸出的狀態(tài)。 這一個控制器以不同的方式工作,它讀取步驟的結(jié)構(gòu),等待輸入,然后升級或輸出，然后直接跳躍到下一個步驟，開始另一次的程序運行。 它也有局限性，例如這種控制器有時會不執(zhí)行指令，在同一程序指令下，會出現(xiàn)某一個運行的反復(fù)等等，但是這一個問題可以通過外部的邏輯運行解決。另外，這中控制器在沒有序列的系統(tǒng)上不能夠被應(yīng)用。這些局限性也是這個系統(tǒng)的特性，這種系統(tǒng)的每一個應(yīng)用都必須要有相應(yīng)的系統(tǒng)分析。 4.控制器的特色 這種控制器以微集成電路微控制器 PIC16F877[6,7] 為基礎(chǔ),它擁有全部此次項目所需要的資源。它有足夠的插孔，線路連續(xù)通訊 EEPROM 記憶解救系統(tǒng)的所有結(jié)構(gòu)和步驟的序列。它提供了項目所需要的所有的運行，例如定時器和分岔等。 我們做出了控制器的資源目錄，想盡可能的使它變的完善。在步驟的運行過程中，程序自動選擇如何讀取每一步驟的結(jié)構(gòu)。這個操作有兩個位元組位于電子輸入處。一個位元組位于輸出端，還有一個被用作內(nèi)部定時器，類似輸入或暫停功能。EEPROM 記憶內(nèi)部是 256 位元組，可以儲藏所有步驟的運行,即可以儲藏 48個步驟之間的所有運行。 除了一個互動菜單外，這種控制器還有一個控制臺和一些指令按鈕，他們一起控制各個步驟的運行和連續(xù)性，也控制其他的一些裝置。 4．1交互作用 在實際運行操作中，控制器需要有一些輔助設(shè)備幫助它和使用者進(jìn)行互動，可以提供可靠的操作監(jiān)控，同時對氣流系統(tǒng)進(jìn)行邏輯控制。 n 交互工作模式： 在主要的程序中，使用者可以根據(jù)指導(dǎo)發(fā)出信號來進(jìn)行具體步驟的操作 n LCD 平臺可以顯示系統(tǒng)工作的狀態(tài)，衡量輸入，輸出，計時器和運行的數(shù)據(jù)等。 n 嘀嘀聲用來提示重要警示，停止，開始和一些緊急情況的發(fā)生 n 亮燈表示接通電源，和輸入，輸出狀態(tài)。 4．2 安全性 如果想正常運行程序，必須保證每一個步驟都正確的執(zhí)行。更重要的是，應(yīng)該有預(yù)防運行故障和問題的解決方法。控制器提供了這種可能性，通過使用兩個內(nèi)部虛擬線路同時運行。他們可以重新啟動程序，隨時恢復(fù)到程序的原有狀態(tài)[2]。有兩個輸入端共同工作可以快速的運行這些功能。 4．3 接口 程序運行序列可以用控制器的接口來編程。一臺計算機(jī)的接口也可以用來升級使用程序。使用者能利用接口配置一連串定義序列的步驟位元組。但是也可以設(shè)計一個程序,利用可視資源為使用者翻譯所需要的信息。 但是，如果想聯(lián)結(jié)電腦接口和控制器，至少應(yīng)該有一個儀器來保證數(shù)據(jù)的可靠性。 4.4. 固件 主要的線環(huán)是通過讀取EEPROM 記憶中的每一資訊步驟進(jìn)行工作。 在每個步驟中，系統(tǒng)的狀態(tài)被儲存，同時它也在顯示器上被顯示。根據(jù)使用者的構(gòu)造,它能利用分流或暫停應(yīng)付緊急線路情況來保證系統(tǒng)安全。 5. 電氣系統(tǒng)例子 這種系統(tǒng)不只是適應(yīng)于特定的機(jī)器。它由四個主動器組成。 主動器 A ， B 和 C 是兩倍的，只有 D是單倍的。第一步，主動器A 開始運行，并保持在一個特定的位置一直到一個循環(huán)的結(jié)束，如圖 5 所示它可以確定某一對象的下一運動。第二步，當(dāng)A 完成了它的工作后，主動器 C 連同 B 一起開始盡可能多的產(chǎn)生電流圈，并受 B 的運行速度的限制，而 B 速度由一個流動的控制活瓣管理。B 和 C 是一起工作的主動器的例子,當(dāng) B 慢慢地推動一個物體的時候, C 有時則重復(fù)它的工作。 圖三 A,B,C,D傳動裝置時間曲線 第三步，當(dāng) B 到達(dá)最后的位置時候, C 停止立刻它的循環(huán)運動并且回到開始的位置。利用回旋的電流工作的主動器 D 連同 返回來的C一起工作。第四步，主動器 D 快速往返來回運動一次。D 可以充當(dāng)一個工具，在物體上的表面上打洞。當(dāng) D 返回開始的位置時候, A和 B 也同時返回，這是第五個步驟。 圖 4 顯示了程序設(shè)計的第一部分。我們把每個步驟的所有運行統(tǒng)稱為 [2]. (A+) 表示主動器 A 向前推動，而 (A-) 表示返回到開始的位置。 同時發(fā)生的運動在相同的步驟中被一起疊加。這個系統(tǒng)共有有五個步驟。 圖四 A,B,C,D傳動裝置傳動順序 圖 3 和 4 所表現(xiàn)的系統(tǒng)運行清楚的描述了所有序列。 利用他們我們可以用必需的邏輯語言設(shè)計整個的控制線路。但是現(xiàn)在還它還不是一個完整的系統(tǒng)，因為它還缺少一些輔助設(shè)施，（圖中沒有顯示）。 對于程序的最后運行，這些輔助設(shè)施十分的重要，因為他們能使線路有更多的功能。 他們中最重要的是連接在每一步驟中的平行線路。那一個線路能夠隨時停止序列而且將主動器的狀態(tài)換成一個特定的位置。它可以重起系統(tǒng)或是應(yīng)付緊急情況。圖5 和 6 顯示的是在沒有使用控制器的情況下會發(fā)生的一些結(jié)果。 這些照片是控制線路的電圖表,包括感應(yīng)器，控制鍵和電的活瓣卷。 圖五 電氣圖表舉例 圖六 電氣圖表舉例 另外的一些輔助設(shè)施也包括在這個系統(tǒng)中,比如自動機(jī)械/ 手動調(diào)控器，他們可以使系統(tǒng)不斷的循環(huán)工作；兩個開始控制鍵,他們能讓操作員手動控制系統(tǒng)的開始和停止，這樣就減少了發(fā)生意外事件的危險。 6. 使用者變更例子規(guī)劃 氣流線圈在前面已經(jīng)詳細(xì)說明過：它可以讓我們了解到控制一個系統(tǒng)所需要的條件，那就是在系統(tǒng)的實際運行中必須提供所有的功能設(shè)施。但是,如前面提到的那樣,使用一個 PLC 或特定的控制器 , 這種控制就變得比較容易的，而且系統(tǒng)的精密性也會提高。 所示的是控制上面提到的系統(tǒng)的必需設(shè)施。通過時間圖表，和圖 3 和 4描述了每一步驟的程序和系統(tǒng)的各個部件。這說明記錄所有步驟的運行結(jié)構(gòu)圖并把他們送給控制器。 使用傳統(tǒng)的 PLC的,如圖7，8所示，在繪制接口處的電圖表時，要注意線路的邏輯。使用這種可編程的控制器,使用者必須知道運行方法的觀念并且規(guī)劃每個步驟的結(jié)構(gòu)。 那就是說，使用傳統(tǒng)的 PLC ，使用者清楚各個操作之間的關(guān)系。一般情況下，使用者可以在接口上運行一個模擬程序?qū)ふ疫壿嬌系腻e誤同之前所述的一樣，新的編程允許每一步驟的結(jié)構(gòu)被分割。 序列獨自被定義，但每一步驟只被輸入和輸出端描述。 圖七 A,B傳動裝置和傳感器 圖八 C,D傳動裝置和傳感器 表現(xiàn)的是使用系統(tǒng)如何被儲藏在控制器里,這在前文中也詳細(xì)說明過。序列被 25個位元組所定義。這些位元組被分成5組，每一組描述系統(tǒng)運行的一個步驟。（圖 7 和 8） 7. 結(jié)論 這種控制器是專門為這一項目所設(shè)計的。顯示了一個以微控制器為基礎(chǔ)的非常有用的可編程的控制器。它不需要為了獲取微控制器里的資源而安裝外部記憶器或外部的定時器。除了微控制器之外,只有少量的零部件執(zhí)行一些如輸出，輸入，類比輸入,顯示接口和連續(xù)運行的情況等功能。 單獨使用內(nèi)部記憶,我們可以控制一個有48個步驟的氣流系統(tǒng)，但是如果使用一個比較簡單的系統(tǒng)，就會達(dá)到60個步驟.控制器的變成不使用 PLC 語言，而是用一個比較簡單的和直覺的結(jié)構(gòu)。利用電氣系統(tǒng)，我們的項目應(yīng)用了相同的技術(shù)，但同時我們的設(shè)計更加直接。 一種非常簡單的機(jī)械語言能讓設(shè)計者用四或五個位元組定義步驟所有結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這就要看他使用控制器的經(jīng)驗如何了。這種控制器雖然不能和商業(yè)的 PLC 相比，但是它原本就是為特定的目的而設(shè)計的，所以很難說哪一個好哪一個壞?？傊?，我們的這個系統(tǒng)是基于微控制器而設(shè)計，簡單快捷。 7